土建学院土木工程专业外文翻译

1、采用电沉积法修复钢筋混凝土裂缝的愈合效果摘要：钢筋混凝土裂缝的修复，电沉积法及其实验装置被提出；多孔混凝土被用于模拟开裂的混凝土，该用质量增量、渗透系数以及超声波声速作为裂缝修复愈合效果的评价指标，进行电流密度、电解质溶液浓度对不同孔隙率多孔混凝土愈合效果影响的研究。实验结果表明，多孔混凝土模拟裂缝的实验能有效反映电沉积法的修复效果；在早期，多孔混凝土总孔隙率对电沉积法的修复效果影响不大；电流密度或电解质浓度越高，在多孔混凝土中沉积速度和声速越快， 多孔混凝土的渗透系数越低；在高电流密度下产生排列疏松的较大薄板状Mg(OH)2 晶体。：电沉积；多孔的；钢筋混凝土；裂缝；愈合1. 引 言钢筋混凝

2、土（RC）是一种广泛运用于、桥梁、水利结构和海洋工程等的材料。，钢筋混凝土结构在它们使用期间通常会受到周围环境侵蚀而不可避免的产生微裂缝，从而降低钢筋混凝土结构的承载力和耐久性，因此，有必要恢复或修复。根据裂缝产生的和环境条件，有很多修复的，如：加固、锚固、灌浆、密封和更换等；，这些在处理置于水环境中的钢筋混凝土结构水下混凝土结构，开发新的无损修复裂缝表现出一定的局限性。具有重要的现实意义。电沉积法是一种新开发的水下混凝土裂缝修复技术。它充分利用混凝土和水环境条件的特点，在钢筋混凝土结 构钢筋与外部电极（阳极）间施加一种微弱直流电，使其在钢筋混凝 土钢筋周围产生电沉积，在裂缝和表面形成无机难溶

3、化合物屏障涂 层，如：ZnO、CaCO3 和 Mg(OH)2 等填充钢筋混凝土裂缝和密封表面。近年来，一些关于使用电沉积法修复钢筋混凝土裂缝的可行性、原理和实验的，如何在被提出。模拟钢筋混凝土中的裂缝，如何在混凝土试件中预置裂缝，如何对钢筋混凝土裂缝愈合效果的有效性进行评估，是采用电沉积法修复钢筋混凝土裂缝的出了两种在钢筋混凝土中预置裂纹的模拟研究课题。目前，主要提破裂法和盐腐蚀开裂法，但都一些缺点，如裂纹的随机性、宽度和方向的失控性以及很难评估电沉积法使裂缝愈合的效果。因此，为了评估利用电沉积法修复钢筋混凝土裂缝的愈合效果，不同总孔隙率的多孔混凝土（简称 TVR，指孔隙体积占多孔混凝土总体积

4、的比例）需要模拟钢筋混凝土中不同宽度的裂缝；多孔混凝土在宏观规模上被认为是一种均 质材料，相连接的空隙就是混凝土的裂缝。在电沉积法实验方案中，声速、渗透系数以及质量增量作为效应 指标，进行电流密度、电解质浓度对不同总孔隙率多孔混凝土愈合效果影响的研究。2. 实 验2.1 原材料水泥用的是华新水泥泥，采用最大粒径为 10mm1.25-2.5mm 和 2.5-5mm 的生产的标号为 52.5 的普通波兰特水的粗骨料，细骨料采用颗粒级配组成为。2.2 试样本实验表 1 所示。了不同总孔隙率的多孔混凝土，其混合比例和特性如表 1 混合比例和混凝土性能多孔混凝土试件的为 100mm×100mm

5、×200mm，直径为 8mm 的普通钢筋绑扎成的钢筋笼固定在试件的中间，混凝土保护层厚度为20mm，钢筋笼示意图及其在试样中的位置如图 1 所示。图 1 钢筋笼及其多孔混凝土试样示意图/mm序号水泥配合比/（Kg/m3） 骨料/cm水总孔隙率/%表观密度/( Kg/m3)抗压强度1.25-2.52.5-55-107d28dP010513.3195013.420.1P23500315126010530.0185510.516.0P3350056084010520.7198219.524.1多孔混凝土试件进行以下操作过程：首先，骨料和水泥放入搅拌机搅拌 30 秒，然后加水搅拌 5 分钟，

6、之后将混合物填入模具内，模具在频率为 50 赫兹的振动器上振动 20 秒，用抹刀将模具表面压实和刮平，同时，为了防止水分蒸发在模具表面覆盖一层薄膜，最后，将它们搬至相对湿度90%、温度为 20±3的标准养护室养护；养护 48 小时后将试样从模具中取出，继续养护至七天，然后对它们进行电沉积修复实验。2.3 实验装置设计电沉积法裂纹修复实验装置示意图如图 2 所示；多孔混凝土试件放入充满电解质溶液的容器，基于实验结果，Mg（N03）2 被选择作为电解质，溶液浓度为 0.05mol/L 和 0.1mol/L，惰性钛板作为外部阳极材料放在容器的底部，直流稳压电源的电压范围为 0-36V，它的

7、正极连接阳极钛板，负极连接试件的钢筋，通过电解质溶液形成一个闭合电路，电路中的电流密度通过调整供应的电压被在0.5A/m2 和 1.0A/m2 两个值上，根据钢筋的总表面面积计算电流密度； 实验保持在温度为 20±3的恒定环境条件下进行，持续 9 周，电解质溶液每两周更换一次。图 2 电沉积法裂纹修复实验装置示意图1多孔混凝土试件；2钢筋；3孔隙；4电解质溶液；5钛板；6直流稳压电源2.4 试验通过容量测试测定多孔混凝土的表观密度，为 100mm×100mm×200mm 的多孔试件取出养护室后存放在干燥空气中 5 小时，使它们达到饱和面干状态，然后测定它们的质量和

8、，电子秤的测量精度达到±1g，游标卡尺的测量精度达到±0.1mm；根据质量和试件体积，计算出多孔混凝土的表观密度，每组中的三个试件均被测量， 他们的平均数被视为多孔混凝土的表观密度。进行电沉积法后，测量为 100mm×100mm×200mm 的多孔混凝土试件的质量增量，在给定的修复期后测量多孔混凝土试件的质量，其质量增量的测量类似于表观密度的测量。总孔隙率为试样在水中的质量（m1）与在空气中干燥 24 小时后的质量（m2）差除以试样的体积，试样的质量由精度为 1g 的指针式拉力测力仪测量，其率的方程式如下：由精度为 1mm 的游标卡尺测定，计算总孔隙A=

9、（m1-m2）/V1×100%（1）A 为多孔混凝土总孔隙率，%；m1 为试样在水中的质量，g；m2 为试样在空气中33干燥 24 小时后的质量，g；V1 为试样的体积，cm ；为水的密度，Kg/mm在第 7 天和第 28 天根据中国测试标准 GBJ81-85，测定多孔混凝土试件的抗压强度。由于没有标准的通混凝土的水渗透性测试和装置来测定多孔混凝土的渗透系数，且普不适用于多孔混凝土，因此，一种新的多孔混凝土渗透系数测试装置在本实验中被设计，具体的测试细节和多孔混凝土渗透系数的计算见参考文献15。电沉积之前和经过 28 天电沉积后，用超声波法测量多孔混凝土试件的声速，测试三组平行实验试

10、样表面的声波速度，为了避免钢筋引起的实验误差，超声探头的测试点位于每组平行实验试样表面的中间，如图 3 所示，根据钢筋笼在试样中的位置，消除了钢筋对测试结果的影响。此外，为了避免水分含量对检测结果的影响，测试之前，将试样放在温度为 105±3的环境中干燥。图 3 试样上超声波探头的位置3. 结果与讨论3.1 不同配合比多孔混凝土的性能如表 1 所示，多孔混凝土的表观密度和抗压强度与混凝土试样的总孔隙率紧密相关，孔隙率越高的多孔试样，其表观密度就越小；由 于不同的骨料级配组成，三组多孔混凝土试样有不同的孔隙率，这一 点造成了不同的修复愈合效果，P2 具有30%的最高孔隙率，P1 有13

11、.3%的最低孔隙率，P3 的孔隙率达到 20.7%。3.2 影响电沉积后多孔混凝土试样质量增量的不同因素3.2.1 总孔隙率2图 4 显示，当电流密度为 0.5A/m ，Mg（N0 ） 浓度为 0.05mol/L32时，试样体积质量增量与修复时间形成一个函数，结果表明，在进行电沉积后，所有试样体积的质量增量明显增加且随着修复时间的增加而增加；它表明，电沉积在宏观尺度上是的，它沉淀在多孔混凝土试样上；每组质量的增量在修复的前 7 天是相似的，在第60 天，P2 的质量增量高于 P1 和 P3。实验表明，在修复早期，孔隙率对电沉积过程和沉淀影响不大，而在修复后期，质量的增量会随着 试样孔隙率的增加

12、而增加；低孔隙率的试样被沉淀物逐渐堵塞，因此电沉积速率降低。质量增量（Kg/m3）修复期/d图 4 进行电沉积实验中不同孔隙率的多孔混凝土对试样质量增量的影响3.2.2 电流密度和电解质浓度P1 多孔混凝土进行电沉积，电流密度和电解质浓度对试样体积质量增量在不同修复期的影响如图 5 所示。可以清楚的看到，在特定的修复期，电流密度或电解质浓度越高，试样体积质量增量越大。实验表明，电沉积速率随着电流密度或电解质浓度增长而增长。质量增量（Kg/m3）修复期/d（a）电流密度修复期/d（b）电解质浓度图 5 多孔混凝土进行电沉积，电流密度和电解质浓度对试样体积质量增量在不同修复期的影响3.3 影响电沉

13、积后多孔混凝土试样渗透系数的不同因素3.3.1 不同孔隙率的多孔混凝土渗透系数可以反映多孔混凝土在电沉积后孔隙率的改变，不同孔隙率的多孔混凝土的渗透系数与修复时间形成一个函数，如图 6 所示，结果表明，渗透系数与多孔混凝土的孔隙率有密切的，孔隙率越高，渗透系数越大；渗透系数随着修复时间的增加而逐渐减小，具有高孔隙率的多孔混凝土的渗透系数在修复早期会大大减小。渗透系数（cm/s）修复期/d图 6 进行电沉积，不同孔隙率的多孔混凝土对渗透系数的影响3.3.2 电流密度和电解质浓度P1 多孔混凝土进行电沉积，电流密度和电解质浓度对试样渗透系数在不同修复期的影响如图 7 所示。在特定的修复期，渗透系数

14、随着电流密度或电解质浓度的增加而大大减小；电流密度或电解质浓度的增加导致电沉积速率增长以及沉积物增加，因此，多孔混凝土密实度增加，渗透系数降低。渗透系数（cm/s）修复期/d（a）电流密度修复期/d（b）电解质浓度图 7 进行电沉积，电流密度和电解质浓度对渗透系数的影响3.4 影响电沉积后多孔混凝土试样声速的不同因素3.4.1 孔隙率对声速的影响P1 多孔混凝土在电沉积前与电沉积 28 天后，三组不同孔隙率试样表面的声速如图 8 所示；可以看出，试样经过电沉积后声速大大增加，这表明多孔混凝土的密实度增加；多孔混凝土孔隙率越高，声速会越小；对于同一个试件，A-A、B-B、C-C 平行表面的声速稍

15、有不同，但在 28 天电沉积之后，它们的增长率是相似的。声速（m/s）多孔混凝土图 8三组试样在电沉积前与电沉积后， 不同孔隙率试样表面的声速3.4.2 电流密度和电解质浓度P1 多孔混凝土在电沉积前与电沉积后，电流密度和电解质浓度对试样声速的影响如图 9 所示；可以看出，试样声速在电沉积后增加， 且随着电流密度和电解质浓度的增加而增加，这也表明多孔混凝土经过电沉积后密实度提高。声速（m/s）（a）电流密度图 9 试样在电沉积前与电沉积后，电流密度和电解质浓度对试样声速的影响（b）电解质浓度3.5 电流密度对电沉积物微观形态的影响图 10 显示了多孔混凝土试样在不流密度下的电沉积沉淀物扫描电子显微镜图像，在高电流密度下产生较大的、排列疏松的薄板状Mg(OH)2 晶体；在低电流密度下，由于较低的沉积速率，产生较小的、排列紧密的厚片状Mg(OH)2 晶体。结果表电流密度下的快速电沉积会产生低强度的沉淀物；低电流密度下的缓慢电沉积会产生高强度的沉淀层。此外，电沉积沉淀层的强度和裂缝修复效果主要受沉积速率影响，影响沉积速率的因素也影响修复效果。图 10 多孔混凝土试样在不流密度下