一种古城墙软弱结构面电化学无损修复方法
技术领域
本发明涉及一种古城墙修复方法，尤其涉及一种古城墙软弱结构面电化学无损修复方法。
背景技术
城墙是古代保护城池的建筑结构，在现代作为一种珍贵的文明古迹保存。古城墙实际上是一种夯土墙，为保护夯土或在外面再加一层包砖，比如南京、西安的明城墙等。由于年代久远，雨水积存，排水不畅，城墙内部土体的抗剪强度降低，出现一些软弱结构面，比如滑裂带等，表现为明显地墙体向外凸起或外墙开裂、剥落等。若不及时修复，不稳定土体沿软弱结构面完全滑移，对城墙结构造成不可恢复的损害。
发明内容
本发明的目的是提供一种古城墙软弱结构面电化学无损修复方法，该修复方法设备简单、操作简便，可实现对古城墙无损修复。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
本发明提供了一种古城墙软弱结构面电化学无损修复方法，包括：
一种古城墙软弱结构面电化学无损修复方法，包括：
A、取开位于滑裂面两侧的城墙顶部墙砖，露出夯土层；
B、将阳极电极管、阴极电极管分别插入滑裂面附近的夯土层中，阳极电极管、阴极电极管分别通过导线连接直流电源；
C、通过注浆装置向靠近阳极电极管的夯土层中注射CaCl2浆液；
D、打开直流电源开始电渗，夯土层中的孔隙水通过阴极电极管壁的透水孔进入阴极电极管内，此时抽水装置开始抽阴极电极管内的孔隙水；
E、直至阳极电极管与阴极电极管之间形成连续的钙盐沉淀，停止电渗；
F、将阳极电极管移至原阴、阳级电极管位置连线的延长线上，互换电源正负极接口，重复C至E，实现对不同高程与断面进行修复。
进一步地，所述注浆装置包括注浆管、导管、压力泵和浆液容器，所述注浆管一端插入滑裂面的一侧夯土层中，另一端通过所述导管连接所述压力泵，所述压力泵通过所述导管连接所述浆液容器。
进一步地，所述注浆管为中空金属管，所述中空金属管的头部外形呈锥形。
进一步地，所述注浆管的直径的取值为50-100mm，管壁厚度的取值为2mm以上。
进一步地，所述阳极电极管、阴极电极管为中空金属管，且所述阳极电极管、阴极电极管的管壁上分别纵向开设有若干透水孔。
进一步地，所述阳极电极管、阴极电极管的直径的取值为50-70mm，所述透水孔的孔径的取值为5-10mm，相邻透水孔的间距的取值为10-20mm。
进一步地，所述阳极电极管、阴极电极管的头部外形均呈锥形。
进一步地，所述抽水装置包括抽水管、抽水泵，所述抽水管一端插入阴极电极管中，另一端与所述抽水泵连接。
进一步地，所述抽水管的外径的取值比所述阴极电极管的内径的取值小5-10mm。
进一步地，所述抽水管为柔性抽水管。
本发明的有益效果如下：
该方法所需设备均为比较常见的设备，且施工简便；避免使用大型机械对城墙进行开挖和二次破坏，实现对城墙软弱结构面无损修复；电渗过程在增加土体强度和完整性的同时可以起到加速排水的作用。
附图说明
图1是根据本发明实施例提供的一种古城墙软弱结构面电化学无损修复方法的电化学原理图；
图2是根据本发明实施例提供的一种古城墙软弱结构面电化学无损修复方法的结构示意图；
图3是图2的局部结构示意图；
图4是根据本发明实施例提供的一种古城墙软弱结构面电化学无损修复方法的俯视示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
本发明提供一种古城墙软弱结构面电化学无损修复方法，如图2、图3所示，城墙主要由夯土层1、外包砖墙2组成，在夯土层1中存在滑裂面3，该城墙修复具体包括：
1)取开位于滑裂面3两侧的的城墙顶部墙砖4，露出夯土层1；
2)将阳极电极管5插入注浆位置附近夯土层1中(图4中点A位置)，阴极电极管6插入距离A适当距离(图4中B点)，通过导线7依次连接阳极电极管5、直流电源8和阴极电极管6；阳极电极管5和阴极电极管6均为中空钢管(直径
3)将抽水管9插入中空的阴极电极管6，连接抽水泵10，抽水管的外径比阴极电极管6的内径小5-10mm，以便于插入，抽水管9为柔性抽水管；
4)将注浆管11插入滑裂面3附近的土体中，通过导管12依次连接压力泵13和浆液容器14，浆液容器中装有浓度20％-30％的CaCl2溶液，注浆管11为中空钢管，直径为50-100mm，管壁厚度为2mm以上，头部为锥形，便于插入土体，导管12为柔性导管，与注浆管11密封连接，压力泵13的压强可根据注浆管11插入土体的深度调节；
5)打开压力泵13，往夯土层1中注射CaCl2浆液，注射完成后，关闭压力泵13，拔出注浆管11；
6)打开直流电源8，开始电渗，孔隙水从阴极电极管6壁的透水孔进入管内，同时打开抽水泵10，开始抽水，抽出的水排到城墙外；
7)待排水量降至一定阈值时，暂时关闭直流电源8和抽水泵10；
8)重复步骤4)至步骤7)，直至阴阳极之间形成连续的钙盐沉淀，停止电渗；
9)将阳极电极管移至原阴、阳级位置连线的延长线上，互换电源正负极接口，继续重复步骤4)至8)，直至具有一定强度的钙盐沉淀连接软弱结构面两侧，根据需求对不同高程与断面进行上述修复，如图4所示；
10)修复结束后，将城墙顶部的墙砖恢复原状。
如图1所示，直至阴阳极之间形成连续的钙盐沉淀进行加固土体的原理如下：
通电后，带有正电荷的孔隙水向阴极移动，带正电荷的Ca2+向阴极移动，带负电荷的Cl-向阳极移动；
在电解作用下，阳极和阴极附近分别发生氧化反应和还原反应，阳极氧化反应离子方程式为：
2Cl--2e-→Cl2↑
阴极还原反应离子方程式为：
2H2O+2e-→H2↑+4OH-
土壤孔隙气中CO2与电解生成的Ca(OH)2进一步反应，形成CaCO3沉淀，化学反应离子方程式为：
Ca2++2OH-+CO2→CaCO3↓+H2O
CaCO3沉淀不溶于水，且相较于土体有更高的强度和整体性，在土壤中以沉淀的形式填充于土体间的空隙，起到加固土体的作用。
本发明中未详细阐述的部分均为领域技术人员所公认的常识，以上所述仅为本发明的一个具体实施例，并不用以限制本发明。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
