混凝土钢筋防腐牺牲阳极

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1、浅析混凝土钢筋防腐牺牲阳极FH-XP系列摘要钢筋混凝土结构早期失效的主要原因之一是混凝土中钢筋的腐蚀，如何修复因钢筋腐蚀所引起的损伤和破坏，已成为当今工程师维护保养混凝土结构的主要课题。牺牲阳极保护是一种电化学保护方法，可以从根本上解决钢筋锈蚀问题。传统的牺牲阳极被广泛用在管道、海水和土壤环境中保护金属部件不受腐蚀，而用于混凝土中钢筋防腐的研究较少，一方面牺牲阳极使用在混凝土中表面易形成钝化膜阻止牺牲阳极保护钢筋，另一方面混凝土结构常处于相对干燥环境中，高的电阻率使牺牲阳极工作电位低、电流小而失去保护钢筋的作用。为此牺牲阳

2、极FH-XP系列产品用于道路、桥梁等混凝土钢筋的防腐，克服了传统牺牲阳极应用在混凝土结构中的不足。关键词：钢筋混凝土防腐、锈蚀、牺牲阳极、桥梁养护1引言纵观全球，有相当一部分的预算用于钢筋锈蚀引起破坏的混凝土结构修复工程。锈蚀是人们面临的一大问题，40%生产的钢筋要用于锈蚀钢筋的更换。据估计，全球工业化程度最高的国家每年用于金属锈蚀的费用，人均大概在2000-3000美金。根据美国NACE、英国和日本对腐蚀成本的研究，腐蚀的直接和间接成本占国民生产总值的3-4%，包括混凝土结构。2002年，美国NACE腐蚀成本报告指出，美

3、国花费1-到30亿美金用来恢复钢筋腐蚀引起的混凝土结构恢复。我国作为最大的发展中国家，在20世纪50年代开始将钢筋混凝土用于工业建设之中，但大规模基础建设开始于20世纪80年代后期，海港码头、高速公路、立交桥、高楼大厦等基础设施大规模建造，钢筋混凝土结构施工量与日俱增，我国正处于建设钢筋混凝土的高峰期。很多混凝土结构服役了10~30年，这些混凝土结构正处在最佳的养护年龄。现在开始注重混凝土结构的养护可以避免很多问题，维护费用低。人们发现，对于因钢筋腐蚀而受到破坏的混凝土结构的修复技术，修补后短短几年内就在修补的新旧混凝土界

4、面附近发生严重恶化，由于新旧混凝土的电化学性能不匹配从而造成修补区域周围旧混凝土的腐蚀和破坏，往往修补后的混凝土恶化速度加快，形成所谓的“阳极环”。图1.(a)伸缩缝损坏，墩柱受上部流水侵蚀；（b）桥面修补后形成的晕轮效应;(c)桥墩修补后形成的晕轮效应1.1混凝土中钢筋的锈蚀过程混凝土中钢筋锈腐蚀是“去钝化”+“电化学腐蚀”的过程。1.去钝化过程：钢筋周围混凝土高PH值使钢筋表面钝化，延长其耐久性。但是随着混凝土的服役，融雪盐、海洋环境等氯离子的污染、发生碳化破坏钢筋表面的钝化膜，这是去钝化过程。2.电化学腐蚀过程：钢筋

5、出现的缺陷、不同的晶粒取向、局部孔隙周围溶液化学性能的差异使钢筋表面形成无数的阴极点和阳极点。同时由于混凝土是多孔材料，空气中的氧气和混凝土孔隙中的液体可以渗入混凝土钢筋表面，混凝土中的液体起到电解质作用，如此混凝土中的钢筋发生如下反应：在阳极，铁分解形成铁离子FeFe2++2e-在阴极，氧气与水形成氢氧离子：1/2O2+H2O+2e-2OH-图2.碳酸化前沿附近PH值的分布图（图中标出了钢筋锈蚀的起始PH门槛值约为11）图3.某海湾大桥基础内氯化物含量分布曲线图4.临界击穿电位与Cl浓度的关系图5.钝化膜的破碎及氯离子的

6、循环催化作用示意图研究表明氯离子达到一定浓度后，加速去钝化作用，加快钢筋的腐蚀。混凝土中钢筋腐蚀后体积膨胀4-8倍。钢筋腐蚀膨胀引起混凝土承受拉应力，混凝土对拉应力很敏感，从而导致混凝土保护层分离，剥落和开裂。1.2钢筋混凝土的防腐蚀技术1.2.1改善混凝土材料和结构混凝土材料中避免使用氯化盐、硫酸盐等腐蚀钢筋的物质；如采用乳胶改性型混凝土；添加减水剂和添加剂降低水灰比，提高混凝土密实度来减少混凝土中孔隙率。但这些方法造价高，对氯离子的侵蚀不起明显作用。1.2.2采用环氧树脂涂覆钢筋在预先清理干净的钢筋进行加工，令粉状环氧

7、树脂在熔融状态下涂覆在钢筋表面。但是这种方法工艺复杂，而且涂覆的环氧树脂可能出现裂纹或破碎失去保护作用。1.2.3设置隔膜和密封层在混凝土表面铺设或喷涂密封层，但是不宜在某些场合使用。使用寿命有一定局限。1.2.4电化学保护有关金属腐蚀与防护的问题受到广泛重视，通过多年的研究，人们提出了许多防止金属发生锈蚀的方法，其中电化学阴极保护是最重要的方法之一，其原理是在被保护的金属构件表面上通入足够的阴极电流，使该金属电位变负，即发生阴极极化以阻止其溶解。阴极保护有外加电流法、传统牺牲阳极法。阴极保护始于19世纪，当时汉弗莱戴维爵

8、士在皇家海军军舰的外壳上使用一种牺牲阳极式阴极电化学保护。外加电流保护阴极保护系统：外加电流阴极保护强迫外部电源的直流电源通过混凝土从阳极传至钢筋。外加电源式阴极保护技术的主要优点是：保护系统的服役寿命长，在适当维护的条件下，一般可保证系统正常运行20年以上。缺点是：系统需求长期保证供电并需定期进行维护