钢筋混凝土外加电流阴极防护技术原理描述和应用

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1、钢筋混凝土外加电流阴极防护技术原理描述和应用　　摘要：混凝土中钢筋的腐蚀是一个电化学过程。因此，对于重要工程的重要部位采取电化学防护技术是用于防止钢筋腐蚀问题的最根本、最有效的措施。通过此项目的应用，解决重要工程重点部位的钢筋混凝土耐久性要求；简述外加电流阴极防护技术的设计及原理；通过远程监控技术，解决日常维护管理和长距离现场数据采集问题。关键词：钢筋混凝土；防护技术；设计方案；应用研究中图分类号:TU377文献标识码：A此技术在厦漳大桥应用的背景及意义厦漳跨海大桥位于厦门九龙江入海口，有效地把两岸路网连接成整体，使厦门海沧

2、区、漳州龙海市、招商局漳州开发区等沿海区形成新的经济带。厦漳跨海大桥工程起于角嵩路与青兴路交点处（厦门市和漳州界线交界处）的角嵩路上，止于漳州龙海市后宅处。本项目路线全长12.181km,其中桥长度10095.2m。其中北汊主桥采用主跨720米混合梁斜拉桥、南汊主桥采用290m预应力斜拉桥，引桥采用30m、40m、50m、70m预应力混凝土连续梁桥；大桥的主桥跨及主桥的辅助墩为该工程项目的关键部位，是车辆通行和船舶通航的重要保证。7由于主桥墩的水位变动区及浪溅区受到海水和空气的交替变换影响，氯离子不断地向混凝土结构内部渗透，

3、形成了富含氯离子的电解质孔隙液。当混凝土碳化和钢筋表面氯离子超过一定浓度时，钢筋将发生电化学腐蚀。（如右图1钢结构电化学腐蚀原理）因此对于主桥墩的钢筋混凝土防护除采用高性能混凝土外，还应采取附加防腐措施进行重点防护。由于混凝土中钢筋的腐蚀是一个电化学过程。因此，对于重要工程的重要部位采取电化学防护技术是用于防止钢筋腐蚀问题的最根本、最有效的措施。1 、 技术创新点7根据钢筋腐蚀的电化学原理，阳极反应（钢筋腐蚀）必须同时放出自由电子，阴极防护即是采取措施使被保护结构内的钢筋电位等于或低于平衡电位，不让钢筋表

4、面任何地方再放出自由电子，就可使钢筋不能再进行阳极反应（腐蚀）。外加电流阴极防护，以直流电源的正极接通难溶性阳极，发射保护电流；以其负极接通被保护的钢筋，而阳极与被保护的钢筋均处于连续的电介质中（混凝土），使被保护的钢筋接触电解质的全部表面都充分而且均匀地接受自由电子，从而受到阴极防护。外加电流阴极防护是以直流电源的正极与辅助阳极相接,负极与被保护的钢筋相接，提供保护电流。电流通过连续的混凝土介质，到达钢筋表面使钢筋发生阴极极化而受到保护。这种外加电流法优点之一是系统可通过调节控制电源的电流（或电压）使钢筋处于一定的保护电位

5、之下。施加阴极防护时，直流电由辅助阳极流向钢筋，抵消或改变自然腐蚀电流方向，可产生如下效果：钢筋电位向负方向偏移，发生阴极极化；②使钢筋产生氢氧根离子，提高碱性，帮助钢筋表面生成钝化膜；③氯离子从阴极流向阳极，减少钢筋表面氯化物含量；如右图所示，（混凝土钢筋阴极防护原理图）。这些特点是其他措施难以达到的。因此外加电流阴极防护技术被称为主动防腐技术，用于受氯化物污染引起钢筋腐蚀结构中钢筋的保护是一种非常有效的技术。2、设计方案2.1系统采用两种型号的参比电极：设计寿命20年的银/氯化银参比电极和设计寿命100年的钛参比电极。7

6、每个小分区内所有正极接头、负极接头以及参比电极和参比回路接头的电缆尾线都接入该分区的中间接线箱；中间接线箱中引出的电缆最终接入Recon系统控制柜。2.2系统的分区CPrev系统根据南汊和北汊航道桥不同构件的各种暴露环境、潮水变化及浪溅高度划分区域。南汊桥的CP系统共分为22个主区。北汊桥的CP系统共分为18个区。2.3系统组成及原理描述系统组成（右图3）a.正极接头：Recon系统中整流器输出的直流电通过正极接头到达钛导电条；b.钛导电条：连接正极接头与辅助阳极钛网，起桥梁作用；c.活性钛网带：覆盖于钢筋笼表面，均衡向钢筋

7、提供稳定直流电流；d.水泥条：隔离钛网带与钢筋，避免钛网带与钢筋短路，也充当正极与负极直流电流的通道；e.负极接头：直流电经过钢筋后的流回Recon系统，形成回路；f.参比电极：银/氯化银参比电极与钛参比电极，测量钢筋的真实电位；g.参比回路电极：与参比电极构成回路，与被测点的钢筋处焊接。2.4混凝土钢结构阴极防护标准7混凝土钢结构阴极防护标准应符合EN12696-2000中条款8.6。内容如下：对于任何暴露于大气中的结构，任何代表性的点应满足下述a到c的其中一条。a.对于Ag/AgCI/0.5MKCI参比电极，瞬间断电电位

8、（在把直流电回路的开关断开后，在0.1秒和1秒之间测量），低于-720mV。b.24小时后，电位衰减大于100mV。c.在超过24小时或者更长时间的连续衰减以及使用参比电极（不是电位衰减感应器）条件下，电位衰减大于150mV。这个标准说明钢筋的适合的极化将使得混凝土中的保护钢筋所处的环境得