鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)筑物中加強鋼筋的腐蝕防護是通過使多孔混凝土里的水分呈現(xiàn)堿性實現(xiàn)的，因為在這樣的條件下，鋼被鈍化了[1(見5.3節(jié))。，只要混凝土構(gòu)筑物是按照最新工藝技術(shù)施工的[6,7]，并在使用中沒有發(fā)生危害這種鈍態(tài)的任何變化，這種腐蝕防護是長期有效的。如果施工過程中，混凝土覆蓋層的厚度和密度沒有達到規(guī)范要求，或者存在含氯化物的電解質(zhì)活動(防凍鹽、海水、PVC燃燒、廢料焚燒爐)而導(dǎo)致去鈍化[8~12]，就需要采取額外的腐蝕防護措施，使混凝土有更大的耐腐蝕環(huán)境的能力如果混凝土受到嚴(yán)重侵蝕后已經(jīng)發(fā)生去鈍化，那么必須采取直接的防護措施，如噴護混土覆蓋層可以防止氯離子的滲透[10]加強鋼筋采用環(huán)氧樹脂覆蓋層[13~18]或者熱浸鍍鋅[18~20]可以達到直接防腐的目的

加強鋼筋用強制電流陰極保護的方法是比較新的方法。在20世紀(jì)50年代末曾做過大量實驗[21,22]用強制電流陰極保護修復(fù)被腐蝕損壞的鋼筋混凝土構(gòu)筑物，但當(dāng)時沒有得到推廣發(fā)展，因為缺少合適的陽極材料，不得不采用15~200V的驅(qū)動電壓。而且，根據(jù)前的經(jīng)驗[23~26]，人們擔(dān)心由于陰極堿性而使鋼筋與混凝土之間失去附著力[見式(2-17)和式(2-19)]，這也使人們?nèi)狈M一步發(fā)展該項技術(shù)的信心。由于加強筋受到氯離子侵蝕，使越來越多的公路構(gòu)筑物發(fā)生破壞(特別在美國)，由此造成巨大的維修費用[18]，所以，1974年用陰極保護作為修復(fù)措施重新流行起來[27]同時，采用其他方法得到的反面結(jié)果也促進了這項技術(shù)的快速發(fā)展。現(xiàn)今人們已經(jīng)廣泛采用強制電流來保護公路橋梁、擋土墻、海洋構(gòu)筑物、多層停車場、鹽槽和廢料焚燒爐裝置的加強鋼筋[28~37]

但是，電絕緣的帶有涂敷層的管子的預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)筑物無法實施陰極保護，而通過采用鋅陽極與沒有涂敷層的管子直接連接時，埋地的預(yù)應(yīng)力混凝土管道陰極保護卻得到成功[38]。采用強制電流防止高強度鋼的氫致應(yīng)力腐蝕的穩(wěn)定性必須通過試驗驗證(見

19.2混凝土中鋼筋腐蝕的原因

  有很多因素能使多孔混凝土里水溶液的鈍化作用發(fā)生改變(見5.3.2節(jié))。當(dāng)氯離子滲透到加強鋼筋并達到氯離子臨界濃度時，鈍態(tài)膜就被破壞了。在潮濕的混凝土里，甚至在多孔混凝土吸收堿水時也會發(fā)生局部腐蝕(見2.3.2節(jié))。鋼筋混凝土構(gòu)筑物中，限定氯離子濃度為水泥質(zhì)量的0.4%[]，而在預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)筑物中，限定氯離子濃度為水泥質(zhì)量的 0.2%[7]去鈍化的另一個原因是如圖2-2所示混凝土的堿度降低所致(即所吸收水分的pH值降低)。當(dāng)混凝土與大氣中的CO:發(fā)生反應(yīng)而碳化時，就會發(fā)生這種情況。當(dāng)插入構(gòu)筑物的鋼質(zhì)構(gòu)件上有足夠厚的混凝土覆蓋層時，特別是有致密的、空隙率很低的優(yōu)質(zhì)混凝土?xí)r，碳化作用就無關(guān)緊要了。如果混凝土質(zhì)量很差或者混凝土覆蓋層很薄很少，碳化作用就會滲透到加強鋼筋，最終使它失去鈍性。當(dāng)氯離子或碳化作用發(fā)生去鈍化時，只有在氧侵人的條件下，潮濕的混凝土中才會有腐蝕危險。假如混凝土四面都已經(jīng)徹底浸透，使氧的侵人受到阻礙，那么在加強鋼筋任何點上不會發(fā)生式(2-17)那樣的陰極反應(yīng)(見5.3.2節(jié))，而且，像式(2-8)那樣的陽極反應(yīng)也不會發(fā)生，即去鈍化的鋼不會發(fā)生無論如何，假如部分加強鋼筋暴露在大氣中，就會像2.2.4.2節(jié)描述的那樣形成腐蝕腐蝕。電池。當(dāng)陰極表面積與陽極表面積的比值S。/S。很高并且陰極處于良好充氣狀態(tài)下，就會在陽極區(qū)發(fā)生非常高的腐蝕速率。

19.3 混凝土的電解質(zhì)特性

  用3.5節(jié)所述方法可以測量混凝土的電阻率，它的值取決于水灰比、水泥類型(高爐水泥、波特蘭水泥)、水泥含量、添加劑(煙道灰)、加入組分(聚合物)、水分、鹽分(氯化物)、溫度與混凝土的熟化時間。只有在水飽和狀態(tài)下進行比較才有意義。在濕的波特蘭水泥混凝土中，電阻率在2~6k0·cm范圍內(nèi)[5.39.40]，而高爐水泥混凝土和干混凝上的電陽率已經(jīng)確定在10~200k0·cm范圍內(nèi)[5.31.40]。通常，根據(jù)溫度與水分，電阻率的范圍很寬[41,42]

19.4陰極保護準(zhǔn)則

2.2節(jié)、2.4節(jié)和3.3節(jié)闡述了保護準(zhǔn)則。用鋼筋混凝土試件進行的研究表明[43]，即使在不利的條件下，如富含氯離子的堿性環(huán)境中，充氣的大面積陰極和小面積的潮濕陽極，加人氯離子使其處于脫鈣(中性)環(huán)境下，在Ucucuso,=-0.75V 和一0.85V 的試驗電位下能抑制電池的形成。該項實驗進行6個月后，拆下的試件上沒有可以辨認(rèn)的腐證據(jù)。

圖19-1所示是實驗裝置以及鋼質(zhì)試件與陽極的位置，陽極是有金屬氧化物覆蓋層的鈦絲和柔性聚合物電纜陽極(見7.2.3節(jié)和7.2.4節(jié))。表19-1列出了混合金屬氧化物實驗的具體數(shù)據(jù)。用恒電流法進行該項實驗，配備了參比電極，一天測量一次電位，這樣除了混凝土被參比電極電解質(zhì)污染的影響。表19-1列出了受到保護的鋼質(zhì)試件的電位這些陽極的電位在 Ucucuso,=-1.15~-1.35V范圍內(nèi)。

實驗開始時，在富含氯離子的環(huán)境中加強鋼筋實測的自然腐蝕電位Ucu-cuso,=-0.58~-0.63V;在中性環(huán)境中，實測的自然腐蝕電位是Ucucuso --0.46~-0.55V:在純混凝土中，實測的自然腐蝕電位是Ucucuso,=-0.16V。圖19-2所示是實驗結(jié)束后拆下的試件。經(jīng)過6個月后，在實施陰極保護的試件上沒有檢測出腐蝕，而在未實施保護的比較試件上，腐蝕速率為4mm。a-1，根據(jù)電池電流測量值，這表明自蝕率為50%。

實際上，保護混凝土構(gòu)筑物所需的電流密度一般都比表19-1所列值低，原因是陰極表面沒有很好通氣，而陽極區(qū)域是干的。實際經(jīng)驗與尚未完成的研究[43]表明，甚至在比表19-1所列值更正的電位下(UH云一0.35V)，也能夠達到明顯的保護，因此，能夠把U:=-0.4V作為保護電位。在 DIN 30676 標(biāo)準(zhǔn)中，規(guī)定U-一0.43V44](見 2.4節(jié))。5.3.2節(jié)所述規(guī)定[40,44]適用于保護電位范圍的限制，實際所用的各類混凝土是沒有陰極腐蝕危險的。同樣，也可以排除常用混凝土多孔結(jié)構(gòu)引起的陰極析氫損壞，而且，人們擔(dān)心的鋼與混凝土之間黏合力減退問題并沒有得到證實。在這方面，研究[45]表明，在Ucur-cuso,--1.62V含有 IR降電位的條件下2年半后，鋼與混凝土之間黏合力也未受影響。在 Ucu-cuso,--1.43V下，實際上鋼與混凝土之間黏合力增大了。人們觀察到，在這種極化程度下，氯離子的遷移明顯減小了[35]，這與式(2-23)是符合的。

  由于混凝土構(gòu)筑物的陰極保護在美國已經(jīng)有了很大進步，所以已經(jīng)制定出相應(yīng)的保護準(zhǔn)則[46]，它們相當(dāng)于表3-3中第3項與第4項實用準(zhǔn)則(見3.3.3.1節(jié))。假如關(guān)斷保護電流時，在 4h內(nèi)電位變得更正超過0.1V，那么可以認(rèn)定這一保護效果是合適的。借助內(nèi)裝式 AgAgC參比電極或者裝在外表面上的任何電極，可以在受保護物體的任何部位進行此項測量。

將陽極嵌埋在人造混凝土系統(tǒng)里28天后才可以進行饋電試驗和初始測量，因為需要允許混凝土的水合反應(yīng)并確保水分達到平衡，否則這些會影響電位測量。將保護電流密度限定為20mA·m-2(在鋼表面)之內(nèi)，以避免鋼與混凝土之間黏合力可能降低，通常電流密度在1~15mA·m-2范圍內(nèi)[29~33]