钢筋混凝土电化学阴极保护的历史
钢筋混凝土桥梁中钢筋锈蚀与其阴极保护
钢筋混凝土桥梁中钢筋锈蚀与其阴极保护【摘要】桥梁对于交通的连续起着非常重要的作用，大多数钢筋混凝土桥梁都存在着腐蚀的现象，不利于结构的耐久性，影响其使用寿命。
本文分析了钢筋混凝土桥梁钢筋锈蚀的机理，并给出了防腐的措施，其中重点讲述了阴极保护法。
【关键词】钢筋；桥梁；锈蚀；阴极保护０引言桥梁是道路中断时跨越障碍物的建筑物。
长久以来,桥梁对于促进交通事业和国民经济的发展起着极为重要的作用。
目前，中国已成为桥梁大国，每年新建的桥梁约占世界新建桥梁总数的一半。
2011年的数据显示，我国拥有桥梁65.8万余座，总计30483094延米，已超越美国（约62万座），成为桥梁第一大国。
根据规划，到2020年左右，我国公路桥梁将建至80万座。
长期以来，钢筋混凝土结构的耐久性得到了工程实际的考验，被人们所认可，钢筋混凝土桥梁也因此成为目前世界上应用最为广泛的桥梁。
以我国为例，在已建公路桥梁中，钢筋混凝土桥梁所占比例达到90%以上。
钢筋混凝土结构中，钢筋处于强碱环境中，在其表面形成了一层致密的钝化膜，保护钢筋不与腐蚀环境接触，使钢筋不发生锈蚀。
但在桥梁的使用期间，结构处于恶劣的环境条件下，内部将发生一系列变化，导致钢筋混凝土的腐蚀。
钢筋锈蚀对于钢梁混凝土桥梁的使用极为不利。
本文对钢筋锈蚀的机理进行分析，并给出其防护措施。
1钢筋锈蚀的机理普通硅酸盐的主要成分是铝酸钙（3CaO·Al2O3，4CaO·Al2O3）和硅酸钙（3CaO·Si2O3,2CaO·Si2O3）,在水泥水化反应中生成Ca（OH）2，当Ca（OH）2溶解于水时和其它成分结合在一起pH值达到12－13，呈强碱性。
在此环境下，钢筋表面会形成一层致密的钝化膜，保护钢筋不与腐蚀环境接触,不发生锈蚀。
但在周围不利环境的作用下，CO2、SO2等酸性气体会逐渐渗入混凝土中，和Ca（OH）2发生化学反应，生成钙盐，导致pH值下降，无法形成钝化膜。
阴极保护历史回顾
阴极保护历史回顾
在第二次世界大战的不久之后，以色列、法国、北非的一些国家开始采取阴极保护，主要是对腐蚀性环境中的混凝土管道进行保护。
美国也采用了阴极保护，主要应用在管道、桥梁、混凝土储罐跟导弹发射坑。
美国采用阴极保护的地区主要集中在美国国土的南部跟西部，含有腐蚀性土壤的地区或者是靠近滨海的地区。
法国第一次在预应力混凝土的结构上采用阴极保护发生在1946年，在1976年，澳大利亚也将牺牲阳极阴极保护法应用在预应力混凝土管道上。
在中国，我们将阴极保护应用在预应力混凝土管道之上是在国家建材局苏州水泥制品研究所开始的，发生在1982年，随后，我国又在东北、华北、华东等地区，对预应力管道施加阴极保护防止腐蚀的发生。
钢筋混凝土阴极保护特性及其微观机制
Ｃｈ ｒ ｃ ｅ ｉｔｃ ａ ｄ Ｍ ｉ ｒ ｍ ｅ ｈ ｎ ｓ ｆ Ｃａ ｈ ｄ ｃ Ｐｒ ｔ ｃ ｉ ｎ ｆ ｒ ａ ａ ｔ ｒ ｓ ｉ ｎ ｃ ｏ ｃ ａ ｉｍ ｏ ｔ ｏ ｉ ｏ ｅ ｔｏ ｏ
Ｒｅ ｎ ｏ ｃ ｄ Ｃｏ ｒ ｔ ｉ ｆ ｒ ｅ ｎｃ ｅ ｅ
ＸＵ Ｊ ｎ ｉ ｇ， Ｙ ＡＯ ｕ Ｗ
ｐｒ ｕ ｔＦｅ ｓ ｐ ｏ ｃ ｄ ｉ ｐ ｃｍ ｅ ｓ ｉ ｃ ｔ ｄ ｃ ｐ ｏｔ ｃ ｉ ｎ ｉ ｔｐ ｏ ｄｅ Ｂｅ ｉ ｅ ， ｏ ｒ ｓｏ ｏｄ ｔｏ ｏｄ ｃ ３ ｉ ｒ ｄｕ ｅ ｎ ｓ ｅ ｉ ｎ ｆ ａ ｈｏ ｉ ｒ ｅ ｔｏ ｓｎｏ ｒ ｖｉ ｄ． ｓｄ ｓ ｃ ｒ ｏ ｉ ｎ ｐｒ ｕｃ ｆ Ｏ４
发现 ： 未经 阴极保 护处理 的试 样 更 多地 生成 了主要 腐蚀 产 物 Ｆ 。 并且 在 Ｃ 一大量 存在 的 情 况 ｅＯ ， １ 下， 还进 一步 生 成 了 Ｆ Ｈ （ ＯＨ． １； ｅ Ｏ， Ｃ ） 阴极保 护 有 助 于钢 筋／ 凝 土界 面处 Ｃ （ 混 ａ ＯＨ） 晶体 的 存 在 ， 而能保 持界 面处 的高碱 性 ， 从 而且 阴极 电流 能使 Ｃ 一迁移 而远 离钢 筋 ， 钢 筋受到 有效保 护． １ 使
电化学保护_阴极保护
3、基本原理
当外加的电流继续增加时，系统的电位会继续往负的方向
移动，当电位达到阳极的平衡电位时，则阳极腐蚀电流等于零， 即得到了完全保护，这时阴极电流Ip（相当于R段）全部是外加 的电流，这一外加电流称为最小保护电流，所对应的电位称为 最小保护电位。一般在海水中金属从稳定电位往负的方向极化
200～300mV，就可以得到完全保护。
5.1.3 牺牲阳极性能要求
（ 3）阳极消耗率。牺牲阳极的消耗率是单位电量所消耗的阳极 质量，单位是kg· A-1· h-1或者kg· A-1· a-1。对于牺牲阳极来说，实际 测得的消耗单位质量牺牲阳极所产生的电量越大（ A· h· kg-1 ）， 则阳极消耗率越小。 （ 4）腐蚀特征。牺牲阳极的表面腐蚀特征是评定阳极性能的指 标之一。对于性能良好的阳极，要求表面腐蚀均匀，无难溶的沉 积物。阳极使用寿命长，不产生局部腐蚀脱落。牺牲阳极本身的
5.5～7.5
0.025～-0.035
0.10～ ≤0.1 0.15 6
≤0.2
余量
Al-Zn-In-Sn-Mg
2.5～4.0
0.020～0.050
0.025～ 0.075
0.50 ≤0.1 ～ ≤0.13 ≤0.02 6 1.00 电流效率/%
余量1.05～-1.09
化 学 成 分/%
合金种类
Al
In
Cd
Sn
Mg
Si
Fe
Cu
Al
Al-Zn-In-Cd
2.5～4.5
0.018～0.050
0.050 ～ 0.020
≤0.8
≤0.1 6
V0.02
余量
Al-Zn-In-Sn
2.2～5.2
钢筋混凝土阴极保护系统牺牲阳极
钢筋混凝土阴极保护系统牺牲阳极河南邦信防腐材料有限公司2017年3月钢筋混凝土阴极保护系统中新型一次阳极和二次阳极以及两者的配合使用在研制和实施中的有关结果。
（1）自行研制的一次阳极电流输出能力和耐蚀性较好且加工方便，价格也较便宜。
（2）二次阳极——导电混凝土的电阻率较低，达10～20cm可以有效地将保护电流铺展开、使钢筋电位分布均匀，扩大了单只一次阳极的保护范围。
（3）在阴极保护系统使用过程中，一次阳极与二次阳极的配合也很为重要，如何有效地将两者结合起来对于整个保护系统的保护均匀性有重大的影响。
1 钢筋阻锈剂1.1 钢筋阻锈剂的开拓与发展世界上钢筋阻锈剂的研究与使用经历了很长的时期。
日本是一个岛国，20世纪50年代就缺乏建筑用河砂，不得不开发利用海砂，既要解决海洋环境中氯盐腐蚀问题，又要设法防止海砂中氯盐对钢筋的侵害。
1973年在冲绳发电站建设工程中，正式大量使用了钢筋阻锈剂。
以后用量猛增，到1980年，每年有160万m3混凝土使用了钢筋阻锈剂(钢筋阻锈剂每年用量约1～1.5万t)。
1982年日本制定了《钢筋混凝土用防锈剂》(JISA6205)工业标准，建设省还发布指令文件(597号文、142号文等)，要求在使用海砂或环境氯盐可能超标时，必须使用钢筋阻锈剂。
原苏联也是使用钢筋阻锈剂很早的国家，1985年出版了《混凝土中钢筋阻锈剂》的专著，并在国标《建筑防腐蚀设计规范》中纳入钢筋阻锈剂内容。
美国以往对钢筋阻锈剂的长期有效性，一直存在较大的争论。
只是在最近15年，钢筋阻锈剂才作为新技术得到迅速发展。
经过较长时间的试验研究和工程应用，美国混凝土学会(ACI)肯定了钢筋阻锈剂的效果，并确认“钢筋阻锈剂、环氧涂层钢筋和阴极保护，是长期有效的防钢筋锈蚀的措施”。
1992年美国公路运输联合会(AASHTO)等三个单位编制并发布的《钢筋混凝土桥梁腐蚀手册》，将钢筋阻锈剂作为桥梁防腐蚀的重要措施之一；美国海军工程服务中心(NFESC)、美国航天局肯尼迪太空中心(NASA KSC)等军工部门，都在大力研究开发和积极采用钢筋阻锈剂，以与“盐害”作斗争。
阴极保护
我国的阴极保护技术研究和应用始于1958年，上 海船舶科学研究所率先在一艘钢壳船上安装了锌合金 牺牲阳极。
2、阴 极 保 护 原 理
金属腐蚀是金属与周围介质发生化学或电化学反应成
为金属化合物而使金属受到破坏的一种现象
化学腐蚀
按腐蚀原理分为
电化学腐蚀
阴极保护原理 何为阴极保护呢？
•对被保护金属施加负电流通过阴极极化使其电 极电位负移至金属氧化还原平衡电位，从而抑 阻金属腐蚀的保护方法称为阴极保护。
关系，为阴极保护原理奠定基础
•1890年—— 爱迪生尝试用外加电流对船只实施阴极 保护，但由于可供使用的电源和阳极材料不充分而未 获成功 •1902年—— 柯恩 → 实现了爱迪生的设想
1、阴极保护技术发展史
•1905年 ——美国卡姆博兰德将外加电流阴极保护 法用于锅炉保护 •1906年 —— 德国盖波特建立第一个阴极保护厂 •1928年 ——美国阴极保护之父库恩在新奥尔良一 条长输天然气管线上安装了第一台阴极保护整流器， 由此开创了管道阴极保护的实际应用
电化学与材料腐蚀 之
阴极保护
张 旋 13091100 西南交大材料科学与工程学院
阴极保护技术介绍 1、阴极保护技术的发展历程 2、阴极保护原理
3、阴极保护的分类
4、阴极保护方式的选择
5、发展现状
1、阴极保护技术发展史
•1833年—— 米歇尔•法拉第提出了著名的法拉第电 解定律，第二年发现了在腐蚀损耗与电流之间的定量
牺牲阳极阴极保护
镁合金牺牲阳极极阴极保护 铝合金牺牲阳极阴极保护
镁合金牺牲阳极
铝合金牺牲阳极
外加电流阴极保护
•通过外加直流电源以及辅 助阳极，迫使电流从土壤流
向被保护金属，使被保护金
桥梁养护中牺牲阳极的阴极保护法
桥梁养护中牺牲阳极的阴极保护法作者：朱从伟于保华来源：《装饰装修天地》2017年第02期摘要：混凝土中钢筋锈蚀是一个电化学的过程，其电化学机理是当钢筋表面有水分存在时，就发生铁电离的阳极反应和溶解态氧还原的阴极反应，相互以等速度进行。
钢筋锈蚀致使体积膨胀，对保护层混凝土产生扩张力，致使钢筋保护层混凝土沿钢筋方向开裂、脱落，而裂缝及混凝土保护层的剥落又进一步加剧了内部钢筋的锈蚀，从而陷入一个恶性循环的过程，造成结构的损坏。
针对桥梁维修过程中出现的钢筋的锈蚀现象，提出电化学防腐蚀中的牺牲阳极的解决办法，并采取对比实验与实际应用加以验证，总结形成一种有效控制钢筋锈蚀的可行性方法。
关键词：钢筋混凝土结构；桥梁养护维修；钢筋锈蚀；电化学防腐；牺牲阳极；锌基合金1 引言桥梁是道路中断时跨越障碍物的建筑物。
长久以来，桥梁对于促进交通事业和国民经济的发展起着极为重要的作用。
目前，中国已成为桥梁大国，每年新建的桥梁约占世界新建桥梁总数的一半。
2011年的数据显示，我国拥有桥梁 65.8万余座，总计30483094 延米，已超越美国（约62万座），成为桥梁第一大国。
根据规划，到2020年左右，我国公路桥梁将建至80万座。
长期以来，钢筋混凝土结构的耐久性得到了工程实际的考验，被人们所认可，钢筋混凝土桥梁也因此成为目前世界上应用最为广泛的桥梁。
以我国为例，在已建公路桥梁中，钢筋混凝土桥梁所占比例达到90%以上。
钢筋混凝土结构中，钢筋处于强碱环境中，在其表面形成了一层致密的钝化膜，保护钢筋不与腐蚀环境接触，使钢筋不发生锈蚀。
但在桥梁的使用期间，结构处于恶劣的环境条件下，内部将发生一系列变化，导致钢筋混凝土的腐蚀。
钢筋锈蚀对于钢梁混凝土桥梁的使用极为不利。
所以，钢筋混凝土中的钢筋防锈蚀变得尤为重要。
2 钢筋锈蚀的机理用钢筋和混凝土制成的钢筋混凝土结构中钢筋承受拉力，混凝土承受压力，其由于具有坚固、耐久、防火性能好、比钢结构节省钢材和成本低等优点。
钢筋混凝土构筑物的阴极保护
钢筋混凝土构筑物的阴极保护在混凝土中作为加强使用的钢筋以及作为预应力使用的钢筋，这两种钢筋放在混凝土的环境中的时候会发生腐蚀，本文主要就是将的是为了防止这种腐蚀所采用的阴极保护。
存在于混凝土中的钢筋是由一定的耐蚀性的，在混凝土本身具有的极高的pH值产生的钝化作用下就会产生混凝土中钢筋的这种耐蚀性。
我们做一个小实验，就是准备一个有自来水的容器，把一块钢铁放到这个容器之中，我们可以看到在很短的时间之内就会产生钢铁腐蚀；然后我们再取一个有自来水的容器，先将几块混凝土放在水中，然后将钢铁块放在里面，我们可以看到，钢铁并没有生锈。
我们再把这两个容器中的水的pH值进行测量，第一种水的pH值为7，第二种水的pH值为12.5。
从这个小实验之中我们可以看到，在pH值很高的时候，钢铁并不容易生锈，这个时候钢铁就处于钝化状态，就能够阻止腐蚀的产生。
但是，如果环境之中存在浓度比较高的氯化物的时候，钢的钝化就会被破坏掉。
这种作用的原理就是，氯化物有一个临界值，在超过这个临界值的情况下，再加上存在游离氯，这样就会引起钢铁的腐蚀。
钢筋混凝土中的腐蚀原理就是，环境之中存在很高浓度的氯化物的时候，就会破坏钢筋混凝土的钝化作用。
科学研究表明，氯化物是有一定的临界值的，超过这个临界值的时候，环境中如果存在游离氧，就会引起钢铁的腐蚀。
在环境中含有高浓度的氯化物的时候，氯离子的渗透性很强，它可以将混凝土的护层穿透，这样就能够到达混凝土中的钢的表面，从而对钢产生腐蚀的破坏；如果混凝土中存在裂缝的时候，腐蚀性的介质就会直接到达混凝土中的钢的表面，这样就更能直接的引起腐蚀。
如何对存在于强腐蚀环境下的钢筋混凝土构筑物进行保护防止其腐蚀呢，主要的手段就是将混凝土保护层的抗渗性提高，还有就是要施加阴极保护。
详解钢筋混凝土结构应用阴极保护防止钢筋腐蚀
钢筋混凝土结构应用阴极保护防止钢筋腐蚀钢筋混凝土结构是公认的一种经济、耐用、力学性能好的材料，广泛应用于建筑\桥梁。
然而在座落于海水等强腐蚀环境中的钢筋混凝土构筑物，时刻都在发生着严重危害建筑物安全的腐蚀行为。
本文将分析它的腐蚀特点并重点介绍运用阴极保护防止腐蚀的方法。
1、钢筋混凝土的腐蚀钢筋混凝土是一种复合材料，钢筋承受拉力，混凝土承受压力，在正常的状况下，混凝土为钢筋提供了一个保护环境。
普通硅酸盐水泥水化后，硅酸盐成分起反应生成钙硅酸盐水化物和氢氧化钙，另外水泥成分中的石灰和水快速反应转变为氢氧化钙。
1、1（3CaO.SiO2）+6H2O→3CaO.2SiO2.3H2O+3Ca（OH）21、2（2CaO.SiO2）+4H2O→3CaO.2SiO2.3H2O+Ca（OH）21、3Ca+2H2O→2Ca（OH）2一个完全水化的硅酸盐水泥最初的成分中含匕一30%氢氧化钙（重量），当这些氢氧化物溶解于水时能和其它种成分结合在一起。
此时钢筋周围处于pH 值为12-13的碱性环境中，在钢的表面生成了一层γFeO3保护膜，结果是钢筋位于布拜图（金属在不同pH值不同电位值的腐蚀）的钝化区之内，又因为混凝土层对腐蚀介质有一定的阻碍作用，因此在一般腐蚀环境中钢筋的腐蚀程度很轻。
混凝土中钢筋的抗腐蚀的能力在某些介质中可以被破坏，首先，环境中的某些成分可以和氢氧化钙发生反应，导致pH值降低。
第二，强穿透离子的存在，例如氯离子可以破坏保护膜。
在这两种情况下钢铁表面就暴露于腐蚀环境中。
前者的一个例子是二氧化碳碳化，当暴露在含二氧化碳的大气中时，混凝土中的氢氧化钙就与二氧化碳发生如下反应。
Ca（OH）2+CO2→CaCO3+H2O这个反应最终的结果使钢筋混凝土的强度得到轻微的提高，此时pH值降低至8-8.5,因为钢表面的pH值处于大于或等于10.5时才形成钝态的氧化膜，所以此时钢筋处于非保护状态。
混凝土所处环境中的氯离子由于半径小、穿透力强，所以能够通过混凝土的微小孔隙，到达混凝土内的钢筋表面，而氯离子对钢筋表面生成的钝化膜有非常强的破坏能力，使金属的钝态不能建立，造成钢筋的严重腐蚀与开裂，这种腐蚀开裂的原因是铁腐蚀产物体积比原来铁的体积大的多。
混凝土中钢筋锈蚀的电化学防护技术研究
混凝土中钢筋锈蚀的电化学防护技术研究一、研究背景混凝土结构中使用的钢筋，往往会遭受到氧化、腐蚀等自然环境因素的侵蚀，导致钢筋锈蚀，从而影响混凝土结构的使用寿命和安全性。
为了防止钢筋锈蚀，电化学防护技术被广泛应用于混凝土结构的防腐保护中。
二、电化学防护技术的原理电化学防护技术是通过改变钢筋表面的电化学状态，使其处于一个较低的腐蚀电位，从而防止钢筋发生腐蚀的一种技术。
具体来说，电化学防护技术是通过在钢筋表面施加一个外加电位，使钢筋处于保护电位范围内，从而抑制钢筋的腐蚀反应。
同时，电化学防护技术还可以通过向混凝土结构中引入保护电流，使得钢筋处于阳极状态，从而促进钢筋表面的氧化反应，形成一层致密的钢筋氧化膜，从而保护钢筋不受到腐蚀的侵蚀。
三、电化学防护技术的应用1、阴极保护技术阴极保护技术是最常用的电化学防护技术之一。
该技术是通过向钢筋表面施加一个负电位，使钢筋处于保护电位范围内，从而抑制钢筋的腐蚀反应。
在具体应用中，一般采用外加电源或电化学防蚀剂来实现钢筋的阴极保护。
其中，外加电源的方式可以是直流电源、交流电源或太阳能电池等方式。
2、阳极保护技术阳极保护技术是一种利用保护电流促进钢筋表面氧化反应的电化学技术。
该技术是通过向混凝土结构中引入一定的保护电流，使得钢筋处于阳极状态，从而促进钢筋表面的氧化反应，形成一层致密的钢筋氧化膜，从而保护钢筋不受到腐蚀的侵蚀。
在具体应用中，阳极保护技术需要考虑保护电流的大小、施加时间和混凝土结构中的电解质浓度等因素。
四、电化学防护技术的优缺点1、电化学防护技术具有防腐效果好、施工方便、维护简单等优点；2、电化学防护技术存在着技术难度大、施工成本高等缺点。
五、电化学防护技术的发展趋势1、电化学防护技术将向智能化、自动化方向发展；2、电化学防护技术将向绿色环保、可持续性发展方向发展；3、电化学防护技术将向高效、低成本方向发展。
六、结论电化学防护技术是一种有效的混凝土结构防腐保护技术。
电化学牺牲阳极的阴极保护法
电化学牺牲阳极的阴极保护法电化学牺牲阳极的阴极保护法，乍一听是不是觉得好像听不懂的高科技词汇？别急，今天咱们就来聊聊这个话题，带点轻松的语气，把复杂的技术搞得简单又有趣。
想象一下，你家的金属管道，年复一年被风吹日晒，水流冲刷，最终会被腐蚀成什么样子？一旦腐蚀了，管道就会漏水，甚至直接坏掉，得不偿失对吧？这时候，如果有一种方法可以让管道“不死”，甚至能把腐蚀引开，让它们继续坚强地活下去，那该多好！电化学牺牲阳极的阴极保护法，正是通过这种方式保护金属不受腐蚀侵害。
别看名字这么复杂，咱们把它拆开来看。
首先“电化学”是啥意思？简单来说，就是电和化学的结合。
你想想，腐蚀不就是金属在电解质中“自杀”吗？这时候电化学就派上了用场。
而牺牲阳极呢？说白了，就是“替死鬼”。
你是不是觉得牺牲这俩字很有戏？没错，就是这个意思！牺牲阳极会先受腐蚀，把坏事都揽到自己身上。
它在电化学反应中做了个“替代品”的角色，保护了其他重要的金属部分。
反正就是给其他部分挡住了“祸水”，自己先挂了，给管道“续命”。
你要问我，牺牲阳极咋就那么牛？好吧，咱从金属的电位来聊聊。
电化学上每种金属都有个“电位”，就是它在电场中的“身份地位”。
有的金属像铁那样，电位比较高，容易“挑事”，有的像锌、镁，它们的电位比较低，反而容易被腐蚀。
于是，在这种情况下，锌、镁这些金属就成了牺牲阳极的最佳人选。
当它们和铁、钢等管道连接时，锌和镁会抢着去腐蚀自己，结果管道里的铁、钢等就安然无恙。
你可以把它想象成一群“保镖”，它们为了保卫主子，拼命地跟敌人搏斗，最后自己“壮烈牺牲”了。
你看，牺牲阳极就这么简单又奇妙，像是一个“大无畏”的英雄，甘心为更重要的东西去“挡刀”。
这个保护方法其实并不新鲜，历史上早就有了。
从古代到现代，几乎所有需要防腐蚀的地方都会用到它。
比如船体、油气管道、电力设施等地方，没少用这个方法。
你可能会觉得，放一个锌或镁块去保护一个大铁管，怎么能起作用？其实原理可简单了。
钢筋混凝土构筑物阴极保护措施
钢筋混凝土构筑物阴极保护措施
河南汇龙合金材料有限公司
2018年5月
技术部刘珍
钢筋在混凝土中发生腐蚀是导致钢筋混凝土构筑物提前失效的一个最主要原因.众所周知,混凝土是由水泥、沙石和水混合在一起凝固之后形成的一种多孔材料.在混凝土的微小孔隙中含有pH值高达12以上的混凝土孔溶液.根据电位-pH图可知,在这样条件下混凝土中预埋的钢筋会发生钝化而不锈蚀.但是,随着时间的推移或混凝土构件出现裂缝,外界环境中的水、氧、二氧化碳和氯离子会渗入混凝土中,引起钢筋周围孔溶液组成及性质的变化,一旦破坏了钢筋表面的钝化膜,将导致钢筋锈蚀.由于铁锈体积比铁本身大2～4倍,产生的膨胀力可达30MPa,使混凝土层沿着锈蚀的钢筋形成裂缝和剥落,最终造成钢筋混凝土构筑物丧失其应有的承载能力,针对上述情况，我公司从国外引进并吸收消化研制出专门用于钢筋混凝土保护方法——混凝土阴极保护。
钢筋混凝土阴极保护
钢筋的锈蚀是多数钢筋混凝土结构破坏的主要原因。
因此通过对混凝土中钢筋实施电化学阴极保护，来抑制钢筋锈蚀或断裂，从而有效地控制混凝土构筑物的损坏或过早失效，是最彻底的方法。
特别是对于氯化物污染的构筑物，它是唯一能抑制钢筋腐蚀的方法。
世界顶级专家、最先进技术、最优品质产品保证了混凝土外加电流阴极保护一次设计寿命达100年。
可广泛用于码头工程、跨海大桥、市政工程及高速公路等钢筋混凝土结构的保护。
混凝土阴极保护特点
能在盐污环境中有效防腐的唯一技术一次设计寿命达100年
阳极使用寿命100年
参比电极使用寿命30年
远程遥控系统
系统全智能化
混凝土常用镁阳极，锌合金牺牲阳极，铝合金牺牲阳极。
混凝土中钢筋锈蚀的电化学防护技术研究
混凝土中钢筋锈蚀的电化学防护技术研究一、问题背景钢筋混凝土结构在使用过程中常会遇到钢筋锈蚀的问题，这不仅会降低结构的强度和耐久性，还可能导致结构的安全隐患。
为了解决这一问题，电化学防护技术应运而生。
本文将重点研究混凝土中钢筋锈蚀的电化学防护技术。
二、钢筋锈蚀的成因及影响钢筋锈蚀的主要成因是混凝土中的氯离子、CO2和水分等对钢筋的侵蚀作用。
钢筋锈蚀会导致钢筋和混凝土之间的粘结力下降，从而降低结构的承载能力和耐久性。
此外，钢筋锈蚀还会导致混凝土表面的龟裂和脱落，加速结构的老化和损坏。
三、电化学防护技术的原理及分类电化学防护技术是利用电化学反应的原理来防止钢筋锈蚀的技术。
该技术主要分为两类：阳极保护和阴极保护。
阳极保护是在钢筋表面施加正电压，使钢筋成为阳极，从而阻止钢筋的腐蚀反应；阴极保护是在混凝土表面施加负电压，使混凝土成为阴极，从而减缓钢筋的腐蚀反应。
四、电化学防护技术的应用电化学防护技术的应用需要结合具体的钢筋混凝土结构情况进行设计和施工。
常见的电化学防护技术包括电化学氯离子离子迁移法、电化学硅酸盐封固法、电化学阴极保护法等。
其中，电化学氯离子迁移法是应用最为广泛的一种电化学防护技术，其原理是通过施加电场和改变水分状态，使混凝土中的氯离子向阳极迁移，从而减缓钢筋的腐蚀反应。
五、电化学防护技术的优缺点电化学防护技术的优点包括：能够有效防止钢筋锈蚀，延长结构的使用寿命；施工过程简单，不影响结构原有的强度和刚度；节省维护成本，降低维护难度。
但是，电化学防护技术也存在一些缺点，如：施工难度较大，需要专业人员进行设计和施工；设备和材料成本较高。
六、电化学防护技术的发展趋势随着电化学防护技术的不断发展，其在钢筋混凝土结构中的应用也在不断拓展。
未来，电化学防护技术将更加注重环境友好和节能减排，同时也将更加注重施工的经济性和可行性。
七、结论综上所述，电化学防护技术是一种有效的防止钢筋锈蚀的技术，其应用范围广泛，但也存在一些不足之处。
阴极保护技术发展简史
阴极保护技术发展简史阴极保护技术及其原理论述是与电化学学科同步发展的。
阴极保护技术发展还与工业需求和材料科学、电子学等技术进步息息相关。
早在1812年，汉弗幕戴维爵士就已经提出假说，化学变化与电性质变化是同一的，至少它们都与物质的相同性质有关。
他认为，通过改变物质的电性状态可以减小或增大化学反应动力。
只有当物质具有不同的电荷时，它们才能化合。
如果对一个原呈正电性的物质，人工地使它荷负电，那么它的键合力就受到干扰，也就不再能成为腐蚀的化合物了。
因为在那个时代人们还不能从电化学方面诠释这些发现，所以戴维的关于改变物质负电性以控制腐蚀的论述是令人赞叹的.戴维确认，铜在伽法尼电压的电动序中是一种较正电性的金属：他由此认为，当铜变成更为负电性（成为阴极）时，海水对它的腐蚀作用（化学变化）可被阻抑。
为了能够解释其过程变化，戴维用略呈酸性的海水进行实验把抛光的铜板浸入海水中，其中一块铜板上焊上一块锡。
三天后就已经看出，在无锡的铜板上产生了显著的腐蚀，而焊有锡块的铜板上则没有腐蚀现象。
戴维由此得出结论，其他非贵金属（如锌或铁）也能产生这种保护作用一戴维在他的学生、助手米歇尔-法拉第的支持下进一步进行了试验。
由此得出结论，在铜件上焊锌块对铜的防腐蚀是同样有效的。
在焊有一块铁板的铜板上，当与一块锌相连接时，不仅是铜，而且连同铁板都被保护了，免遭腐蚀。
戴维在实验室的大量试验中发现，用锌或铁可对铜进行阴极保护。
对于阴极保护技术发展来说，这是非常重要的实验发现.随后戴维就把他的这一研究成果向英国皇家学会和英国海军部做了报告：1824年，他获得批准对木质战舰的铜包覆层开始实际试验。
1824年，他在“三宝垄(Sammarang)”号快速炮帆船上做了进一步试验，这条船曾于1821年在印度用新的铜板镶装包覆。
在该战舰的船首和船尾安装了铸铁板，其面积总计为船体铜表面积的2%，此船做了一次开往加拿大Nova Scotia的旅行，于1825年返回。
钢筋混凝土电化学阴极保护的历史
钢筋混凝土电化学阴极保护的历史钢筋混凝土电化学阴极保护的历史大致分为以下五个发展部分：一、埋入地下的混凝土保护自1824年以来，阴极保护已应用于海水中的钢。
在过去的50年里，它已被广泛和成功地用于保护水和土壤中的钢铁。
最早将阴极保护技术应用于钢筋混凝土是在1955年之前，从已报道的嵌入式钢筋水箱、核反应堆容器的加固和衬里以及混凝土桩的应用技术，到预应力混凝土输水管道。
大多数早期应用严格超出了报告的范围，因为它们与埋在土壤中的钢筋混凝土有关。
此类应用允许使用传统的阴极保护设计原则和埋在管道中的阳极系统。
2、地上保护-导电覆盖层在地面上，钢筋混凝土的阴极保护最早发生在20世纪50年代后期的桥面保护上。
这些系统使用简单的高硅铸铁阳极到沥青覆盖层，使其通过加入焦炭而具有导电性。
在1973-1980年期间，这些系统约有35个被安装，许多已经被报告，它们在1983-1985年期间仍然在良好地运作。
这些导电覆盖系统的一个变化与被增加的沙子和石头一起聚集来提高机械性能。
该变化现在已成为加拿大安大略省的一个标准的修复选项，该选项已经安装了大约40个系统。
导电覆盖体系广泛应用于无防水膜桥面。
该系统将板材厚度增加了80mm，并规定了大量自重荷载惩罚。
尤其重要的是，如果该系统用于停车库板，则导电覆盖系统不适用于垂直或拱腹表面。
通过使用被安装在混凝土切槽中的阳极系统，尽量尝试避免导电覆盖层的厚度和重量的危害。
装载导电聚合物灌浆中的包铂铌丝和石墨纤维的阳极被应用到30个桥面中。
由于邻近阳极的混凝土的酸打击，早期的系统失败了。
这已引起各方关注现有系统的预期寿命。
由于酸生成和高阳极/混凝土电流的密度，这些系统没有用混凝土覆盖。
三、导电涂层阳极系统大约在1980年左右，导电涂层阳极系统的出现第一次向钢筋混凝土的垂直和拱腹的表面提供了一个实用的阳极系统，除了桥面应用之外，其允许结构和建筑物的阴极保护。
导电涂层阳极系统，使用包铂的铌或钛作为主要的阳极，见证其应用到停车库板拱腹、公路桥梁和支持结构中，并已用于保护约30000平方米的地上钢筋混凝土。
阴极保护技术的产生与发展
阴极保护技术的产生与发展混凝土钢筋的阴极保护由于水泥的水合作产生的高碱性，一般情况下阻止了埋置在硅酸盐水泥混凝土。
砂浆或类似材料中的钢筋的腐蚀。
但是氯化物的存在会破坏这种保护作用。
使用压实的比较好、仔细搅拌、低水/水泥比、粒径均匀、充分养护的混凝土完全包覆着的钢筋，将会使氯化物的侵入及由此造成的更负时延缓很多年。
一旦混凝土发生破坏，已经存在的大气中的水和氧将导致混凝土中钢筋的腐蚀。
交变电流和雷电的产生和影响交流电力系统的接地构筑物与其他的地下或侵入的构筑物共存于一个电解质环境中。
耦合作用可以交变电流或电位的形式将交流能量传送地中的金属构筑物上。
一个中点接地电系统的不平衡，电流变灰流入大地。
由于相对地的故障，会再地中造成相当大的电流。
一个地中的金属构筑物可能携带部分电流，并且，在地中带有覆盖层的金属构筑物会再涂敷层上形成一个交流电位。
阴极保护和阳极保护技术的任务目的腐蚀对经济建设和人民生活是一种极重要的破坏因素，它给人类和社会环境、自然环境带来巨大的经济损失和社会危害。
许多腐蚀失效案例表明，腐蚀过程和腐蚀破坏的结果，造成严重的直接经济损失，同时也对地球上有限资源和能源的极大浪费，对自然环境产生严实用文档重染污，有的还严重危及到人身安全。
腐蚀问题给国民经济造成的经济损失是巨大的。
根据一些国家的调查统计资料，每年因腐蚀造成的直接经济损失约占当年本国国民经济生产总值的1 5%N4.2%。
美国联邦公路管理局( FHWA)于2002年发表了历经两年调查研究而获得的直接腐蚀损失研究报告。
该报告名为“美国的腐蚀损失和预防对策”。
它涉及几乎所有美国各工业部门的金属腐蚀，从基础设施和运输到生产制造，共涉及5大类26个部门。
研究报告得出的结果是，美国1998年度直接金属腐蚀损失为2760亿美元；而美国1998年的国民经济生产总值(GDP)是87900亿美元，即腐蚀损失占当年国民经济生产总值的3 1%。
这一结果表明，腐蚀控制和腐蚀管理在过去几十年中已获得了很大成功。
阴极保护技术的应用
阴极保护技术的应用摘要简要说明了阴极保护技术在国内外的发展现状，原理及前景；并分别在钢铁在海水中和钢筋混凝土中说明了阴极保护技术在防腐蚀中的重要作用。
关键词：阴极保护，腐蚀，防腐蚀阴极保护概述阴极保护技术是电化学保护技术的一种，其原理是向被腐蚀金属结构物表面施加一个外加电流，被保护结构物成为阴极，从而使得金属腐蚀发生的电子迁移得到抑制，避免或减弱腐蚀的发生。
阴极保护技术分为牺牲阳极阴极保护和外加电流阴极保护，目前该技术已经基本成熟，广泛应用到土壤、海水、淡水、化工介质中的钢质管道、电缆、钢码头、舰船、储罐罐底、冷却器等金属构筑物的腐蚀控制。
国内外阴极保护的发展1823 年，英国学者汉·戴维（Davy）接受英国海军部对木制舰船的铜护套的腐蚀的研究，用锡、铁和锌对铜进行保护，并将采用铁和锌对铜保护的相关报告于1824年发表，这就是现代腐蚀科学中阴极保护的起点。
虽然戴维采用了阴极保护技术对铜进行保护，但对其工作原理却并不清晰。
1834年，电学的奠基人法拉第奠定了阴极保护的原理；1890 年爱迪生根据法拉第的原理，提出了强制电流阴极保护的思路。
1902 年，K·柯恩采用爱迪生的思路，使用外加电流成功地实现了实际的阴极保护。
1906 年，德国建立第一个阴极保护厂；1910 年～1919年，德国人保尔和佛格尔用10年的时间，在柏林的材料试验站确定了阴极保护所需要的电流密度，为阴极保护的实际使用奠定了基础。
我国的阴极保护工作开始于1958年。
其直接原因是当时一条长输管道（克拉玛依－独山子输油管道）埋地11 个月就开始穿孔漏油，最严重时每天都要穿孔几次。
1961年将原管道停产并施加了阴极保护，施加阴极保护后，该管道连续运行了20多年未出现漏油，1986年有关专家通过考察、分析、评估，认定此管道还可工作20年。
自阴极保护作为一种金属防腐蚀技术开始至今, 阴极保护系统的设计方法, 大致经历了以单纯依据经验和简单的暴露试验进行阴极保护系统设计的经验设计方法, 以欧姆定律为基础进行阴极保护系统设计的传统计算设计方法、应用现代数值计算方法和以计算机作为计算工具进行阴极保护系统设计的现代设计方法的发展阶段。
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钢筋混凝土电化学阴极保护的历史
钢筋混凝土电化学阴极保护的历史大致分为以下五个发展部分：
一、埋入地下的混凝土保护
自1824年以来一直对海水中的钢实行阴极保护，在过去的50多年来，它被广泛地且非常成功地用于保护水和土壤中的钢。
最早应用阴极保护技术到钢筋混凝土中是在1955年前，从已汇报的用于被埋钢筋水箱、核反应堆容器的钢筋和衬里以及混凝土打桩的应用技术到加预应力的混凝土输水管道中。
早期应用中的大多数都严格在报告范围之外，因为它们与被埋在土壤中的钢筋混凝土有关。
这样的应用程序允许使用常规的被埋在管道阴极保护设计原则和阳极系统。
二、地上保护——导电性覆盖物
在地面上，钢筋混凝土的阴极保护最早发生在20世纪50年代后期的桥面保护上。
这些系统使用简单的高硅铸铁阳极到沥青覆盖层，使其通过加入焦炭而具有导电性。
在1973-1980年期间，这些系统约有35个被安装，许多已经被报告，它们在1983-1985年期间仍然在良好地运作。
这些导电覆盖系统的一个变化与被增加的沙子和石头一起聚集来提高机械性能。
该变化现在已成为加拿大安大略省的一个标准的修复选项，该选项已经安装了大约40个系统。
导电性覆盖系统被广泛用于无防水膜状物的桥面。
该系统增加了80毫米的板厚度，并规定了实质性的自重加载处罚。
特别重要的是，如果系统被用于停车库板上，该导电覆盖系统是不适用于垂直或拱腹的表面。
通过使用被安装在混凝土切槽中的阳极系统，尽量尝试避免导电覆盖层的厚度和重量的危害。
装载导电聚合物灌浆中的包铂铌丝和石墨纤维的阳极被应用到30个桥面中。
由于邻近阳极的混凝土的酸打击，早期的系统失败了。
这已引起各方关注现有系统的预期寿命。
由于酸生成和高阳极/混凝土电流的密度，这些系统没有用混凝土覆盖。
三、导电性涂层阳极系统
大约在1980年左右，导电涂层阳极系统的出现第一次向钢筋混凝土的垂直和拱腹的表面提供了一个实用的阳极系统，除了桥面应用之外，其允许结构和建筑物的阴极保护。
导电涂层阳极系统，使用包铂的铌或钛作为主要的阳极，见证其应用到停车库板拱腹、公路桥梁和支持结构中，并已用于保护约30000平方米的地上钢筋混凝土。
他们的成功应用要求高标准的表面处理和检查。
这些导电性涂层的阳极系统对水分非常敏感，尤其对嵌入钢表面附近和任何类型表面上的磨损区域。
某些系统中，由于这些因素，在该领域会过早发生故障，
四、电线和网状阳极
在1983年，导电聚合物丝，有时预先组装成网状阵列，被作为阳极引入到钢筋混凝土中，以此成为其作为土壤和水中的阳极在先前使用中的一个发展。
该阳极被广泛应用于公路桥梁和停车场车库甲板的阴极保护中，其中约10万平方米的应用面积已被报告。
在板应用中，它用传统的混凝土路面覆盖，该路面有与早期的系统所需要的导电沥青罩面有关的力度和使用寿命优势。
该系统经历在该领域的技术/性能问题，并且不再用于这个应用程序中。
聚合物线系统也与桥梁支座和其他结构的垂直和拱面用喷射混凝土覆盖物一起使用。
成功的应用要求按最高标准准备混凝土表面和喷浆操作。
1985年，由不同制造商们涂有各种金属氧化物钛扩展网阳极，被同时引入到英国和美国来用在钢筋中。
它们被用于保护桥梁和停车场甲板，被混凝土铺路覆盖，并且在垂直或拱应用中用喷浆、或喷洒、或涂抹型水泥砂浆覆盖。
至于导电性高分子的电线阳极系统，成功的应用要求按最高标准准备和操作。
五、牺牲阳极
另一个系统是利用牺牲阳极到地上钢筋混凝土的阴极保护中。
由于相对较低的驱动电压，牺牲阳极，当其嵌入有相对电阻的混凝土中，可能无法提供足够的电流以完成阴极保护。
然而，他们已
经被广泛用于被淹没或被埋入钢筋混凝土结构的阴极保护中。
牺牲阳极技术在最近的发展中已创造一颇个具有吸引力的方案来保护被修复混凝土结构中的钢筋。
这也是使用Galvashield嵌入式牺牲阳极来修复混凝土结构的重要主题。