混凝土中的鋼筋在接觸到水和氧氣等條件時，會發生電化學腐蝕。陰極保護就是通過改變鋼筋的電化學狀態來防止腐蝕。在陰極保護系統中，有兩種主要的方法：犧牲陽極法和外加電流法。

• 犧牲陽極法：利用比鋼筋電位更負的金屬（如鋅、鎂合金等）作為犧牲陽極。這些陽極與混凝土中的鋼筋電連接，在電解質（如混凝土孔隙中的水分）存在的情況下，犧牲陽極優先腐蝕，釋放出電子。電子通過鋼筋混凝土的導電通路傳遞到鋼筋表面，使鋼筋成為陰極，從而阻止鋼筋自身的腐蝕反應。例如，在一些海邊的混凝土結構中，由于空氣中鹽分含量高，水分充足，使用鋅合金犧牲陽極來保護混凝土中的鋼筋。

• 外加電流法：通過外部的直流電源向鋼筋施加陰極電流。電源的負極連接鋼筋，正極連接輔助陽極。輔助陽極通常是一種導電材料，放置在混凝土表面或附近。當電源開啟時，電流從輔助陽極流經混凝土孔隙中的電解質，到達鋼筋表面，使鋼筋電位降低，達到陰極保護的電位范圍，抑制鋼筋的腐蝕。例如，對于大型的混凝土橋梁墩柱，采用外加電流陰極保護可以有效地保護鋼筋。

• 混凝土陰極保護的優點

• 腐蝕防護：能夠顯著延長混凝土結構中鋼筋的使用壽命，尤其是在惡劣環境下，如海洋環境、化工污染區域等，對防止鋼筋腐蝕引起的混凝土結構破壞效果明顯。

• 長期穩定性：一旦陰極保護系統安裝并調試正確，它可以在較長時間內持續提供保護。例如，一些大型的港口碼頭混凝土結構，在采用陰極保護后，能夠在多年的海水侵蝕和化學物質腐蝕環境下，保持結構的完整性。

• 適應性強：可以應用于各種類型的混凝土結構，無論是新建的還是已經服役的結構。對于已出現鋼筋腐蝕跡象的舊結構，通過安裝陰極保護系統，可以有效地阻止腐蝕的進一步發展。

• 混凝土陰極保護的缺點

• 成本較高：無論是犧牲陽極還是外加電流陰極保護系統，設備采購、安裝和調試的費用相對較高。特別是外加電流系統，需要電源設備、復雜的布線和的監測裝置。

• 系統維護復雜：需要定期監測和維護。對于犧牲陽極系統，要檢查犧牲陽極的消耗情況，及時更換消耗殆盡的陽極；對于外加電流系統，要監測電流輸出、電位變化等參數，并且要確保電源設備、輔助陽極等部件的正常運行。

• 可能存在干擾問題：外加電流陰極保護系統可能會對附近的其他金屬結構產生干擾，導致它們也受到陰極保護電流的影響，或者引起雜散電流腐蝕。

  

• 混凝土陰極保護的應用場景

• 海洋工程：如港口碼頭的混凝土樁、防波堤等。這些結構長期浸泡在海水中，海水富含鹽分，是強電解質，容易導致混凝土中的鋼筋腐蝕。采用陰極保護可以有效防止鋼筋的腐蝕，延長結構的使用壽命。

• 橋梁工程：特別是處于酸雨頻繁地區或者靠近河流、海洋的橋梁。例如，一些跨海大橋的橋墩和梁體部分，混凝土中的鋼筋受到海水飛沫、濕氣等因素的影響，容易發生腐蝕，陰極保護是一種很好的防護措施。

• 化工設施：化工企業中的混凝土建筑物和基礎結構，由于可能接觸到各種化學腐蝕介質，如酸、堿等，鋼筋腐蝕的風險較高，陰極保護可以為這些結構提供必要的保護。

• 混凝土陰極保護系統的監測與評估

• 電位監測：是評估陰極保護效果的關鍵指標。通常采用參比電極來測量鋼筋相對于參比電極的電位。在正常的陰極保護狀態下，鋼筋的電位應達到一定的負電位范圍。例如，對于采用外加電流陰極保護的混凝土結構，鋼筋相對于飽和硫酸銅參比電極的電位一般應在 -0.85V 到 -1.2V 之間。

• 電流監測：對于外加電流陰極保護系統，要監測流入鋼筋的陰極保護電流大小。電流過小可能意味著保護不足，電流過大則可能造成電能浪費或者對混凝土結構產生不良影響。通過安裝在直流電源輸出端或鋼筋與輔助陽極連接線上的電流監測裝置，可以實時獲取電流數據。

• 結構完整性評估：除了監測陰極保護參數外，還需要定期評估混凝土結構本身的完整性。可以采用無損檢測技術，如超聲檢測、雷達檢測等方法，檢查混凝土的內部缺陷、鋼筋的銹蝕程度等情況，綜合判斷陰極保護系統的有效性。