混凝土中的鋼筋在接觸到水和氧氣等條件時(shí)，會(huì)發(fā)生電化學(xué)腐蝕。陰極保護(hù)就是通過(guò)改變鋼筋的電化學(xué)狀態(tài)來(lái)防止腐蝕。在陰極保護(hù)系統(tǒng)中，有兩種主要的方法：犧牲陽(yáng)極法和外加電流法。

• 犧牲陽(yáng)極法：利用比鋼筋電位更負(fù)的金屬（如鋅、鎂合金等）作為犧牲陽(yáng)極。這些陽(yáng)極與混凝土中的鋼筋電連接，在電解質(zhì)（如混凝土孔隙中的水分）存在的情況下，犧牲陽(yáng)極優(yōu)先腐蝕，釋放出電子。電子通過(guò)鋼筋混凝土的導(dǎo)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(yīng)。例如，在一些海邊的混凝土結(jié)構(gòu)中，由于空氣中鹽分含量高，水分充足，使用鋅合金犧牲陽(yáng)極來(lái)保護(hù)混凝土中的鋼筋。

• 外加電流法：通過(guò)外部的直流電源向鋼筋施加陰極電流。電源的負(fù)極連接鋼筋，正極連接輔助陽(yáng)極。輔助陽(yáng)極通常是一種導(dǎo)電材料，放置在混凝土表面或附近。當(dāng)電源開(kāi)啟時(shí)，電流從輔助陽(yáng)極流經(jīng)混凝土孔隙中的電解質(zhì)，到達(dá)鋼筋表面，使鋼筋電位降低，達(dá)到陰極保護(hù)的電位范圍，抑制鋼筋的腐蝕。例如，對(duì)于大型的混凝土橋梁墩柱，采用外加電流陰極保護(hù)可以有效地保護(hù)鋼筋。

• 混凝土陰極保護(hù)的優(yōu)點(diǎn)

• 腐蝕防護(hù)：能夠顯著延長(zhǎng)混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋的使用壽命，尤其是在惡劣環(huán)境下，如海洋環(huán)境、化工污染區(qū)域等，對(duì)防止鋼筋腐蝕引起的混凝土結(jié)構(gòu)破壞效果明顯。

• 長(zhǎng)期穩(wěn)定性：一旦陰極保護(hù)系統(tǒng)安裝并調(diào)試正確，它可以在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)持續(xù)提供保護(hù)。例如，一些大型的港口碼頭混凝土結(jié)構(gòu)，在采用陰極保護(hù)后，能夠在多年的海水侵蝕和化學(xué)物質(zhì)腐蝕環(huán)境下，保持結(jié)構(gòu)的完整性。

• 適應(yīng)性強(qiáng)：可以應(yīng)用于各種類型的混凝土結(jié)構(gòu)，無(wú)論是新建的還是已經(jīng)服役的結(jié)構(gòu)。對(duì)于已出現(xiàn)鋼筋腐蝕跡象的舊結(jié)構(gòu)，通過(guò)安裝陰極保護(hù)系統(tǒng)，可以有效地阻止腐蝕的進(jìn)一步發(fā)展。

• 混凝土陰極保護(hù)的缺點(diǎn)

• 成本較高：無(wú)論是犧牲陽(yáng)極還是外加電流陰極保護(hù)系統(tǒng)，設(shè)備采購(gòu)、安裝和調(diào)試的費(fèi)用相對(duì)較高。特別是外加電流系統(tǒng)，需要電源設(shè)備、復(fù)雜的布線和的監(jiān)測(cè)裝置。

• 系統(tǒng)維護(hù)復(fù)雜：需要定期監(jiān)測(cè)和維護(hù)。對(duì)于犧牲陽(yáng)極系統(tǒng)，要檢查犧牲陽(yáng)極的消耗情況，及時(shí)更換消耗殆盡的陽(yáng)極；對(duì)于外加電流系統(tǒng)，要監(jiān)測(cè)電流輸出、電位變化等參數(shù)，并且要確保電源設(shè)備、輔助陽(yáng)極等部件的正常運(yùn)行。

• 可能存在干擾問(wèn)題：外加電流陰極保護(hù)系統(tǒng)可能會(huì)對(duì)附近的其他金屬結(jié)構(gòu)產(chǎn)生干擾，導(dǎo)致它們也受到陰極保護(hù)電流的影響，或者引起雜散電流腐蝕。

  

• 混凝土陰極保護(hù)的應(yīng)用場(chǎng)景

• 海洋工程：如港口碼頭的混凝土樁、防波堤等。這些結(jié)構(gòu)長(zhǎng)期浸泡在海水中，海水富含鹽分，是強(qiáng)電解質(zhì)，容易導(dǎo)致混凝土中的鋼筋腐蝕。采用陰極保護(hù)可以有效防止鋼筋的腐蝕，延長(zhǎng)結(jié)構(gòu)的使用壽命。

• 橋梁工程：特別是處于酸雨頻繁地區(qū)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(fā)生腐蝕，陰極保護(hù)是一種很好的防護(hù)措施。

• 化工設(shè)施：化工企業(yè)中的混凝土建筑物和基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，由于可能接觸到各種化學(xué)腐蝕介質(zhì)，如酸、堿等，鋼筋腐蝕的風(fēng)險(xiǎn)較高，陰極保護(hù)可以為這些結(jié)構(gòu)提供必要的保護(hù)。

• 混凝土陰極保護(hù)系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)與評(píng)估

• 電位監(jiān)測(cè)：是評(píng)估陰極保護(hù)效果的關(guān)鍵指標(biāo)。通常采用參比電極來(lái)測(cè)量鋼筋相對(duì)于參比電極的電位。在正常的陰極保護(hù)狀態(tài)下，鋼筋的電位應(yīng)達(dá)到一定的負(fù)電位范圍。例如，對(duì)于采用外加電流陰極保護(hù)的混凝土結(jié)構(gòu)，鋼筋相對(duì)于飽和硫酸銅參比電極的電位一般應(yīng)在 -0.85V 到 -1.2V 之間。

• 電流監(jiān)測(cè)：對(duì)于外加電流陰極保護(hù)系統(tǒng)，要監(jiān)測(cè)流入鋼筋的陰極保護(hù)電流大小。電流過(guò)小可能意味著保護(hù)不足，電流過(guò)大則可能造成電能浪費(fèi)或者對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生不良影響。通過(guò)安裝在直流電源輸出端或鋼筋與輔助陽(yáng)極連接線上的電流監(jiān)測(cè)裝置，可以實(shí)時(shí)獲取電流數(shù)據(jù)。

• 結(jié)構(gòu)完整性評(píng)估：除了監(jiān)測(cè)陰極保護(hù)參數(shù)外，還需要定期評(píng)估混凝土結(jié)構(gòu)本身的完整性。可以采用無(wú)損檢測(cè)技術(shù)，如超聲檢測(cè)、雷達(dá)檢測(cè)等方法，檢查混凝土的內(nèi)部缺陷、鋼筋的銹蝕程度等情況，綜合判斷陰極保護(hù)系統(tǒng)的有效性。