《混凝土》2015年第八期
蔡伟成;徐洲;朱雅仙;123-126
【摘要】 牺牲阳极阴极保护技术由于其施工安装方便、运行管理简单、价格低廉等优点,已被业界推荐应用于受盐污染的混凝土结构修复或防护。选取3种国产传统的牺牲阳极材料,开展在砂浆试件及混凝土试件中的电化学性能试验研究,通过30 d的短期试验结果认为,在饱水条件下,3种阳极材料均满足阴极保护的要求,但在干燥条件下,只有锌阳极满足阴极保护的要求。
0 引言
钢筋混凝土结构的阴极保护技术是通过电化学的手段，对混凝土内的钢筋施加外部电流，使钢筋得到阴极极化，从而直接抑制钢筋自身的电化学腐蚀，被认为是提高混凝土耐久性，防止钢筋锈蚀的最有效、最经济的方法之一，尤其适用于受氯化物污染的海工钢筋混凝土结构[1,2]。
阴极保护技术分外加电流阴极保护（Impressed Current Cathodic Protection（ICCP））与牺牲阳极阴极保护（Sacrificial Anode Cathodic Protection（SACP））。国外从上世纪80年代开始研究将牺牲阳极阴极保护技术应用到钢筋混凝土结构，通过近30多年研究和开发，牺牲阳极阴极保护技术日益成熟，越来越广泛应用于混凝土中钢筋的保护，尤其在北美地区[1,3]。国内牺牲阳极阴极保护主要应用于钢质管道或海洋钢结构的防腐保护，而应用于混凝土结构的牺牲阳极阴极保护技术的研究与开发相对较少。
牺牲阳极阴极保护的阳极材料主要有锌、铝、镁三种传统的合金材料，以及由此衍生的锌铝合金、铝镁合金等多种合金材料，不同的材料具有不同的电化学性能，不是所有的阳极材料都适合于混凝土结构的阴极保护，本文主要研究国产传统的三种阳极材料在普通水泥砂浆试件及混凝土试件中的电化学性能。
收稿日期：2014-11-20
基金项目：中央级公益性科研院所重大项目（Y413011）
作者简介：蔡伟成（1975.11），男，浙江上虞，高级工程师，主要从事水工结构防腐蚀技术研究。
E-mail:wccai@nhri.cn
1 原材料检验
1.1化学成份
对本次试验所选用的传统牺牲阳极材料进行化学成份分析，结果见表1-1。
表1-1 阳极材料化学成份
Tab1-1 Chemical composition of anode material
阳极材料
化学成份（%）
锌合金
Al
Zn
Fe
Cu
Cd
Pb
4.86
余量
0.097
0.027
/
0.0056
铝合金
Al
Zn
Fe
In
Si
Mg
Cd
余量
3.65
0.24
0.12
0.66
0.21
0.0039
镁合金
Al
Zn
Fe
Mg
Cu
Ni
Mn
2.66
0.82
0.0060
余量
0.0024
0.0016
0.394
1.2电化学性能
对所选用的三种传统阳极进行海水环境、土壤环境的电化学性能试验，结果见表1-2。
表1-2 阳极材料电化学性能
Tab1-2 Electrochemical performance of anode material
性能
单位
锌合金
铝合金
镁合金
开路电位
-V(SCE)
1.09
1.19
1.60
工作电位
-V(SCE)
1.05
1.15
1.46
海水中
(3mA/cm2)
电流效率
%
96.75
97.26
70.15
消耗率
Kg/(A.a)
10.78
3.35
5.53
土壤中
(0.03mA/cm2)
电流效率
%
78.85
/
60.15
消耗率
Kg/(A.a)
13.55
/
6.65
原材料检测证明，所选取的三种国产传统阳极材料符合国家标准。
2 试验材料与制作
2.1试验原材料
原材料：425硅酸盐水泥，模度系数为2.5的黄砂，最大粒径为20mm的碎石，南京自来水，化学纯的氯化钠，Φ10mm的圆钢及三种传统阳极材料（锌合金、镁合金、铝合金）。
2.2试件制作
1、分别将三种传统阳极材料加工成长60mm，Φ10mm的圆棒，一端引出测量电线，并对端部进行密封处理，保证其暴露长度为50mm；
2、将钢筋加工成长100mm，Φ8mm的圆棒，一端引出测量电线，并对端部进行密封处理，保证其暴露长度为80mm；
3、水泥砂浆试件及混凝土试件的制作要求，见表2-1。所有试件饱水养护28天，备用。
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