分布式牺牲阳极对混凝土中钢筋的阴极保护作用初步研究

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本文初步研究了3%NaCl溶液,3%NaCl-饱和Ca(OH)2溶液及C30、C40、C50混凝土中锌基分布式牺牲阳极对钢筋阴极保护的有效性。混凝土试件分掺盐与不掺盐两种,掺盐量为水泥质量的1%。牺牲阳极分为进口Galvashield XP型牺牲阳极与国产牺牲阳极两种。所用钢筋为公称直径为10mm的普通热轧螺纹钢筋。阴极保护的有效性判断,对溶液环境,采用钢筋极化电位达到-850mV(CSE)准则,对混凝土环境,采用负向极化100mV的准则。实验结果表明:(1)在3%NaCl溶液中,单个牺牲阳极对单根钢筋(360mm)的极化满足保护准则要求,而对三根钢筋的极化不满足保护准则要求,但都对钢筋有明显的保护效果;(2)在3%NaCl-饱和Ca(OH)2溶液条件下,牺牲阳极对钢筋有良好的保护作用,且满足保护准则要求;(3)钢筋在掺盐混凝土中的电位和阴极极化电位比不掺盐时更负;(4)当混凝土浸没于盐水或自来水且充分湿润,混凝土保护层厚度不超过20mm时,牺牲阳极对钢筋的阴极极化满足负向偏移100mV的要求。对永定河特大桥913号墩100米范围的桥面铺装层和防撞护栏实施牺牲阳极阴极保护工程示范。铺装层的混凝土强度为C50,保护层厚度为50mm。使用自制、国产、进口三种牺牲阳极及三种桥面布置方案进行对比实验,牺牲阳极安装密度为3个/m2,并通过自动数据采集和无线传输系统对钢筋的电极电位及现场的温湿度进行远程记录和监控。目前获得的实验数据表明:(1)大气环境中的温、湿度变化对钢筋的极化电位无明显影响,说明对C50混凝土,大气湿度难以影响50mm深度处钢筋/混凝土界面环境。季节性温度变化对保护电位的影响需进一步观察。(2)在混凝土无损、干燥的情况下,牺牲阳极对钢筋的阴极极化难以达到负向极化100mV的要求,在混凝土劣化、钢筋遭遇腐蚀环境时牺牲阳极能否提供有效的保护仍需进一步观察。
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