钢筋混凝土阴极保护系统设计注意事项

一、钢筋混凝土阴保系统设计注意事项

1、防止选用耐久性不好的阴极保护材料阳极是阴极保护系统中最重要和最贵的部分，并可能有几种选用方案。阳极类型的选择取决于以下的因素：

①建筑物的剩余使用寿命

②防止混凝土里钢筋腐蚀的阴极保护电流需求

③阳极和相关零部件的耐久性

2.建筑物的剩余使用寿命举个例子，如果建筑物的剩余使用寿命是15或20年，原则上讲，采用使用寿命75年阳极就会过于浪费。选择时候寿命较短的阳极可以降低阴极保护系统的成本。

3. 防止混凝土里钢筋腐蚀的阴极保护电流需求大量氯污染的混凝土中钢需要较多的阴极保护电流。防止暴露在环境温度较高的建筑物的腐蚀，也需要较多的阴极保护电流。根据欧洲标准，为防止以后的腐蚀，含氯混凝土建筑物中钢的阴极保护电流需求量是2-20 mA/m2，无氯混凝土中钢的阴极保护电流需求量是0.2-2mA/m2。与含氯混凝土相比，防止含碳混凝土中钢腐蚀需要的阴极保护电流相当小。在阴极保护电流施加一段时间之后，由于钢/混凝土界面发生阴极反应，钢/混凝土界面的pH值明显增加，因此形成新的钝化膜。一旦钝化膜形成，需要很小的阴极保护电流就可以维持这一高pH值了。设计者选择阳极材料或阳极尺寸时，这些因素都必须考虑到，以降低阴极保护系统的成本。

4. 阳极和相关组件的耐久性阳极的耐久性是最重要的成本因素。即使阴极保护系统一开始有效，过早失效的阳极（如果出现的话）将会使业主花费额外的资金来维修建筑物。过早失效的锌阳极的一个例子。另外，与阳极相关的材料的选择也是很重要的。例如，植入钛阳极中使用的粘结材料必须是经久耐用的。使用贵金属氧化物涂层阳极的时候，必须保证粘结材料与活性钛阳极不发生反应。缺乏记录或粘结材料的检测，有时候会导致超过整流器的最高电压，阳极也不能再维持适当的阴极保护电流。目前有许多混凝土阴极保护标准，但是，没有一个标准指出了这一重要因素，因为许多阴极保护设计者并不知道这一事实。因此，这时候尽管阳极仍然可用，但阴极保护系统在很短的时间内就失效了。

5. 没有针对特定的结构组成和环境选取合适的阴极保护系统假设所有其它参数都已经确定，理论上，阳极是用来发出阴极保护电流到混凝土电极和内部钢筋获得阴极保护的主要电极。然而，事实上，不同的阳极系统更适合特定环境下的应用。必须指出，一个阳极不能在所有的环境或建筑物中使用。目前，混凝土结构中使用的阳极有几种不同几何形状：带网状，扩展网状，分散阳极和表面应用阳极。每种类型的阳极各有优缺点，对阴极保护设计者来说，最重要的就是了解哪种阳极系统最经济、最有效。6. 阴极保护安装不当以及缺乏正确的测试在已发生腐蚀的混凝土结构中，阴极保护的应用日益增多，许多新承包商开始进入阴极保护的施工行业。然而，经验缺乏的阴极保护承包商并不熟悉阴极保护系统施工和所需测试的详细操作。因此，系统可能运行不当，或者系统的耐久性达不到要求。为了克服这一难题，一些承包商包含了其工人的培训计划。承包商为没有经验的工人划分各种阴极保护组成部分，以减少失误。安装有效的阴极保护系统，有以下几个重要的因素：

①钢筋或其它构件的电连续

②安装的阳极系统电流分布均匀

③阴极保护系统的正确安装

7、电连续混凝土中钢筋的电连续是阴极保护有效保护建筑物的最重要因素之一。如果有钢筋没有电连接到阴极保护系统的中，没有电连接上的钢筋就得不到保护。可是，一些技术人员或工程师没有进行正确的测试以确保电连续。例如，钢表面的铁锈或钝化膜不是电子的导体，然而却是离子的导体，因此，技术人员或工程师必须明白进行电连续测试时的差异。否则，测试结果就会引起误导。另外，一些技术人员或工程师利用一个固定地点进行电连续测试，这一点与绝大多数钢筋都没有电连接上。尽管电连接并不是什么大问题，但如果缺乏经验的承包商得到上述这样的结果，就会增加阴极保护系统的成本。连接到建筑物的脚手架会影响电连续测试结果，这对经验缺乏的承包商来说是另一个误区。多数情况下，脚手架与钢筋之间是短路的。如果是这样，混凝土中没有电连接上的钢结构就会通过脚手架而电连接上。当阴极保护系统安装完成，脚手架拆走之后，许多没有电连接的钢构件就会导致阴极保护系统的无效或妨碍阴极保护电流的流通。

8. 安装的阳极系统电流分布不均匀阴极保护系统运行正常的另一个重要因素是混凝土中钢筋的电流分布。阳极系统中的高电压降和/或阳极与钢筋之间的搭接短路都会引起不均匀的阴极保护电流分布。许多阴极保护工程师相当熟悉电压降和短路，但其实搭接短路才是阴极保护系统出现电流分布不均的更常见原因。搭接短路的界定较为困难，因为搭接短路引起的问题程度因阳极类型、阳极区电路电阻、搭接回路的位置等的不同而各异。每一个搭接短路的情况不一样，有时会对影响阴极保护系统的功能。在阴极保护系统施工过程中，因为搭接短路的检测很困难，许多阴极保护工程师只有到调试的时候才能发现问题。

9、正确安装阴极保护组件正确选择阴极保护材料固然重要，但是其安装方法同样重要。阴极保护组件的典型安装包括以下几个部分 :

①参比电极(RE)及其接地

②系统负极/阴极连接

③ 辅助阳极系统

④ 馈电连接

⑤ 涂层或灌浆

⑥ 导线管和接线箱

⑦ 测试、阴极、零位、参比、阳极电缆

⑧ 变压整流器每个组件的安装和正确测试对阴极保护系统的有效运行都是很重要的。由于本文不是介绍安装的手册，这里只简单论述一些例子。参比电极(RE)在多数行业标准中，对已有建筑物而言，在不暴露钢结构的情况下，参比电极应该安装在代表腐蚀最严重的区域。但是，当建筑物或建筑物构件含密集钢筋的时候，挖掘混凝土不可能不暴露钢筋。当参比电极和不含氯的混凝土块材料一起安装的时候，暴露的钢筋就会钝化，这回导致参比电极监测的是不发生腐蚀的钢筋。前面已经提到，不发生腐蚀的钢筋其阴极保护电流密度是会发生腐蚀钢筋的阴极保护电流密度的10％。因为阴极保护工程师将根据参比电极布置区域的钢筋极化来确定阻止腐蚀发生所需的阴极保护电流，参比电极监测的是没有发生腐蚀的钢筋，这必然会引起错误的结论。如果是这样的话，工程师根据不发生腐蚀的钢筋来选择的阴极保护电 流。