一、鋼筋混凝土陰保系統(tǒng)設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)

1、防止選用耐久性不好的陰極保護(hù)材料陽(yáng)極是陰極保護(hù)系統(tǒng)中最重要和最貴的部分，并可能有幾種選用方案。陽(yáng)極類(lèi)型的選擇取決于以下的因素：  

①建筑物的剩余使用壽命  

②防止混凝土里鋼筋腐蝕的陰極保護(hù)電流需求  

③陽(yáng)極和相關(guān)零部件的耐久性  

2.建筑物的剩余使用壽命舉個(gè)例子，如果建筑物的剩余使用壽命是15或20年，原則上講，采用使用壽命75年陽(yáng)極就會(huì)過(guò)于浪費(fèi)。選擇時(shí)候壽命較短的陽(yáng)極可以降低陰極保護(hù)系統(tǒng)的成本。  

3. 防止混凝土里鋼筋腐蝕的陰極保護(hù)電流需求大量氯污染的混凝土中鋼需要較多的陰極保護(hù)電流。防止暴露在環(huán)境溫度較高的建筑物的腐蝕，也需要較多的陰極保護(hù)電流。根據(jù)歐洲標(biāo)準(zhǔn)，為防止以后的腐蝕，含氯混凝土建筑物中鋼的陰極保護(hù)電流需求量是2-20 mA/m2，無(wú)氯混凝土中鋼的陰極保護(hù)電流需求量是0.2-2mA/m2。與含氯混凝土相比，防止含碳混凝土中鋼腐蝕需要的陰極保護(hù)電流相當(dāng)小。在陰極保護(hù)電流施加一段時(shí)間之后，由于鋼/混凝土界面發(fā)生陰極反應(yīng)，鋼/混凝土界面的pH值明顯增加，因此形成新的鈍化膜。一旦鈍化膜形成，需要很小的陰極保護(hù)電流就可以維持這一高pH值了。設(shè)計(jì)者選擇陽(yáng)極材料或陽(yáng)極尺寸時(shí)，這些因素都必須考慮到，以降低陰極保護(hù)系統(tǒng)的成本。  

4. 陽(yáng)極和相關(guān)組件的耐久性陽(yáng)極的耐久性是最重要的成本因素。即使陰極保護(hù)系統(tǒng)一開(kāi)始有效，過(guò)早失效的陽(yáng)極（如果出現(xiàn)的話）將會(huì)使業(yè)主花費(fèi)額外的資金來(lái)維修建筑物。過(guò)早失效的鋅陽(yáng)極的一個(gè)例子。另外，與陽(yáng)極相關(guān)的材料的選擇也是很重要的。例如，植入鈦陽(yáng)極中使用的粘結(jié)材料必須是經(jīng)久耐用的。使用貴金屬氧化物涂層陽(yáng)極的時(shí)候，必須保證粘結(jié)材料與活性鈦陽(yáng)極不發(fā)生反應(yīng)。缺乏記錄或粘結(jié)材料的檢測(cè)，有時(shí)候會(huì)導(dǎo)致超過(guò)整流器的最高電壓，陽(yáng)極也不能再維持適當(dāng)?shù)年帢O保護(hù)電流。目前有許多混凝土陰極保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)，但是，沒(méi)有一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)指出了這一重要因素，因?yàn)樵S多陰極保護(hù)設(shè)計(jì)者并不知道這一事實(shí)。因此，這時(shí)候盡管陽(yáng)極仍然可用，但陰極保護(hù)系統(tǒng)在很短的時(shí)間內(nèi)就失效了。  

5. 沒(méi)有針對(duì)特定的結(jié)構(gòu)組成和環(huán)境選取合適的陰極保護(hù)系統(tǒng)假設(shè)所有其它參數(shù)都已經(jīng)確定，理論上，陽(yáng)極是用來(lái)發(fā)出陰極保護(hù)電流到混凝土電極和內(nèi)部鋼筋獲得陰極保護(hù)的主要電極。然而，事實(shí)上，不同的陽(yáng)極系統(tǒng)更適合特定環(huán)境下的應(yīng)用。必須指出，一個(gè)陽(yáng)極不能在所有的環(huán)境或建筑物中使用。目前，混凝土結(jié)構(gòu)中使用的陽(yáng)極有幾種不同幾何形狀：帶網(wǎng)狀，擴(kuò)展網(wǎng)狀，分散陽(yáng)極和表面應(yīng)用陽(yáng)極。每種類(lèi)型的陽(yáng)極各有優(yōu)缺點(diǎn)，對(duì)陰極保護(hù)設(shè)計(jì)者來(lái)說(shuō)，最重要的就是了解哪種陽(yáng)極系統(tǒng)最經(jīng)濟(jì)、最有效。6. 陰極保護(hù)安裝不當(dāng)以及缺乏正確的測(cè)試在已發(fā)生腐蝕的混凝土結(jié)構(gòu)中，陰極保護(hù)的應(yīng)用日益增多，許多新承包商開(kāi)始進(jìn)入陰極保護(hù)的施工行業(yè)。然而，經(jīng)驗(yàn)缺乏的陰極保護(hù)承包商并不熟悉陰極保護(hù)系統(tǒng)施工和所需測(cè)試的詳細(xì)操作。因此，系統(tǒng)可能運(yùn)行不當(dāng)，或者系統(tǒng)的耐久性達(dá)不到要求。為了克服這一難題，一些承包商包含了其工人的培訓(xùn)計(jì)劃。承包商為沒(méi)有經(jīng)驗(yàn)的工人劃分各種陰極保護(hù)組成部分，以減少失誤。安裝有效的陰極保護(hù)系統(tǒng)，有以下幾個(gè)重要的因素：  

①鋼筋或其它構(gòu)件的電連續(xù)

②安裝的陽(yáng)極系統(tǒng)電流分布均勻

③陰極保護(hù)系統(tǒng)的正確安裝

7、電連續(xù)混凝土中鋼筋的電連續(xù)是陰極保護(hù)有效保護(hù)建筑物的最重要因素之一。如果有鋼筋沒(méi)有電連接到陰極保護(hù)系統(tǒng)的中，沒(méi)有電連接上的鋼筋就得不到保護(hù)。可是，一些技術(shù)人員或工程師沒(méi)有進(jìn)行正確的測(cè)試以確保電連續(xù)。例如，鋼表面的鐵銹或鈍化膜不是電子的導(dǎo)體，然而卻是離子的導(dǎo)體，因此，技術(shù)人員或工程師必須明白進(jìn)行電連續(xù)測(cè)試時(shí)的差異。否則，測(cè)試結(jié)果就會(huì)引起誤導(dǎo)。另外，一些技術(shù)人員或工程師利用一個(gè)固定地點(diǎn)進(jìn)行電連續(xù)測(cè)試，這一點(diǎn)與絕大多數(shù)鋼筋都沒(méi)有電連接上。盡管電連接并不是什么大問(wèn)題，但如果缺乏經(jīng)驗(yàn)的承包商得到上述這樣的結(jié)果，就會(huì)增加陰極保護(hù)系統(tǒng)的成本。連接到建筑物的腳手架會(huì)影響電連續(xù)測(cè)試結(jié)果，這對(duì)經(jīng)驗(yàn)缺乏的承包商來(lái)說(shuō)是另一個(gè)誤區(qū)。多數(shù)情況下，腳手架與鋼筋之間是短路的。如果是這樣，混凝土中沒(méi)有電連接上的鋼結(jié)構(gòu)就會(huì)通過(guò)腳手架而電連接上。當(dāng)陰極保護(hù)系統(tǒng)安裝完成，腳手架拆走之后，許多沒(méi)有電連接的鋼構(gòu)件就會(huì)導(dǎo)致陰極保護(hù)系統(tǒng)的無(wú)效或妨礙陰極保護(hù)電流的流通。  

8. 安裝的陽(yáng)極系統(tǒng)電流分布不均勻陰極保護(hù)系統(tǒng)運(yùn)行正常的另一個(gè)重要因素是混凝土中鋼筋的電流分布。陽(yáng)極系統(tǒng)中的高電壓降和/或陽(yáng)極與鋼筋之間的搭接短路都會(huì)引起不均勻的陰極保護(hù)電流分布。許多陰極保護(hù)工程師相當(dāng)熟悉電壓降和短路，但其實(shí)搭接短路才是陰極保護(hù)系統(tǒng)出現(xiàn)電流分布不均的更常見(jiàn)原因。搭接短路的界定較為困難，因?yàn)榇罱佣搪芬鸬膯?wèn)題程度因陽(yáng)極類(lèi)型、陽(yáng)極區(qū)電路電阻、搭接回路的位置等的不同而各異。每一個(gè)搭接短路的情況不一樣，有時(shí)會(huì)對(duì)影響陰極保護(hù)系統(tǒng)的功能。在陰極保護(hù)系統(tǒng)施工過(guò)程中，因?yàn)榇罱佣搪返臋z測(cè)很困難，許多陰極保護(hù)工程師只有到調(diào)試的時(shí)候才能發(fā)現(xiàn)問(wèn)題。  

9、正確安裝陰極保護(hù)組件正確選擇陰極保護(hù)材料固然重要，但是其安裝方法同樣重要。陰極保護(hù)組件的典型安裝包括以下幾個(gè)部分:

①參比電極(RE)及其接地

②系統(tǒng)負(fù)極/陰極連接  

③ 輔助陽(yáng)極系統(tǒng)

④ 饋電連接

⑤ 涂層或灌漿

⑥ 導(dǎo)線管和接線箱  

⑦ 測(cè)試、陰極、零位、參比、陽(yáng)極電纜

⑧ 變壓整流器每個(gè)組件的安裝和正確測(cè)試對(duì)陰極保護(hù)系統(tǒng)的有效運(yùn)行都是很重要的。由于本文不是介紹安裝的手冊(cè)，這里只簡(jiǎn)單論述一些例子。參比電極(RE)在多數(shù)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中，對(duì)已有建筑物而言，在不暴露鋼結(jié)構(gòu)的情況下，參比電極應(yīng)該安裝在代表腐蝕最嚴(yán)重的區(qū)域。但是，當(dāng)建筑物或建筑物構(gòu)件含密集鋼筋的時(shí)候，挖掘混凝土不可能不暴露鋼筋。當(dāng)參比電極和不含氯的混凝土塊材料一起安裝的時(shí)候，暴露的鋼筋就會(huì)鈍化，這回導(dǎo)致參比電極監(jiān)測(cè)的是不發(fā)生腐蝕的鋼筋。前面已經(jīng)提到，不發(fā)生腐蝕的鋼筋其陰極保護(hù)電流密度是會(huì)發(fā)生腐蝕鋼筋的陰極保護(hù)電流密度的10％。因?yàn)殛帢O保護(hù)工程師將根據(jù)參比電極布置區(qū)域的鋼筋極化來(lái)確定阻止腐蝕發(fā)生所需的陰極保護(hù)電流，參比電極監(jiān)測(cè)的是沒(méi)有發(fā)生腐蝕的鋼筋，這必然會(huì)引起錯(cuò)誤的結(jié)論。如果是這樣的話，工程師根據(jù)不發(fā)生腐蝕的鋼筋來(lái)選擇的陰極保護(hù)電流，將不會(huì)終止其它腐蝕活躍區(qū)域的鋼筋腐蝕。粘結(jié)灌漿設(shè)計(jì)安裝開(kāi)槽的陰極保護(hù)系統(tǒng)的時(shí)候，槽必須填充粘結(jié)水泥基材料。由于槽深而窄，填充水泥的方法十分重要。在灌漿實(shí)施完成之后，混凝土心必須進(jìn)行檢測(cè)。灌漿不當(dāng)?shù)那闆r。當(dāng)大約一半的帶狀網(wǎng)鈦陽(yáng)極沒(méi)有植入粘結(jié)材料的時(shí)候，這會(huì)導(dǎo)致從陽(yáng)極發(fā)出相當(dāng)高的陽(yáng)極電流密度，并有可能在陽(yáng)極/混凝土界面導(dǎo)致酸的產(chǎn)生。  

10、業(yè)主或承建專(zhuān)業(yè)人員缺乏維護(hù)能力通過(guò)最少的維護(hù)就可以實(shí)現(xiàn)陰極保護(hù)系統(tǒng)的長(zhǎng)期有效。這可以通過(guò)設(shè)計(jì)安裝一個(gè)簡(jiǎn)單的耐久陰極保護(hù)系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。因?yàn)殛帢O保護(hù)是一個(gè)活性系統(tǒng)，需要在系統(tǒng)的使用年限內(nèi)對(duì)其硬件進(jìn)行維護(hù)。一些陰極保護(hù)設(shè)計(jì)者在不理解其后果和使用目的情況下，列出了陰極保護(hù)系統(tǒng)不必要的附件和零件。設(shè)計(jì)者從其它項(xiàng)目中照搬設(shè)計(jì)規(guī)范的時(shí)候很有可能發(fā)生這樣的情況。這不僅會(huì)增加陰極保護(hù)系統(tǒng)的成本，也會(huì)增加大量的精力來(lái)維護(hù)這些附件或零件。為了降低維護(hù)成本，陰極保護(hù)設(shè)計(jì)者必須設(shè)計(jì)出耐用的陰極保護(hù)系統(tǒng)，并使不重要的附件或變壓整流器不必要的功能減少到最低。  

11、建筑物暴露在海洋環(huán)境或除冰鹽環(huán)境中與暴露在除冰鹽中的建筑物相比，暴露在海洋環(huán)境中的建筑物通常需要較高的陰極保護(hù)電流來(lái)防止腐蝕。因此，必須選擇額定輸出電流高的陽(yáng)極。如果陽(yáng)極過(guò)早失效或者消耗速度比預(yù)期的快，更換陽(yáng)極的成本就會(huì)比較高。另一方面，如果建筑物不需要高的陰極保護(hù)電流和/或短期的保護(hù)，陰極保護(hù)設(shè)計(jì)者應(yīng)使用便宜的陽(yáng)極或犧牲陽(yáng)極。特別指出，犧牲陽(yáng)極陰極保護(hù)系統(tǒng)實(shí)際上不需要維護(hù)費(fèi)用，因此在陽(yáng)極的使用年限內(nèi)維護(hù)成本是最低的。此外，對(duì)暴露在除冰鹽中的建筑物安裝外加電流陰極保護(hù)系統(tǒng)，恒壓控制或手動(dòng)的變壓整流器足以控制腐蝕，因?yàn)榕c海洋環(huán)境相比其暴露環(huán)境基本不變。因?yàn)楹銐嚎刂谱儔赫髌骱?jiǎn)單耐用，其維修成本很低。但是對(duì)于海洋環(huán)境中的建筑物而言，應(yīng)優(yōu)先選擇恒流控制變壓整流器，以避免在高潮期間和暴風(fēng)雨的時(shí)候陽(yáng)極發(fā)出高的電流。如果陰極保護(hù)系統(tǒng)安裝在潮差區(qū)，變壓整流器需要恒流控制，限制電壓以避免高電流發(fā)出而破壞陽(yáng)極/混凝土。12. 位于當(dāng)?shù)鼗蚱h(yuǎn)地區(qū)的建筑物一些陰極保護(hù)設(shè)計(jì)者喜歡為建筑物選擇使用遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)(RMS)?？雌饋?lái)，遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)是劃算的，因?yàn)椴恍枰艿捷^遠(yuǎn)的現(xiàn)場(chǎng)就可以獲取變壓整流器的運(yùn)行狀況。但是，只有在遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行起來(lái)的時(shí)候這才是劃算的。如果遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)不夠耐用，其維修成本和故障檢修費(fèi)用會(huì)不少。因此，選擇耐用的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)非常重要。遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)需要計(jì)算機(jī)軟件和通訊系統(tǒng)。當(dāng)新的電腦運(yùn)行軟件出臺(tái)的時(shí)候，軟件和通訊系統(tǒng)可能需要更新。因此，如果建筑物位于當(dāng)?shù)?，不推薦使用遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，以降低維護(hù)成本。  

二、總結(jié)1. 陰極保護(hù)的目的是提供一個(gè)對(duì)建筑物工藝可以接受，對(duì)業(yè)主劃算的長(zhǎng)期有效的腐蝕控制系統(tǒng)。為了達(dá)到這一點(diǎn)，過(guò)去的經(jīng)驗(yàn)極為重要。否則，經(jīng)驗(yàn)欠缺的陰極保護(hù)工程師和承包商可能會(huì)重復(fù)同樣的錯(cuò)誤。  

2. 導(dǎo)致陰極保護(hù)系統(tǒng)無(wú)效和/或不耐用的因素可以歸結(jié)為以下幾點(diǎn)：

①陰極保護(hù)專(zhuān)業(yè)人員工程管理能力缺乏以及知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)的欠缺。

②選用了非耐久性的陰極保護(hù)材料。

③沒(méi)有針對(duì)特定的結(jié)構(gòu)組成和環(huán)境選取合適的陰極保護(hù)系統(tǒng)。

④陰極保護(hù)安裝不當(dāng)以及缺乏正確的測(cè)試。

⑤當(dāng)復(fù)雜的陰極保護(hù)系統(tǒng)建成，業(yè)主缺乏維護(hù)能力或者專(zhuān)業(yè)承包商缺乏工程管理能力，都可能導(dǎo)致系統(tǒng)在運(yùn)行維護(hù)中出現(xiàn)問(wèn)題。忽略上述任何一個(gè)因素，建筑物業(yè)主的興趣、陰極保護(hù)系統(tǒng)的有效性和耐久性都可能會(huì)大打折扣。