摘要
本文针对全浸区和浪溅区钢筋混凝土中使用的牺牲阳极阴极保护的区别与特点，分别制定了不同的研究方案。全浸区钢筋混凝土结构牺牲阳极的研究主要在于阳极材料本身的研究。通过对Al-Zn-Sn添加Bi、Mg、Mn元素开发出新的牺牲阳极材料Al-Zn-Sn-Bi-Mg-Mn，并对其进行相应的热处理，通过恒电流法、微观组织观察、能谱分析等方法，研究其性能及活化机理。浪溅区钢筋混凝土结构牺牲阳极保护与全浸区牺牲阳极保护方法有所不同，其注重的不是阳极材料本身，而是牺牲阳极阴极保护体系选择与设计。通过孔隙率、电阻率、交流阻抗、抗压强度、钢筋电极电位、输出电流密度、极化衰减电位等测试，研究了活性砂浆及复合牺牲阳极的性能，对活性砂浆进行了发泡处理，研究了发泡活性砂浆的性能。 全浸区钢筋混凝土结构用牺牲阳极研究表明:Zn元素和Sn元素含量对Al-Zn-Sn-Bi-Mg-Mn牺牲阳极电流效率影响显著，Mn、Bi、Mg元素次之。经拉丁正交设计以电流效率为目标函数得到的最优配方配方（wt％）为:Zn4.0，Sn0.20，Bi0.3，Mg1.0，Mn0.1，余量为Al，电流效率为80.9％;固溶处理后牺牲阳极电流效率大幅度减少，是因为固溶处理生成的较规则的球状第二相和α-Al基体结合力较小，在活化溶解中易脱落，并且使得铝基体颗粒间结合力下降，使得未放电颗粒脱落，导致电流效率大幅降低;Al-Zn-Sn-Bi-Mg-Mn牺牲阳极溶解活化机理为:第二相诱发点蚀优先溶解，随着第二相的溶解，铝基体裸露出来，铝基体开始溶解，当Zn+、Zn2+达到一定浓度时，铝基体以溶解再沉积的方式进行活化溶解。 浪溅区钢筋混凝土结构用复合牺牲阳极研究表明:随着灰砂比的减小，活性砂浆孔隙率和孔径增大，电阻率和阻抗减小，离子扩散性能增加。随着灰砂比减小，复合牺牲阳极体系中钢筋电极电位负移，5组试样性能均满足阴极保护准则。综合考虑，灰砂比为1∶2时活性砂浆性能最优;随着LiOH含量的增加，活性砂浆孔隙率和孔径增大，电阻率和阻抗减小，离子扩散性能增加。随着LiOH含量的增加，复合牺牲阳极体系中钢筋电极电位负移，4组试样性能均满足阴极保护准则。LiOH质量百分数为15％的活性砂浆综合性能最优。该试样工作6个月后依然满足阴极保护标准，并与不含LiOH的砂浆进行了对比实验，验证了LiOH对Zn阳极有明显的活化作用。该试样中Zn阳极腐蚀产物主要以膨胀挤压的形式存在;将此试样经发泡处理后3组试样性能均满足阴极保护准则。发泡试样工作4个月后对钢筋依然起到保护作用。发泡砂浆对腐蚀产物膨胀产生的膨胀力有一定的吸收作用，并且对腐蚀产物起到一定的迁移吸收作用。
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