第1篇 桥梁钢筋混凝土结构的腐蚀破坏与防护

第1章 桥梁钢筋混凝土结构的腐蚀破坏

1.1 桥梁钢筋混凝土结构腐蚀破坏严重性

1.2 桥梁钢筋混凝土结构腐蚀破坏原因

1.2.1 混凝土中钢筋的腐蚀

1.2.2 桥梁钢筋混凝土结构腐蚀破坏原因

1.2.3 氯化物临界浓度

1.2.4 钢筋混凝土结构腐蚀破坏模型

参考文献

第2章 桥梁钢筋混凝土结构腐蚀破坏调查

2.1 资料收集

2.2 检测内容和方法

2.3 检测数据分析

2.4 检测仪器

2.4.1 路面雷达探测系统

2.4.2 冲击回波仪

2.4.3 红外热像仪

2.4.4 超声波测试仪

2.4.5 钢筋保护层厚度及钢筋位置测定仪

2.4.6 钢筋半电池电位检测仪

2.4.7 钢筋腐蚀程度测定仪

2.4.8 混凝土中氯离子含量现场测定仪

2.4.9 碳化深度测试仪

2.4.1 0混凝土电阻率测量仪

2.4.1 1回弹仪

参考文献

第3章 桥梁钢筋混凝土结构防腐蚀系统

参考文献

第2篇 耐腐蚀钢筋及其在桥梁钢筋混凝土结构中的应用

第4章 耐腐蚀钢筋

4.1 环氧涂层钢筋

4.2 不锈钢钢筋

4.2.1 不锈钢的定义、分类、牌号和耐点蚀当量

4.2.2 用于混凝土钢筋的不锈钢种类

4.2.3 不锈钢钢筋的规格

4.2.4 不锈钢钢筋的力学性能和物理性能

4.2.5 不锈钢钢筋的特点

4.2.6 不锈钢钢筋的腐蚀特性

4.3 不锈钢包覆钢筋

4.4 MMFX钢筋

4.5 热浸锌钢筋

4.6 复合涂层钢筋

参考文献

第5章 钢筋腐蚀性能试验研究方法

5.1 钢筋腐蚀电化学检测方法

5.1.1 概述

5.1.2 半电池电位法

5.1.3 宏电池电流法

5.1.4 线性极化法

5.2 钢筋腐蚀性能试验研究方法概述

5.3 快速宏电池试验

5.4 恒电位极化试验

5.5 动电位扫描试验（极限点蚀电位测定）

5.6 FHWAHRT07039干湿循环暴露试验

5.7 ASTMG109试验和改进的ASTMG109试验（MG109）

5.8 SE和CB试验

5.9 氯化物极限浓度试验

5.10 氯化物极限浓度加速试验

5.11 盐雾加速腐蚀试验

5.12 腐蚀试验方法比较

参考文献

第6章 耐腐蚀钢筋在桥梁钢筋混凝土结构中的应用及经济分析

6.1 耐腐蚀钢筋的应用范围和应用现状

6.2 桥梁钢筋混凝土结构应用耐腐蚀钢筋经济分析

参考文献

第7章 耐腐蚀钢筋在桥梁钢筋混凝土结构中的应用工程实例

7.1 墨西哥尤卡坦半岛普罗格雷索港栈桥不锈钢钢筋应用实例

7.2 美国维吉尼亚桥面板使用MMFXⅡ钢筋和环氧涂层钢筋

7.3 美国Wyoming桥和Michigan桥使用热浸锌钢筋

7.4 美国维吉尼亚桥面板试用不锈钢包覆钢筋

7.5 我国粤海栈桥桥墩环氧涂层钢筋施工

参考文献

第3篇 阴极保护技术在桥梁钢筋混凝土结构中的应用

第8章 钢筋混凝土结构阴极保护技术

8.1 阴极保护系统工作原理及其组成

8.1.1 阴极保护系统工作原理

8.1.2 强制电流阴极保护系统辅助阳极

8.1.3 直流电源

8.1.4 参比电极

8.2 阴极保护准则

8.2.1 保护电位准则

8.2.2 极化衰减（发展）准则

8.3 阴极保护条件

8.3.1 钢筋的电连续性

8.3.2 混凝土表面状况

8.3.3 避免阴极和阳极之间短路

8.3.4 混凝土破损和凿除

8.3.5 局部修补

8.3.6 碱骨料反应

参考文献

第9章 桥梁钢筋混凝土结构强制电流阴极保护辅助阳极系统

9.1 焦炭沥青阳极系统

9.2 无覆盖层开槽阳极系统

9.3 导电聚合物堆砌阳极系统

9.4 导电聚合物网状阳极

9.5 钛基混合金属氧化物阳极

9.6 导电涂料阳极系统

9.7 可喷涂的导电聚合物涂层阳极

9.8 喷锌涂层

9.9 钛涂层

参考文献

第10章 桥梁钢筋混凝土结构牺牲阳极系统

10.1 锌水凝胶阳极系统

10.2 喷涂金属阳极系统

10.3 锌网阳极系统

10.3.1 锌网/水泥浆护套

10.3.2 锌网/压板

10.3.3 锌网/电化学活性砂浆

10.4 埋入式牺牲阳极

10.5 牺牲阳极保护系统使用寿命预测

参考文献

第11章 桥梁钢筋混凝土结构阴极保护设计

11.1 影响阴极保护方案选择和设计的因素

11.2 影响钢筋混凝土结构阴极保护系统性能的因素

11.3 阴极保护系统的选择

11.4 阳极材料的选择

11.4.1 强制电流辅助阳极的选择

11.4.2 牺牲阳极系统的选择

11.5 阳极电流密度

11.6 阴极保护电流密度和电流分布

11.7 阴极保护分区

11.8 参比电极的埋设位置

11.9 预应力钢筋的氢脆

11.10 强制电流阴极保护电源设备

参考文献

第12章 阴极保护系统运行监控和维护

12.1 阴极保护系统监控

12.2 阴极保护系统管理与维护

12.2.1 强制电流阴极保护系统

12.2.2 牺牲阳极阴极保护系统

12.3 阴极保护系统失效

参考文献

第13章 桥梁钢筋混凝土结构阴极保护的应用和经济分析

13.1 桥梁钢筋混凝土结构阴极保护的应用现状

13.2 桥梁钢筋混凝土结构阴极保护的经济分析

参考文献

第14章 桥梁钢筋混凝土结构阴极保护工程实例

14.1 荷兰多默尔河后张桥梁桥台强制电流阴极保护

14.2 加拿大SchombergRiver桥强制电流阴极保护

14.3 美国得克萨斯QueenIsabellaCauseway桥梁强制电流阴极保护

14.4 英国SilverJubilee桥强制电流阴极保护

14.5 澳大利亚Lynch’s桥强制电流阴极保护

14.6 美国切萨皮克海湾大桥桥桩牺牲阳极阴极保护

14.7 加拿大蒙特利尔YvesPrevost高架桥喷锌牺牲阳极保护

14.8 美国维吉尼亚Route58桥牺牲阳极阴极保护

14.9 美国维吉尼亚Route29/Route250桥柱子牺牲阳极保护

14.10 我国河北省廊高速公路永定河大桥阴极保护

14.11 我国杭州湾跨海大桥阴极防护

14.12 美国维吉尼亚混凝土桥面板阴极防护

14.13 意大利Frejus公路立交桥（高架桥）面板阴极防护

参考文献234

不是所有钢筋混凝土结构或构件的外表面面积都需要采取保护，只是对混凝土结构和构件中部分位置的钢筋表面进行阴极保护。如只对受环境盐污染的码头的板、梁底，对撤除冰盐的桥面板中钢筋进行阴极保护，相对来说保护面积较小。另外，当氯离子还未渗透到钢筋表面时，钢筋仍处于强碱环境中，表面钝化膜未遭受破坏，此时很小的电流就可以使钢筋极化到所需要的保护电位；即使氯离子达到钢筋表面，去极化反应受氧的传输速度控制，混凝土具有较高的密实性，氧难以透过混凝土迅速到达钢筋表面，所需要的电流密度也比较小。受到盐污染的钢筋，表面保护电流密度一般也只是在20mA／m2左右。由于混凝土中钢筋的面积有限，钢筋表面保护电流密度不大，因此电源设备总的输出电流不大。

水或土壤中钢结构采取强制电流阴极保护时，尽管介质电阻率较低，但往往阴、阳极间的距离都比较远，如在海水中采用近阳极布置方式时，阴、阳极间的距离为1～20m，采用远阳极布置方式时，最远可达百米以上；土壤中一个阴极保护站保护半径可达数千米甚至数十千米，因此电源设备的输出电压较高。而钢筋混凝土强制电流阴极保护的辅助阳极一般由主阳极和次阳极组成，尽管混凝土电阻率比较大，但阳极表面积大，发射电阻小，阳极距阴极（钢筋）的距离小，阳极过渡电阻也不会很大，因此电源的输出电压不高。

《桥梁钢筋混凝土结构防腐蚀:耐腐蚀钢筋及阴极保护》是化学工业出版社出版。

桥梁是国民经济建设重要的基础设施，钢筋混凝土结构在桥梁中被广泛应用。来自于海水和除冰盐的氯离子是造成桥梁钢筋混凝土结构过早腐蚀破坏的重要因素。采取经济有效的措施，预防和控制桥梁钢筋混凝土结构的腐蚀破坏，是世界各国普遍关心的研究课题。

迄今为止，已经开发了多种桥梁钢筋混凝土结构防腐蚀系统。用于新建桥梁钢筋混凝土结构的防腐蚀系统主要有以下几种：①使用耐腐蚀钢筋；②采用合适的混凝土保护层厚度；③使用低渗透性混凝土；④使用缓蚀剂；⑤使用防水膜或封闭剂；⑥实施阴极防护。用于已建桥梁钢筋混凝土结构的防腐蚀措施主要有传统的局部修补技术和近几十年来开发应用的电化学修复技术两大类，电化学修复技术包括阴极保护、电化学除盐和电化学再碱化等。

本书主要介绍耐腐蚀钢筋和阴极保护两种防腐蚀系统的基本原理、技术和工程应用实践。

混凝土是一种可渗透的孔隙网络结构材料，同时钢筋混凝土结构表面出现裂缝在所难免，因此在氯离子富集的环境下，桥梁钢筋混凝土结构在服役期间，氯离子侵入混凝土是必然的。使用耐腐蚀钢筋是防止桥梁混凝土结构因钢筋腐蚀而过早破坏的最后一道屏障。发达国家已在一些腐蚀环境异常恶劣、重要的和设计使用年限长的新建桥梁使用了耐腐蚀钢筋，效果令人满意。而在我国，使用耐腐蚀钢筋的桥梁还很少，人们对耐腐蚀钢筋还缺乏了解和认识，耐腐蚀钢筋的研究和生产应用与国外有较大差距。

阴极保护是防止金属腐蚀的电化学防腐蚀技术。1973年美国首次将阴极保护技术成功应用于受盐污染腐蚀破坏的钢筋混凝土桥面板的修复。20世纪80年代初期，美国联邦公路管理局（FHWA）认为，阴极保护是能够对引起桥梁结构劣化的腐蚀过程产生重要影响的一项技术。在1982年4月的正式声明中，FHWA的R.A.Barnhart指出：“无论混凝土中的氯化物含量多少，阴极保护是已经证实的能够制止盐污染桥面板腐蚀的唯一的修复技术。”

在发达国家，阴极保护用于桥梁钢筋混凝土结构已有30多年的历史，已研发了多种强制电流和牺牲阳极阴极保护系统。在我国，阴极保护技术直到2006年才开始在一些新建桥梁钢筋混凝土结构应用，包括杭州湾大桥、廊涿高速公路永定河特大桥和青岛海湾大桥。目前，我国在桥梁钢筋混凝土结构阴极保护的理论研究、材料和仪器设备的研发以及工程应用等诸多方面都与国外有较大的差距，同时科技人员对阴极保护在桥梁钢筋混凝土结构维修方面所发挥的作用也缺乏认识。

本书分三篇，第一篇为桥梁钢筋混凝土结构的腐蚀破坏与防护，主要介绍桥梁钢筋混凝土结构腐蚀破坏的严重性和腐蚀破坏原因以及常用的防腐蚀措施；第二篇为耐腐蚀钢筋及其在桥梁钢筋混凝土结构中的应用，主要介绍钢筋耐腐蚀性能试验研究方法、各种耐腐蚀钢筋及其工程实践；第三篇为阴极保护技术在桥梁钢筋混凝土结构中的应用，主要介绍桥梁钢筋混凝土结构阴极保护技术的基本理论及工程实践。

本书可供从事材料科学、土木建筑等教学、科研、设计、施工、管理的科技和工程技术人员参考。

全书由葛燕、朱锡昶、李岩编著，方璟教授级高工对全书进行了阅审。

本书的编著和出版，得到了南京水利科学研究院出版基金的资助。

由于编著者水平有限，不当之处在所难免，恳请读者批评指正。

编著者

2011年5月

《桥梁钢筋混凝土结构防腐蚀:耐腐蚀钢筋及阴极保护》以原理方法实例为线索，首先阐述了桥梁钢筋混凝土的腐蚀破坏原因与防护措施;其次介绍了耐腐蚀钢筋及其在桥梁钢筋混凝土结构中的应用，包括钢筋耐腐蚀性能试验研究方法、各种耐腐蚀钢筋及其工程实践;最后介绍阴极保护技术的基本理论及其在桥梁钢筋混凝土结构防腐蚀中的应用及工程实践。

《桥梁钢筋混凝土结构防腐蚀:耐腐蚀钢筋及阴极保护》可供防腐蚀工程师、桥梁设计和建筑工程师参考，也可作为高等院校相关专业师生的参考书。

桥梁是国民经济建设重要的基础设施，钢筋混凝土结构在桥梁中被广泛应用。来自于海水和除冰盐的氯离子是造成桥梁钢筋混凝土结构过早腐蚀破坏的重要因素。采取经济有效的措施，预防和控制桥梁钢筋混凝土结构的腐蚀破坏，是世界各国普遍关心的研究课题。

迄今为止，已经开发了多种桥梁钢筋混凝土结构防腐蚀系统。用于新建桥梁钢筋混凝土结构的防腐蚀系统主要有以下几种:①使用耐腐蚀钢筋;②采用合适的混凝土保护层厚度;③使用低渗透性混凝土;④使用缓蚀剂;⑤使用防水膜或封闭剂;⑥实施阴极防护。用于已建桥梁钢筋混凝土结构的防腐蚀措施主要有传统的局部修补技术和近几十年来开发应用的电化学修复技术两大类，电化学修复技术包括阴极保护、电化学除盐和电化学再碱化等。

本书主要介绍耐腐蚀钢筋和阴极保护两种防腐蚀系统的基本原理、技术和工程应用实践。

混凝土是一种可渗透的孔隙网络结构材料，同时钢筋混凝土结构表面出现裂缝在所难免，因此在氯离子富集的环境下，桥梁钢筋混凝土结构在服役期间，氯离子侵入混凝土是必然的。使用耐腐蚀钢筋是防止桥梁混凝土结构因钢筋腐蚀而过早破坏的最后一道屏障。发达国家已在一些腐蚀环境异常恶劣、重要的和设计使用年限长的新建桥梁使用了耐腐蚀钢筋，效果令人满意。而在我国，使用耐腐蚀钢筋的桥梁还很少，人们对耐腐蚀钢筋还缺乏了解和认识，耐腐蚀钢筋的研究和生产应用与国外有较大差距。

阴极保护是防止金属腐蚀的电化学防腐蚀技术。1973年美国首次将阴极保护技术成功应用于受盐污染腐蚀破坏的钢筋混凝土桥面板的修复。20世纪80年代初期，美国联邦公路管理局(FHWA)认为，阴极保护是能够对引起桥梁结构劣化的腐蚀过程产生重要影响的一项技术。在1982年4月的正式声明中，FHWA的R.A.Barnhart指出:"无论混凝土中的氯化物含量多少，阴极保护是已经证实的能够制止盐污染桥面板腐蚀的唯一的修复技术。"

在发达国家，阴极保护用于桥梁钢筋混凝土结构已有30多年的历史，已研发了多种强制电流和牺牲阳极阴极保护系统。在我国，阴极保护技术直到2006年才开始在一些新建桥梁钢筋混凝土结构应用，包括杭州湾大桥、廊涿高速公路永定河特大桥和青岛海湾大桥。目前，我国在桥梁钢筋混凝土结构阴极保护的理论研究、材料和仪器设备的研发以及工程应用等诸多方面都与国外有较大的差距，同时科技人员对阴极保护在桥梁钢筋混凝土结构维修方面所发挥的作用也缺乏认识。

本书分三篇，第一篇为桥梁钢筋混凝土结构的腐蚀破坏与防护，主要介绍桥梁钢筋混凝土结构腐蚀破坏的严重性和腐蚀破坏原因以及常用的防腐蚀措施;第二篇为耐腐蚀钢筋及其在桥梁钢筋混凝土结构中的应用，主要介绍钢筋耐腐蚀性能试验研究方法、各种耐腐蚀钢筋及其工程实践;第三篇为阴极保护技术在桥梁钢筋混凝土结构中的应用，主要介绍桥梁钢筋混凝土结构阴极保护技术的基本理论及工程实践。

本书可供从事材料科学、土木建筑等教学、科研、设计、施工、管理的科技和工程技术人员参考。

全书由葛燕、朱锡昶、李岩编著，方璟教授级高工对全书进行了阅审。

本书的编著和出版，得到了南京水利科学研究院出版基金的资助。

由于编著者水平有限，不当之处在所难免，恳请读者批评指正。

编著者

2011年5月

第1篇 桥梁钢筋混凝土结构的腐蚀破坏与防护

第1章 桥梁钢筋混凝土结构的腐蚀破坏

1.1 桥梁钢筋混凝土结构腐蚀破坏严重性

1.2 桥梁钢筋混凝土结构腐蚀破坏原因

1.2.1 混凝土中钢筋的腐蚀

1.2.2 桥梁钢筋混凝土结构腐蚀破坏原因

1.2.3 氯化物临界浓度

1.2.4 钢筋混凝土结构腐蚀破坏模型

参考文献

第2章 桥梁钢筋混凝土结构腐蚀破坏调查

2.1 资料收集

2.2 检测内容和方法

2.3 检测数据分析

2.4 检测仪器

2.4.1 路面雷达探测系统

2.4.2 冲击回波仪

2.4.3 红外热像仪

2.4.4 超声波测试仪

2.4.5 钢筋保护层厚度及钢筋位置测定仪

2.4.6 钢筋半电池电位检测仪

2.4.7 钢筋腐蚀程度测定仪

2.4.8 混凝土中氯离子含量现场测定仪

2.4.9 碳化深度测试仪

2.4.1 0混凝土电阻率测量仪

2.4.1 1回弹仪

参考文献

第3章 桥梁钢筋混凝土结构防腐蚀系统

参考文献

第2篇 耐腐蚀钢筋及其在桥梁钢筋混凝土结构中的应用

第4章 耐腐蚀钢筋

4.1 环氧涂层钢筋

4.2 不锈钢钢筋

4.2.1 不锈钢的定义、分类、牌号和耐点蚀当量

4.2.2 用于混凝土钢筋的不锈钢种类

4.2.3 不锈钢钢筋的规格

4.2.4 不锈钢钢筋的力学性能和物理性能

4.2.5 不锈钢钢筋的特点

4.2.6 不锈钢钢筋的腐蚀特性

4.3 不锈钢包覆钢筋

4.4 MMFX钢筋

4.5 热浸锌钢筋

4.6 复合涂层钢筋

参考文献

第5章 钢筋腐蚀性能试验研究方法

5.1 钢筋腐蚀电化学检测方法

5.1.1 概述

5.1.2 半电池电位法

5.1.3 宏电池电流法

5.1.4 线性极化法

5.2 钢筋腐蚀性能试验研究方法概述

5.3 快速宏电池试验

5.4 恒电位极化试验

5.5 动电位扫描试验(极限点蚀电位测定)

5.6 FHWA?HRT?07?039干湿循环暴露试验

5.7 ASTMG109试验和改进的ASTMG109试验(MG109)

5.8 SE和CB试验

5.9 氯化物极限浓度试验

5.10 氯化物极限浓度加速试验

5.11 盐雾加速腐蚀试验

5.12 腐蚀试验方法比较

参考文献

第6章 耐腐蚀钢筋在桥梁钢筋混凝土结构中的应用及经济分析

6.1 耐腐蚀钢筋的应用范围和应用现状

6.2 桥梁钢筋混凝土结构应用耐腐蚀钢筋经济分析

参考文献

第7章 耐腐蚀钢筋在桥梁钢筋混凝土结构中的应用工程实例

7.1 墨西哥尤卡坦半岛普罗格雷索港栈桥不锈钢钢筋应用实例

7.2 美国维吉尼亚桥面板使用MMFX?Ⅱ钢筋和环氧涂层钢筋

7.3 美国Wyoming桥和Michigan桥使用热浸锌钢筋

7.4 美国维吉尼亚桥面板试用不锈钢包覆钢筋

7.5 我国粤海栈桥桥墩环氧涂层钢筋施工

参考文献

第3篇 阴极保护技术在桥梁钢筋混凝土结构中的应用

第8章 钢筋混凝土结构阴极保护技术

8.1 阴极保护系统工作原理及其组成

8.1.1 阴极保护系统工作原理

8.1.2 强制电流阴极保护系统辅助阳极

8.1.3 直流电源

8.1.4 参比电极

8.2 阴极保护准则

8.2.1 保护电位准则

8.2.2 极化衰减(发展)准则

8.3 阴极保护条件

8.3.1 钢筋的电连续性

8.3.2 混凝土表面状况

8.3.3 避免阴极和阳极之间短路

8.3.4 混凝土破损和凿除

8.3.5 局部修补

8.3.6 碱骨料反应

参考文献

第9章 桥梁钢筋混凝土结构强制电流阴极保护辅助阳极系统

9.1 焦炭沥青阳极系统

9.2 无覆盖层开槽阳极系统

9.3 导电聚合物堆砌阳极系统

9.4 导电聚合物网状阳极

9.5 钛基混合金属氧化物阳极

9.6 导电涂料阳极系统

9.7 可喷涂的导电聚合物涂层阳极

9.8 喷锌涂层

9.9 钛涂层

参考文献

第10章 桥梁钢筋混凝土结构牺牲阳极系统

10.1 锌?水凝胶阳极系统

10.2 喷涂金属阳极系统

10.3 锌网阳极系统

10.3.1 锌网/水泥浆护套

10.3.2 锌网/压板

10.3.3 锌网/电化学活性砂浆

10.4 埋入式牺牲阳极

10.5 牺牲阳极保护系统使用寿命预测

参考文献

第11章 桥梁钢筋混凝土结构阴极保护设计

11.1 影响阴极保护方案选择和设计的因素

11.2 影响钢筋混凝土结构阴极保护系统性能的因素

11.3 阴极保护系统的选择

11.4 阳极材料的选择

11.4.1 强制电流辅助阳极的选择

11.4.2 牺牲阳极系统的选择

11.5 阳极电流密度

11.6 阴极保护电流密度和电流分布

11.7 阴极保护分区

11.8 参比电极的埋设位置

11.9 预应力钢筋的氢脆

11.10 强制电流阴极保护电源设备

参考文献

第12章 阴极保护系统运行监控和维护

12.1 阴极保护系统监控

12.2 阴极保护系统管理与维护

12.2.1 强制电流阴极保护系统

12.2.2 牺牲阳极阴极保护系统

12.3 阴极保护系统失效

参考文献

第13章 桥梁钢筋混凝土结构阴极保护的应用和经济分析

13.1 桥梁钢筋混凝土结构阴极保护的应用现状

13.2 桥梁钢筋混凝土结构阴极保护的经济分析

参考文献

第14章 桥梁钢筋混凝土结构阴极保护工程实例

14.1 荷兰多默尔河后张桥梁桥台强制电流阴极保护

14.2 加拿大SchombergRiver桥强制电流阴极保护

14.3 美国得克萨斯QueenIsabellaCauseway桥梁强制电流阴极保护

14.4 英国SilverJubilee桥强制电流阴极保护

14.5 澳大利亚Lynch's桥强制电流阴极保护

14.6 美国切萨皮克海湾大桥桥桩牺牲阳极阴极保护

14.7 加拿大蒙特利尔YvesPrevost高架桥喷锌牺牲阳极保护

14.8 美国维吉尼亚Route58桥牺牲阳极阴极保护

14.9 美国维吉尼亚Route29/Route250桥柱子牺牲阳极保护

14.10 我国河北省廊高速公路永定河大桥阴极保护

14.11 我国杭州湾跨海大桥阴极防护

14.12 美国维吉尼亚混凝土桥面板阴极防护

14.13 意大利Frejus公路立交桥(高架桥)面板阴极防护

参考文献234