深水碼頭的基樁,普遍采用大直徑鋼管樁。由于長年處于海水浸泡狀態(tài)下,作為主要海洋工程結(jié)構(gòu)物鋼管樁,其防腐工作極其重要。鋼管樁犧牲陽極陰極保護(hù)是一種控制金屬電化學(xué)腐蝕的保護(hù)方法,港口碼頭是指鋼質(zhì)的和部分鋼筋混凝土的港灣設(shè)施結(jié)構(gòu)物,有固定式的(如鋼板樁、鋼管樁、棧橋碼頭等)和浮動式的(如躉船、浮船塢、浮鼓等)。它們遭受著水介質(zhì)和潮濕氣氛的腐蝕,尤其是海洋環(huán)境或河口處海洋環(huán)境的腐蝕,其平均腐蝕速率達(dá)0.3~0.4mm/a,局部腐蝕速率達(dá)10.3~0.4mm/a,使結(jié)構(gòu)物穿孔,嚴(yán)重影響著設(shè)計(jì)使用壽命理應(yīng)很長的港口碼頭的安全使用,因此必須對其施加有效的防蝕措施,其中陰極保護(hù)是水下區(qū)域防蝕的最有效手段之一,實(shí)踐證明它可使這些結(jié)構(gòu)物的腐蝕下降至0.02mm/a以下,結(jié)構(gòu)壽命延長一倍以上。
鋼筋在混凝土中發(fā)生腐蝕是導(dǎo)致鋼筋混凝土構(gòu)筑物提前失效的一個(gè)最主要原因。眾所周知,混凝土是由水泥、沙石和水混合在一起凝固之后形成的一種多孔材料。在混凝土的微小孔隙中含有pH值高達(dá)12以上的混凝土孔溶液,根據(jù)電位-pH圖可知,在這樣條件下混凝土中預(yù)埋的鋼筋會發(fā)生鈍化而不銹蝕。但是,隨著時(shí)間的推移或混凝土構(gòu)件出現(xiàn)裂縫,外界環(huán)境中的水、氧、二氧化碳和氯離子會滲入混凝土中,引起鋼筋周圍孔溶液組成及性質(zhì)的變化,一旦破壞了鋼筋表面的鈍化膜,將導(dǎo)致鋼筋銹蝕。由于鐵銹體積比鐵本身大2~4倍,產(chǎn)生的膨脹力可達(dá)30MPa,使混凝土層沿著銹蝕的鋼筋形成裂縫和剝落,最終造成鋼筋混凝土構(gòu)筑物喪失其應(yīng)有的承載能力,通過對混凝土中鋼筋實(shí)施電化學(xué)陰極保護(hù),來抑制鋼筋銹蝕或斷裂,從而有效地控制混凝土構(gòu)筑物的損壞或過早失效,是最徹底的方法。特別是對于氯化物污染的構(gòu)筑物,它是唯一能抑制鋼筋腐蝕的方法。
輔助陽極是外加電流陰極保護(hù)系統(tǒng)的關(guān)鍵部件。由于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)和應(yīng)用介質(zhì)都比較復(fù)雜,在陰極保護(hù)中對陽極材料的要求也比較高?;旌辖饘傺趸?MMO)涂層鈦陽極耐腐蝕性能好,使用壽命長,可在大電流密度下工作,在應(yīng)用中即使暴露出鈦基體,也會因?yàn)殁伒摹白杂惫δ芏哂辛己玫拟g性,是迄今為止鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)陰極保護(hù)中應(yīng)用最成功的輔助陽極。本工程材料采用熱分解法制備的MMO涂層鈦陽極,具有優(yōu)異的電化學(xué)性能和強(qiáng)化壽命,達(dá)到了國外同類產(chǎn)品的性能,是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)外加電流陰極保護(hù)比較理想的輔助陽極。