混凝土结构耐久性电化学技术规程

浙江大学浙江大学、宁波理工学院、中交四航工程研究院有限公司、南京水利科学研究院、同济大学、中国科学院、海洋研究所、河海大学、华南理工大学、海军勤务学院、青岛理工大学、深圳大学、中山大学、浙江天海管桩有限公司、浙江省二建建设集团有限公司。

本规程共分9章和2个附录，主要内容包括：总则、术语和符号、基本规定、外加电流阴极保护技术、牺牲阳极阴极保护技术、电化学再碱化技术、电化学除氯技术、电化学沉积技术、双向电迁移技术等。 2100433B

金伟良、夏晋、毛江鸿、王胜年、胡少伟、蒋正武、李伟华、李森林、蒋林华、唐军务、韦江雄、金祖权、邢锋、许晨、吴航通、陈龙、徐金霞、赵羽习、陈庆、胡捷、吴烨、熊传胜、朱继华、王巍、陈春雷、周兆弟、苏玫妮、张鹏、潘崇根、王蓬桢、张军。

电化学是研究电子导体(或半导体材料)/离子导体(一般为电解质溶液)或离子导体/离子导体界面结构、界面变化过程与反应机理的一门科学。生命现象最基本的过程是电荷运动，生物电的起因是由于细胞膜内外两侧存在电势差，很多生命现象如人或动物的肌肉运动、细胞的代谢作用、神经的信息传递以及细胞膜的结构与功能都可用电化学原理来解释。生物电池、心电图、脑电图等则是利用电化学方法模拟生物体内器官的生理规律及其变化过程的实际应用。由上可见，电化学是生命科学中最基础的一门相关学科，因而研究生物电化学具有极其重要的意义。

电化学在化工、冶金、机械、电子、航空、航天、轻工、仪表、医学、材料、能源、金属腐蚀与防护、环境科学等科技领域获得了广泛的应用。当前世界上十分关注的研究课题, 如能源、材料、环境保护、生命科学等等都与电化学以各种各样的方式关联在一起。

电化学原电池

原电池是利用两个电极之间金属性的不同,产生电势差,从而使电子的流动,产生电流.又称非蓄电池，是电化电池的一种，其电化反应不能逆转，即是只能将化学能转换为电能，简单说就即是不能重新储存电力，与蓄电池相对 。

原电池是将化学能转变成电能的装置。所以，根据定义，普通的干电池、燃料电池都可以称为原电池。

组成原电池的基本条件：

1、将两种活泼性不同的金属（即一种是活泼金属一种是不活泼金属），或着一种金属与石墨（Pt和石墨为惰性电极，即本身不会得失电子）等惰性电极插入电解质溶液中。

2、用导线连接后插入电解质溶液中，形成闭合回路。

3、要发生自发的氧化还原反应。

原电池工作原理

原电池是将一个能自发进行的氧化还原反应的氧化反应和还原反应分别在原电池的负极和正极上发生，从而在外电路中产生电流。

原电池的电极的判断：

负极：电子流出的一极；发生氧化反应的一极；活泼性较强金属的一极。

正极：电子流入的一极；发生还原反应的一极；相对不活泼的金属或其它导体的一极。

在原电池中，外电路为电子导电，电解质溶液中为离子导电。

原电池的判定：

（1）先分析有无外接电路，有外接电源的为电解池，无外接电源的可能为原电池；然后依据原电池的形成条件分析判断，主要是“四看”：看电极——两极为导体且存在活泼性差异（燃料电池的电极一般为惰性电极）；看溶液——两极插入溶液中；看回路——形成闭合回路或两极直接接触；看本质——有无氧化还原反应。

（2）多池相连，但无外接电源时，两极活泼性差异最大的一池为原电池，其他各池可看做电解池。

电化学电解池

电解池是将电能转化为化学能的装置。

电解是使电流通过电解质溶液（或熔融的电解质）而在阴、阳两极引起氧化还原反应的过程。

发生电解反应的条件：

①连接直流电源

②阴阳电极 阴极：与电源负极相连为阴极

阳极：与电源正极相连为阳极

③两极处于电解质溶液或熔融电解质中

④两电极形成闭合回路

电解过程中的能量转化（装置特点）：

阴极：一定不参与反应 不一定是惰性电极

阳极：不一定参与反应 也不一定是惰性电极

电解结果：

在两极上有新物质生成

电解池电极反应方程式的书写：

阳极：活泼金属—电极失电子（Au,Pt,Ir 除外）；惰性电极—溶液中阴离子失电子

注：失电子能力：活泼金属（除Pt Au）>S2->I->Br->Cl->OH->含氧酸根(NO3 ->SO4 2-)>F-

阴极：溶液中阳离子得电子

注：得电子能力：Ag >Hg2 >Fe3 >Cu2 >H （酸）>Pb2 >Sn2 >Fe2 >Zn2 >H2O（水）>Al3 >Mg2 >Na >Ca2 >K （即活泼型金属顺序表的逆向）

对应关系：阳极连电源正极，阴极连电源负极（可见高中教材*《化学选修·四》）

规律：铝前（含铝）离子不放电，氢（酸）后离子先放电，氢（酸）前铝后的离子看条件。

四类电解型的电解规律①电解水型（强碱，含氧酸，活泼金属的含氧酸盐），pH由溶液的酸碱性决定，溶液呈碱性则pH增大，溶液呈酸性则pH减小，溶液呈中性则pH不变。电解质溶液复原—加适量水。

②电解电解质型（无氧酸，不活泼金属的无氧酸盐，），无氧酸pH变大，不活泼金属的无氧酸盐PH不变。电解质溶液复原—加适量电解质。

③放氢生碱型（活泼金属的无氧酸盐），pH变大。电解质溶液复原—加阴离子相同的酸。

④放氧生酸型（不活泼金属的含氧酸盐），pH变小。电解质 溶液复原—加阳离子相同的碱或氧化物。

第1章 混凝土结构耐久性概述

1.1 混凝土结构耐久性的重要意义

1.2 国内外研究概况

1.3 影响混凝土结构耐久性的因素

1.4 混凝土结构耐久性研究的内容

1.5 混凝土结构耐久性损伤实例

第2章 材料的劣化与混凝土结构有耐久性

2.1 混凝土的碳化

2.2 混凝土中钢筋的锈蚀

2.3 碱-骨料反应

2.4 混凝土的冻融破坏

2.5 化学侵蚀

2.6 混凝土的表现磨损

第3章 混凝土结构的耐久性评估

3.1 混凝土结构耐久性评估的目的和内容

3.2 混凝土结构的耐久性检测

3.3 耐主性损伤引起的材料力学性能退化规律

3.4 锈后钢筋混凝土的粘结滑移性能

3.5 钢筋锈蚀引起的混凝土胀裂损伤

3.6 耐久性退化后钢筋混凝土构件受力性能的评估

3.7 混凝土结构耐久性等级的综合评判

3.8 混凝土结构剩余使用寿命的预测

第4章 混凝土结构耐久性设计

4.1 设计使用寿命与结构工作环境

4.2 耐久性设计原则和内容

4.3 混凝土结构耐久性极限状态设计

4.4 混凝土结构的全寿命设计

4.5 混凝土结构的等耐久性设计

4.6 混凝土桥梁结构的耐久性优化设计

第5章 提高混凝土结构耐久性的技术措施

5.1 提高混凝土结构耐久性的途径

5.2 改进结构设计

5.3 加强施工管理

5.4 防止混凝土结构劣化的措施

结语

参考文献2100433B