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預應力鋼筒混凝土管（Prestressed ConcreteCylinder Pipe，PCCP）是在帶鋼筒（薄鋼筒的厚度約1.5mm～2.0mm左右）的混凝土管芯上纏繞一層或二層環(huán)向預應力鋼絲，并用水泥砂漿保護而制成的管子。

PCCP管的特點

1. 具有較好的抗?jié)B性

2. 密封性能良好

3. 可減緩或克服一定程度上的土壤應力影響

4. 承受內水壓力高可達2～3MPa，可達5MPa

5. 混凝土的高pH值減緩了腐蝕，易施加陰極保護

6. 造價低

PCCP管的陰極保護面臨的問題

PCCP管的陰極保護主體有兩個前提條件，一是保護對象是預應力鋼筋；二是被保護的鋼是在混凝土包裹之中的。對于PCCP管施加陰極保護有個大忌，就是預應力鋼的氫脆問題，如果這一問題處理不好，將使得PCCP管非但得不到保護反而加速腐蝕。正是這一原因，NACE SP 0100標準中規(guī)定了IV級鋼筋不得采用陰極保護，由于美國早期PCCP管內使用的IV級鋼筋線，使陰極保護無法實施。在中國一直沒有采用高強度的IV級鋼筋。

PCCP管的腐蝕

PCCP管的腐蝕可分兩類: 一類是由于腐蝕性介質的作用, 使混凝土腐蝕而破壞, 鋼筋失去了正常的保護并遭受腐蝕；另一類是混凝土未遭受明顯的腐蝕, 但混凝土保護層的中性化或其它原因使鋼筋遭受腐蝕。

在PCCP管中，混凝土內的微小氣孔含有高濃度的可溶性鈣、鈉和氧化鉀，這些物質構成氫氧化物，當存在水時，氫氧化物堿性極強，這導致了pH值為12～13的強堿性條件。在上述堿性條件下，鋼材表面形成一層稠密、難以穿透的薄膜的鈍化層，將防止鋼材的進一步腐蝕。

然而，在不損毀混凝土的前提下，兩種條件可以破壞混凝土中的鈍化環(huán)境，它們是：碳化作用和氯化物侵襲。PCCP失效原因還有很多，如氫脆、雜散電流等。

對于已經(jīng)埋入地下的PCCP管在土壤中的腐蝕，可以參照ASTM C867修正版本，通過自然電位來判斷腐蝕的可能性的強弱，表1是ASTM C 867的指標。

表1 鋼在混凝土中的腐蝕性（ASTM C 867）

鋼在混凝土中自然電位（相對參比電極）				腐蝕可能性判斷
Cu/CuSO4	Ag/AgCl/1.0MKC	標準氫電極	甘汞
﹥-200mV	﹥-100mV	+120mV	﹥-80mV	低（10%腐蝕危險）
-200 ~ -350 mV	-100 ~ -250 mV	+120 ~ 30mV	-80 ~ -230mV	中等
﹤-350  mV	﹤-250mV	-30mV	﹤-230mV	腐蝕性高（﹥90%腐蝕危險）
﹤-500mV	﹤-400mV	-180mV	﹤-380mV	嚴重腐蝕

PCCP管陰極保護機理探討

根據(jù)電化學的原理，當對PCCP管的鋼筋施加一個陰極電流后，使鋼筋上的腐蝕點（陽極）電位負移，成為陰極，達到控制腐蝕的目的。由于這一技術還有除去氯化物和脫鹽，克服碳化作用，使pH值增高（電化學再堿化）的功能，所以埋地PCCP管選擇陰極保護是一項明智的選擇。圖2是原理示意。

 

                                  圖2 埋地或水下陰極保護原理圖

PCCP管陰極保護時要考慮三個因素：

1. 必須具有足夠電流來抑制陽極反應；

2. 在保證電流足夠的前提下，負電位應盡量小；

3. 預應力鋼筋不應超出析氫電位（-1000mV,CSE），以防氫脆變。

通常PCCP陰極保護所需的電流密度都比較低，由于自然電位較正，所以只需很低的保護電位就可滿足要求，標準中常采用-100mV偏移為準則。