近几十年以来,我国滨海地区钢筋混凝土结构进行了大规模的建设,出现了河砂匮乏的现象。海砂资源在滨海地区非常丰富,但是其中含有氯盐等有害物质会使结构耐久性下降,如果能合理地使用海砂,即可解决河砂资源匮乏的问题。混合配筋混凝土梁是一种理想配筋形式,在截面易受腐蚀的边角区域布置耐腐蚀的FRP筋,在截面内部布置延性较好的钢筋,如此即可结合二者的优点,不仅解决由钢筋锈蚀引起的结构耐久性问题,又同时克服了纯FRP筋结构延性差的缺点,但是如果在高氯离子环境中,内部的钢筋还是处于易受锈蚀的危险状态。外加电流阴极保护技术(ICCP)是一种有效的抑制钢筋锈蚀的方法。碳纤维FRP筋中的碳纤维材料具有优异的导电性和电化学特性,是一种性能优越的辅助阳极材料,可以将钢筋极化电位稳定地控制在免蚀区,从而有效控制钢筋腐蚀。基于上述认识,本文提出一种新型阴极保护系统保护的混合配筋混凝土结构体系ICCP-CB(Impressed current cathodic protection-CFRP bars)与ICCP-SFCB(Impressed current cathodic protection-Steel-fiber composite bar),即以混合配筋技术为基础,选择均匀覆盖碳纤维材料的筋材作为辅助阳极,施以合适的保护电流密度,实现新型滨海混凝土结构的阴极防护。本文针对该体系的关键问题,阳极筋材的电化学与力学性能、阳极筋材-海砂海水混凝土界面粘结性能、实际结构中的运用展开基础性研究,主要内容包括:(1)CFRP筋、复合筋(SFCB)在氯盐环境下电化学与力学性能研究。开展CFRP筋与SFCB在海洋环境下的阳极极化加速试验,探究CFRP筋与SFCB作为辅助阳极的电化学行为,揭示CFRP筋与SFCB在阳极极化作用下的性能劣化机制,提出CFRP筋与SFCB强度预测模型,并评估其使用寿命。试验结果表明CFRP筋和SFCB阳极具备优秀的导电性能与较低的电阻。相比SFCB,CFRP能通过较大的电通量,还不发生显著的力学性能下降,抗极化能力强。CFRP筋阳极在一定的条件下满足新型阴极保护系统的使用寿命要求。(2)以CFRP筋作阳极的新型阴极保护系统粘结性能研究。设计海砂海水混凝土粘结滑移构件,采用不同的保护电流密度以及保护时间进行外加电流阴极保护试验,研究系统中CFRP筋在海砂海水混凝土构件中的粘结性能变化、酸化情况以及钢筋的腐蚀状态,探讨CFRP筋阳极短期粘结性能劣化程度。试验结果表明CFRP筋在新型阴极保护系统保护的过程中使得钢筋的电位负移进入了免蚀区,保护了钢筋,相比未保护钢筋,阴极保护后钢筋腐蚀速度明显降低。CFRP筋作为阳极的新型阴极保护系统短期阳极粘结性能是可靠的。虽然施加新型阴极保护系统后CFRP筋表面发生的化学反应破坏了化学胶结力,但是带肋CFRP筋在阴极保护后极限粘结强度贡献主要来自摩擦力与机械咬合力。(3)新型阴极保护系统下混合配筋混凝土梁抗弯性能研究。将CFRP筋、SFCB作阳极ICCP技术运用至混合配筋技术中,研究新型阴极保护系统运用在结构中的实际情况,通过预锈蚀的方法加速模拟海洋环境下试件的劣化程度,研究新型外加电流阴极保护系统的保护效果。试验结果表明在模拟海洋潮汐情况下,以CFRP筋作阳极的ICCP技术有效阻止了梁内钢筋的进一步锈蚀,承载能力没有进一步下降,CFRP筋作阳极时的保护效果更好,而SFCB筋在保护过程中出现了自损的情况。