外加电流阴极保护技术（Impressed Current Cathodic Protection,ICCP）是对氯盐污染的钢筋混凝土提供防护和修复的有效方法,可以提高钢筋混凝土结构的耐久性和服役寿命。外部阳极砂浆是外加电流阴极保护系统的重要组成部分,承担着将保护电流均匀传递至钢筋混凝土结构中不同钢筋的重要功能,其性能对保障阴极保护效果具有重要作用。在外加电流阴极保护运行过程中所发生的阳极反应会对外部阳极系统产生酸化侵蚀破坏,不仅降低了阴极保护系统的稳定性和保护效率,更缩短了其服役寿命。目前,关于水泥基二次阳极材料的研究主要围绕采用导电增强相（如碳纤维、石墨等）对外部阳极砂浆的导电性能进行优化展开,对外部阳极系统酸化侵蚀破坏机理以及相应的抑制措施缺乏深入研究。本文设计制备了具有高离子导电性以及维持水泥基材料高碱性能力的导电功能型轻骨料（LFA）,并基于该骨料制备了高性能外部阳极砂浆,针对性解决了外部阳极砂浆易受酸化侵蚀破坏的问题,同时提高了外部阳极系统的导电性和导电均匀性。基于此,论文深入研究了LFA对外部阳极砂浆导电性、导电均匀性的优化作用以及抑制外部阳极砂浆酸化侵蚀的作用机制。本文的具体研究内容和取得的主要研究成果包括:（1）设计制备了一种能够在水泥基强碱性孔溶液环境中稳定存在、具有高导电性以及碱性维持能力的改性琼脂多糖凝胶材料。采用真空热浸渍工艺将改性琼脂多糖凝胶负载进入轻质多孔陶粒内部孔隙中,设计制备了导电功能型轻骨料。该导电功能型轻骨料一方面具有容重低（0.93～1.12 g/cm3）,导电性好（平均电阻率约为0.4～0.6Ω·m）等优点,另一方具有良好的碱性维持能力,可以维持混凝土孔溶液的高碱度。（2）研究了LFA对外部阳极砂浆导电性能的改善作用。研究结果表明,导电功能型轻骨料在外部阳极砂浆中形成了有效导电网络,因此可以提高其导电性。基于微观测试分析结合复合材料有效介质模型（General effective media model）研究了该种复合骨料对水泥基复合材料导电性能的优化作用及机制。此外,导电功能型轻骨料还可以降低砂浆中形成有效导电网络的碳纤维掺量并抑制外部阳极砂浆体系因酸化侵蚀破坏造成的导电均匀性、导电效率下降的问题。（3）研究了加速酸化侵蚀过程中外部阳极系统的破坏过程。结果表明,在加速酸化侵蚀过程中:一方面,主阳极金属表面的混合金属氧化物（MMO）膜层被腐蚀破坏,并形成钛氧化物钝化膜层;另一方面,外部阳极砂浆的酸化侵蚀破坏可以分为两个区域:与主阳极距离1000μm以内的严重腐蚀脱钙破坏区域以及在该区域以外主要沿骨料-水泥浆体界面过渡区相对轻微的酸化侵蚀破坏区域。（4）研究了加速酸化侵蚀过程中LFA对外部阳极砂浆酸化侵蚀破坏的抑制作用。结果表明,LFA中所负载的功能性组分可以维持混凝土孔溶液的高碱度,一方面能够减轻阳极酸化侵蚀对主阳极MMO膜层的破坏,维持主阳极的高催化活性,提高主阳极电位的稳定性和服役寿命,另一方面对外部阳极砂浆中不同区域的酸化侵蚀破坏也能起到有效的抑制作用。在碳纤维掺量0.75 vol.%,骨料掺量为40 vol.%条件下,基于功能型骨料制备的外部阳极的劣化速率（0.69～1.39 m V/h）约为使用普通骨料制备的外部阳极的12～40%。（5）基于非稳态电极反应过程的菲克第二定律研究了外部阳极砂浆中各相组成对于酸化劣化行为的影响。研究结果表明,外部阳极砂浆的腐蚀扩展速率与其基体致密程度、骨料体积分数呈反比。导电功能型轻骨料能够增大离子迁移的曲折度,并通过内部功能性组分提供阳极反应所需的部分离子通量,具有抑制酸化侵蚀扩展的作用。在1.2Vvs.SCE恒电位极化状态下,含有导电功能型轻骨料的碳纤维复合外部阳极砂浆的等效扩散系数增幅约为含有相同体积分数的普通骨料碳纤维复合外部阳极砂浆的70%。（6）研究了基于LFA的高性能外部阳极砂浆对外加电流阴极保护系统运行参数和保护效率的影响。研究结果表明,含有LFA的高性能外部阳极砂浆具有维持阳极电催化活性、降低阳极极化电位（加速运行至第6个月时,同等电流密度下极化电位降低约30%）、ICCP系统槽电压（槽电压平均升高速率降低约35%）以及改善ICCP系统电流分布均匀性与波动性等综合优化效应。因此,本文制备的高性能外部阳极砂浆能够有效提高ICCP系统的稳定性和保护效率,进一步提高钢筋混凝土的耐久性。