【国家标准】 大气环境混凝土中钢筋的阴极保护

ICS 25.220.99
中华人民共和宝国家标准
GB/T 28721—2012
大气环境混凝土中钢筋的阴极保护Cathodic protection of reinforcingsteel in atmospherically exposed concrete structures2012-09-03发布
中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局中国国家标准化管理委员会
2013-02-01实施
规范性引用文件
3术语和定义
4总则
4.2质量管理
4.3人员
5建筑物或构筑物状态评估与维修一般规定
外观检查和分层调查
氯化物分析
碳化深度测量
混凝土保护层厚度和钢筋位置
钢筋电连续性
钢筋/混凝士电位
混凝土电阻率
完整性要求
水泥基髪盖层·
新建构筑物
6阴极保护系统
系统组成
供电电源
直流电源装置
监测传感器
监测设备
数据管理系统
接线盒
？安装程序
7.1电连续性
7.2性能监测系统
7.3混凝土中钢筋的连接
7.4与阴极保护部件有关的混凝土维修目
GB/T28721—2012
GB/T 28721—2012
阳极安装前的表面处理
阳极安装
阳极连接
阳极覆盖层，表面密封剂或装饰涂层的实施电气安装
安装过程中的测试
8试运行
外观检查
通电前的测量
初始通电·
初始调试…·
初始性能评估
保护准则.
保护电溉的调整
系统记录和文件
质量和测试记录
安装和试运行报告
运行和维护手册
运行和维护
周期和程序
10.2系统复查
10.3系统复查报告
附录A(资料性附录）
考文献
设计过程
本标准按照GB/T1.1—2009给出的规则起草。木标准山中国石油和化学工业联合会提出。本标准由全国防腐蚀标推化技术委员会（SAC/TC381)归口。GB/T 28721--2012
本标准起草单位：苏州热工研究院有限公司、中国工业防腐蚀技术协会、南京水利科学研究院、大亚湾核电站运营管理有限公司、中石化西北油田分公司工程研究院防腐蚀中心。本标推主要越草人：高玉柱、葛燕、李济克，单龙信、林斌、刘爽、朱锡昶、李岩、周波、颜永贵、王莫、羊东明，
1范围
大气环境混凝土中钢筋的阴极保护GB/T 287212012
本标推规定了大气环境混凝士中钢筋的阴极保护的术语和定义，总则，建筑物感构筑物状态评估与维修、阴极保护系统、安装程序、试运行、系统记录和文件、运行和维护。本标准适用于大气环境混凝土中钢筋的阴极保护。2规范性引用文件
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注口期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。GB4208外壳防护等级（IP代码）GB/T10123金属和合金的腐蚀基本术语和定义GB/T12706(所有部分）额定电压1kV(U.=1.2kV)到35kV(U=40.5kV)挤包绝缘电力电缆及附件
GB19212.5电源电压为1100V及以下的变压器、电抗器、电源装置和类似产品的安全第 5部分：隔离变压器和内装隔离变压器的电源装置的特殊要求和试验GB/T19285埋地钢质管道腐蚀防护工程检验GB/T50344建筑结构检测技术标推CB3220船用恒电位仪技术条件
JGJ/T23回弹法检测混凝土抗压强度技术规程BSEN1504-9用于保护和修复混凝士结构的产品和系统定义、要求、质量控制和合格评估第g部分：产品和系统使用的一般规定（Productsandsystemfurtheprotectionandrepairof concrete-Definitions,requirements, quality control and evaluation of conformity--Part 9: Generalstructures-
principles for the use of products and systetns)3术语和定义
GB/T 10123 中界定的以及下列术语和定义适用于本文件。3.1
区域zone
阴极保护系统的.二、个部分。
汇流点 drain point
阴极电缆与被保护建筑物或构筑物钢筋的连接点，保护电流通过此点流回电源。3.3
阳极anode
由外部电源提供保护电流用于建筑物或构筑物钢筋阴极保护的电极，GB/T 28721--2012
参比电极reference electrode
其有稳定可再现电位的电极，在量其他电极电位值时用以作为参照。3.5
极化电位 polarized potemtiai在建筑物/电解质或构筑物/电解质界面处的电位，是钢筋腐蚀电位与阴极化电位之和。腐蚀电位是在开路条件下，处于电解质中的腐蚀表面相对于参比电极的电位。3.6
通电电位on potential
阴极保护系统持续运行时测量的构筑物钢筋对电解质的电位，3.7
断电电位off potential
断电瞬间测得的构筑物钢筋对电解质的电位。3.8
各金探头iugginprobe
为减少欧姆电位降对电位测量影啊的探头。3.9
电池探头
macro cel! prohe
肉眼可判别阳极和阴极的腐蚀探头。4总则
4.1设计
设计过程参见附录A，系统设计举少应包括以下内容：设计计算，
材料和设备清单；
施工详阁；
安装、调试，运行与维护的详细说明。4.2
质量管理
系统及部件的设计、制造、安装，调试，运行与维护的文件资料都应完整地存档。应按质量计划进行制造和施工。系统在安装、调试和运行阶段应进行外观检查、机械测试电测试。4,3人员
阴极保护系统的设计，安装、调试、运行与维护管理，应在受过培训、有可靠专业知识和经验人员的监督下进行。
5建筑物或构筑物状态评估与维修5.1一般规定
在决定实施阴极保护前,应按照 BS EN 1504-9 的要求对建筑物或构筑物材料的状况、结构的完整性是否需要维修和如何维修等进行评括。GB/T 28721—2012
5.1.2在决定实施阴极保护后，应按照5.2～5.10的内容要求进行补充调查，确认是否适合采取阴极保护措施，并提供系统设计所需要的信息。5.2资料
查阅相关的图纸、说明和记录，确定钢筋的位置、数量，种类和电连续性，以及混凝土的成分和质量情况。
5.3外观检查和分层调查
对建筑翻或构筑物的外观状况班行检查，分析缺陷类型，产生原因，影响范围及其周国的环境特征。
对建筑物或构筑物以往维修区域进行检查，了解使用的维修方法和材料。5.3.2
对建筑物或构筑物拟采用阴极保护范围内的混避土保护层进行分层检查。5.3.3
对裂缝、蜂窝或质最不好的构造缝等缺陷进行记录。5.4氯化物分析
按照GB/T50344的规定测定混凝+中氯化物的含量。5.5碳化深度测量
按照JGJ/T 23的规定测定混凝士的碳化深度。5.6混凝土保护层厚度和钢筋位置5.6.1对混凝士保护层厚度和钢筋的尺寸、位置进行测量。5.6.2检查利评估混凝土表面的小铁丝、金属纤维、金属板、塑料板等导电和非导电材料对阴极保护效果的影响。
5.6.3对钢筋与阳极之间是否存在短路的可能性进行评估。5.7钢筋电连续性
按照7.1的要求检测下列内容：
阴投保护系统每一区域内的建筑物或构筑物各构件彼被此间的电连续性；b）构件中钢筋之间的电连续性1e
钢筋与其他金属构件之间的电连续性。5.7.2
在维修和安装阶段，应按照7.1的方法对钢筋的电连续性进--步核查。5.8钢筋/混凝土电位
在测量钢筋/混凝王电位前，应对钢箍电连续性进行检香，确保钢筋/混凝土电位测最这域内的钢筋都是电连续的，
5.8.2使用便携式参比电极，测量已损坏和未明显损坏区域内的钢筋/混凝土电位。测点宜按方格布置，方格的间距不大于500mm。
5.8.3不必对整个建筑物或构筑物的钢筋/混凝十电位进行检测，但应对设计安装参比电极的区域进行仔细的检测，以便将参比电极放置在未加阴极保护时电位最负的位置。5.9混凝土电阻率
按照GB/T19285的规定测定混凝土的电阻率，3
GB/T28721—2012
5.10完整性要求
5.10.1修补
在阴极保护系统安装之前应对破损或劣化的混凝土基体逊行修补。5.10.2凿除混凝士
5. 10. 2. 1
5, 10. 2. 2
应凿除电阻率超过本体混凝土电率50%～200%的修补材料。应消除混凝土表面层内与阳极电连接的电线，钉子或其他金属部件。不必去除已受氯化物污染或碳化但外观完好的混凝士。5. 10. 2. 3
5.10.3钢筋处理
5. 10. 3. 1
5. 10.3.2
应清理钢筋表面的疏松腐蚀产物。钢筋表面不宜有非金属涂层和绝缘粘结剂。混凝土修复
5. 10. 4. 1
5. to. 4. 2
应按照BSEN1504-9的规定修复混凝土。为避免阳极与钢筋短路，应适当增加掘凝土保护层厚度。用于混土修复的水泥基材料应满足以下要求：5. 10. 4. 3
a）不含金属材料(包括纤维或粉末)：b）力学性能应与原混凝土接近；c）电阻率在本体混凝土电阻率的50%～200%范围内。5.10.4.4安装阳极之前，不应在修复区域表面使用专用养护膜。5.11水泥基覆盖层
5.11.1完成混凝土修补和阳极安装后，应在安装阳极的表面敷设一层水泥基盖层。盖层材料和实施方法应符合BSEN1504-9的规定。爱盖层与原混避土粘接强度的平均值应不小于1.N/mm且最小值应不小于L.0 N/mm2或测试破坏面在原混凝土上。5.11.2实施爱盖层可与混凝土修补相结合。修补材料的电阻率应在本体混凝土电阻率的50%~200%范围内。阳极覆盖层的电阻率最大不应超过100kⅡ·cm。5,11.3在施工过程中应监测阳极和钢筋之间的电阻，防止短路。5.11.4养护膜应清除或能降解。5.12新建构筑物
对于新建构筑物,还应逃行下列评估：a）按7.1进行钢筋电连续性的检查；b）监测传感器利电缆，避免在混凝土浇注和振揭时受到破坏；c）金属固定装置和附件等的连接、定位和绝缘，避免受到阴极保护系统的不良影响；d）绝缘垫片和固定件应有足够的刚性，确保阳极就位谁确，防止在混凝士瓷注和振捣时阳极和钢筋短路；
e）浇注混土时应监测阳极和钢筋之间的电阻，防止短路。4
6阴极保护系统
6.1系统组成
GB/T28721--2012
阴极保护系统主要由直流电源装置、极，监测传感器.监测设备、电缆、接线盒等组成。6.2供电电源
有交流电时，可通过变压-整流器提供直流电源装置。没有交流电时，可用其他形式的电源，如柴油、风力或涡轮发电机为变压整流器提供交流电。可控的直流电源装置还可通过热电或太阳能发电机和风力或祸轮发电机直接产生，经过整流提供给间歇充电的电池系统，由该系统给直流控制器提供电源，6.3直流电源装置
直流电源装置应满足下列要求：应独立且连续可调。
外壳防护等级符合GB420R的规定。b
应具有电源开关、保险丝或断路器和漏电电流保护装置。d)
主变压器应是符合GB19212.5规定的隔离变压器。c)
直流输出电压不超过60V
直流电源装置位于人或动物易接近的地方，且没有采取隔离措施时，直流输出电压不应超过24 V.
应具有从零到最大额定输出范围内的无级恒压，恒流或恒电位控制功能。应具有电流通、断功能，以便进行“瞬时断电电位测量，可配备使用便携式仪器测量下列参数的设备接口：输出电压，
输出电流：
钢筋/凝土相对于参比电极的电位；钢筋/混凝土柏对于电位衰减传感器的电位；-电流密度探头或宠电池探头/钢筋的电蒲。至少提供一个正极端和一个负极端用于电缆的连接。j
k）使用多通道设备时，每一个通道都应有完整的标识。1）
所有的电测试都应按照CB*3220规定的方法迹行。6.4阳极
性能要求
阳极的输出电流应符合设计要求，不应导致极/混凝十界面的混凝土以及阳极性能的下降。6. 4. 2
阳极材料
阳极可来用活性钛或性能更优的阳极材料。5
GB/T 28721—2012
阳极安装
6.4. 3. 1混凝土表面安装
6. 4. 3. 1. 1:
活性钛阳极应按熙网状或格状形式分布在混凝土表面。6.4.3.1.2阳极之间应采用钛导电条采用点焊连接。6.4.3.1.3阳被/电缆连接接头应牢固，接触电阻小于0.010。在瓷注混避土之前，应使用非金属扣件将阳极固定在混凝土表面或钢筋上，保证阳极和钢6. 4. 3. 1. 4
筋之间不短路。
6.4,3,2混凝土保护层凹撸中安装6.4.3.2.1阳极应采用实心或网状的条或锁格。6.4.3.2.2阳极的人寸和分布应符合保护电流密度娶求和最大阳极输出电流密度要求。6.4.3.3建筑物或构筑物中安装
阳极应按下列方式埋设在建筑物或构筑物中：6. 4. 3. 3. 1
a）条状、网状、格状或管状的阳极应埋在水泥基修补砂浆中；b）阳极应与石墨基导电回填料结合使用；c）用于新建构筑物阴极保护时应安装在混凝土结构中，用于旧构筑物时应安装在修补混凝土中。6.4.3.3.2回填料作为阳极系统的一部分时，回填料的工作电流密度和阳极的输出电流密度应符合设计要求。
使用石墨回填料时，应将石墨当作阳极来计算阳极/钢筋的最小间距。6. 4. 3. 3. 3
6. 5监测传感器
6.5. 1 基本要求
6. 5. 1. 1
应在未施加阴极保护时电位最负处安装监测传感器，用于评估阴极保护的效果。可使用参比电极测景钢筋/混凝土电位来判断系统的性能。6. 5. 1. 2
6. 5. 1. 3
电位衰减电极、电流密度探头、宏电池探头等也可与参比电极配合使用。6.5.2固定式参比电极
宜采用双管银/氯化银（Ag/AgCl,0.5mol/KC1）凝胶电极利二氧化锰（Mn/MnOa，0.5mol/INaOH)参比电极。
6.5.3便携式参比电极
便携式参比电极可直接或通过鲁金毛细暂在混凝土表面使用。6. 5. 3. 1
6.5.3.2直接用于混凝土表面的参比电极应有一·块可更换的海绵，确保电极与混凝土接触良好。6.5.3.3宜采用双管银/氯化银凝胶电极和二氧化锰电极。6.5.4其他传感器
6.5. 4.1电位囊减探头
6.5.4.1.1电位衰减探头仪可用丁测最钢筋/混凝土在有限时间内电位的变化（在电源通和断之间），通常不超过24h。该种探头不适用于测量钢筋/混凝土的绝对电位或超过24h的长期电位衰减。6
6.5.4. 1.2适合永久性安装在混凝土中的电位衰减探买有石墨、活化钛和锌。6.5.4.2电流密度探头和宏电池探头6.5.4.2.1电流密度探头和宏电池探头可用于确定钢筋的保护电流密度。GB/T 28721--2012
6,5.4.2.2电流密度探头和宏电池探头应由与钢筋成分相同的钢材制造，埋设在混凝土中，也可截取一段钢筋来制作，
6.5.4.2.3宏电池探头应包妻在高氧离子含量的砂浆圆柱体中。圆柱体中氛化物的含基应至少是建筑物或构筑物混凝士钢筋位置氯化物含量平均值的5倍。6.5.4.2.4可通过阴极保护系统通电后宏电池与主筋之间净电流方向是否发生变化来确认活性蚀区域是否受到足够的保护。
6.5.4.3鲁金探头（电桥）
6. 5. 4. 3. 1
鲁金探头施含有装在刚性或半刚性绝缘材料中的离子导电介质6.5.4.3.2金探头使用的材料应适合于埋设在混凝土内，并应防比其完全干燥。6.5.4.3.3可用便携式参比电极通过鲁金探头测量埋在建筑物或构筑物深处的钢筋电位。6.6
监测设备
数字仪表
6. 6. 1. 1
数字仪表应满足以下要求：
最小分辨率为1mV；
精度为士1mV或更高；
输人阻抗不小于10 M0。
6. 6. 1. 2
零电阻电流表或其他装置的精度和分辨率应能使电流的测量精度小于被测量值的士1%。6.6.2数据记录仪
数据记录仪应满足以下要求：
应有多通道输人或多路转接器；a
应装有识别测试位置、传感器、直流电源系统和阳极区城等功能的软件；6）
最小输入阻抗为10 Mn;
测量范围为 2 000 mV时分辨率至少为 1 mV;d)
精确度为土5 mV或更高：
应能够在电源断电的0.1 s~0.5 s内采集到钢筋/混凝士电位；便携式数据记录仪应能够在广外和现场环境下使用；g
固定式数据记录仪应按照6，3和6.5的要求，将其放置在适合于现场环境和气候条件的盒子果，按照6.8的要求与传感器、直流电源装置等连接，应具备与网络的连接的功能。6.7
数据管理系统
数据管理系统应能对校对、理和评估阴极保护效果的数据和文件进行处理6.7.2处理内容应至少包括下列信息：阳极区域布暨图；
b）传感器类型和位置；
直流电源装置参数；
GB/T 28721—2012
d）初始(试运行前)传感器读数；试运行数据：
试运行后的传感器数据；
试运行后直流电源装置的输出数据；g）
事件记录（如检查日期、系统运行的变化等）。6.7. 3
传感器测得的数据应符合8.6的规定。6.8电缆
电缆缩码标识
6. 8. 1. 1
单芯电缆
单芯电缆宜根据其功能以相应颜色编码：阳极电缆为红色：
阴极电缆为黑色；
6. 8. 1. 2
测量接地电缆为灰色，但测量电缆与阴极中缆规格不同时，可为黑色；参比电极电缆为绿色，下载标准就来标准下载网
其他监测传感器电缆为黄色。
多芯电缆
多芯电缆宜通过颜色或数字标识。6.8.2
电流、电压和温度
电缆电流、电压和温度应满足下列要求：在温度增加范围内能够承受大于设计电流的25%的电流；a)
1）电流达到设计最大电流的125%时，电压降应满足直流电源装置的电压输出和阳极/阴极电压的要求，且电流分布均勾；
温度范围应符合GB/T12706的规定。c
6,8, 3, 1
尺寸、绝缘和环境适用性
埋设在混凝十内或穿管和线槽的多芯电缆的最小芯线截面尺寸应满足以下要求：阳极和阴极电缆为 1. 0 mm;
b）监测电缆为0.5 mm\；
数据网络电缆应满足网络要求。6.8.3.2
单芯电缆最小芯线截面尺寸为2.5 mm2，68.3.3应按照设计功能和安装要求选择电缆。所选用的各种电缆应至少包有7股线，其绝缘和保护层应满足 GB/T 12706 的要求。6.8.3.4与阳极连接的电缆应适应pH值为2以下的酸性环境，安装在混凝上内的电缆应适合pH值为 13 以上的碱性环境
6.9接线盒
接线盒设计应按照GB4208的要求进行。设计时应考虑接线盒内接头的类型，以及接线盒将到的最恶劣的外部环境和机械暴露条件。8
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