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强制电流法阴极保护对钢筋混凝土进行腐蚀防护施工

强制电流法阴极保护系统主要包括直流电源、阳极系统、阴极系统、电解质溶液、阳极电缆、阴极电缆、控制系统和检测系统等。阴极保护系统应用实施前,应查阅受损结构部位所有有用的图纸、档案和记录,确定钢筋的位置、数量、种类(如普通钢筋、预应力钢筋、镀锌钢筋、环氧钢筋)和电连续性,以确保钢筋骨架能形成回路系统,观察混凝土的组成和质量情况。通过结构物外观检查和资料收集,了解结构物的缺陷的类型、产生原因和影响范围及周围的环境特征,并对需要采用阴极保护的区域的混凝土保护层进行分层检查,对缺陷部位如裂缝、蜂窝或薄弱的结构接合处进行详细记录和提前处理,避免因后期渗透水分影响阴极保护系统整体效果。

(1)凿除混凝土及钢筋处理。混凝土作为阴极保护系统中的电解质溶液将阴极保护电流从辅助阳极传递给钢筋,为了保证阴极保护电流均匀分布于整个混凝土表面,混凝土应是完好均匀的,因此所有受损的混凝土包括裂缝、层裂等都要凿除,受到氯化物污染或碳化的但未破损的混凝土不需要凿除。对于曾经修补过的混凝土部分的电阻率应该是原混凝土的50%~200%,否则修补部分也要凿除。已暴露出的钢筋需要清除表面疏松的腐蚀产物,严重腐蚀的钢筋须更换,钢筋表面不应使用底漆、涂料和绝缘黏结剂。

(2)钢筋电连续性检查和制作。被保护构件安装阴极保护系统之前,首先必须对钢筋的电连续性进行检查,保证阴极保护时所有钢筋成为一个阴极整体,避免非电连续性引起的杂散电流造成严重的电腐蚀现象。检查方法有直流电阻法、交流电阻法和半电池电位法三种,最常用的是直流电阻法。检查之后,对混凝土有破坏处用水泥砂浆或混凝土修补至原断面。如果发现任一钢筋与其余钢筋不是电连续的,则对非电连续的钢筋采用接近于原钢筋直径或直径大于10mm的钢筋将其与附近的钢筋进行电弧焊接连接,不同构件之间可用截面大于10mm2的铜芯电缆连接,两个焊接点应密封,并用双组分环氧树脂胶进行防水处理,如果被保护结构物在阴极保护区域或与其相邻的区域中包含其它的金属构件(排水管、支架等),应将其与阴极保护系统进行电连接或电绝缘。

(3)阴极电缆和监测装置的制作和安装。凿除部分混凝土使钢筋暴露,在钢筋上焊接电缆作为阴极保护系统的阴极引出线和测量钢筋电位的阴极测量线,每一个阴极保护区域至少应制作两根阴极电缆,焊接处要进行密封处理。在混凝土上钻孔安装参比电极和探头等监测装置,与监测装置相距约0.5m的范围内不应有暴露的钢筋。参比电极和探头的电缆、阴极引出线和阴极测量线需要穿管引出构件。

(4)修补混凝土。对混凝土进行修补恢复至构件的原始断面,修补材料应为水泥基材料,且与阴极保护系统相容,其电阻也应在本体混凝土电阻率的50%200%的范围内。将要敷设辅助阳极的修补表面不应使用有机养护剂或保护膜养护。

(5)辅助阳极安装。安装辅助阳极之前,应对混凝土表面进行处理,使表面清洁、完好、无灰尘,具有合适的粗糙度和暴露的骨料,以保证混凝土和辅助阳极或覆盖层之间有良好的物理附着。辅助阳极安装在槽中时,需要对槽进行喷砂处理以保证填充料与混凝土附着良好。辅助阳极安装在洞中时,一般不需要对洞进行处理。

(6)辅助安装阳极过程中,需要检查辅助阳极与钢筋之间是否存在任何短路,辅助阳极与钢筋之间应保持适当间距,同时每一个阴极保护区域内应至少保证有两根辅助阳极电缆。

(7)电气安装。对所有的电源设备、监测系统和电缆应提供适当保护,防止损坏。电压电缆总线应进行电绝缘并且与低压直流电缆分开;在直流电供应端、任一接线盒以及它们的连接端的电缆都应用标签做唯一标识;同时须保护电缆免受外力破坏,甚至可埋入混凝土中。

(8)检查和测试。阴极保护系统安装完毕通电之前,应对阴极保护系统和所有组成部件进行全面外观检查,以确保所有部件和电缆已正确安装,并已在适当的地方做好标记以免环境、人和动物的破坏。其次应按照质量计划对阴极系统进行相应的测量和记录,包括对所有回路的极性检查,所有回路的电连续性的检查,以及所有回路的绝缘检查,最后一项检查必须在阳极或钢筋连接之前进行,并且应当证实直流正极电缆与负极电缆之间是电绝缘的。电力供应系统的主线和变压器整流器为阴极保护系统提供低压直流电,应按照欧洲电气安全标准对其进行电气安全测试和记录。

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