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服务

钢筋混凝土检测与腐蚀防护

按 ASTM C876 进行半电池电位测量,诊断钢筋腐蚀,并在水池、底板和海洋结构上采用牺牲阳极与阴极保护。

MAREX 检测过程中,在混凝土内露出的钢筋上用钳形电流表测量
风险

腐蚀在保护层开裂之前很久就开始了

氯盐和碳化在钢筋混凝土内部悄然作用。早在保护层开裂或出现渗漏之前,最初的迹象就可以测到。MAREX 检测海水和水环境中的钢筋混凝土:水池、地下室底板、海洋与海岸结构,以及支承亚克力观察窗的混凝土。

我们绘制腐蚀活性分布,测量保护层、碳化和氯盐,取芯送实验室,并提出防护建议。防护可以是牺牲阳极或其他形式的阴极保护,既可在既有结构上作为补救措施安装,也可在建设阶段纳入设计并预留电极以便日后监测。

我们以独立专家身份行事:仅在各方同意的情况下才进行维修,不存在利益冲突。

机理

钢筋在混凝土中如何腐蚀

混凝土保护层、碳化锋面与氯盐侵入 暴露于海水的钢筋混凝土剖面。氯盐和二氧化碳侵入保护层。一根钢筋仍处于钝化状态;另一根已去钝化,出现锈蚀、开裂和保护层剥落。 保护层、碳化锋面与氯盐侵入 只要孔隙溶液保持碱性,钢筋就保持钝化。氯盐和碳化会破坏该膜。 海水 / 暴露面 氯离子 CO2 O2 已碳化的保护层(pH 较低) 碳化锋面 完好混凝土(孔隙溶液 pH 约为 13) 保护层厚度 钝化状态的钢筋 保护性氧化膜完好 已去钝化的钢筋 膨胀性锈蚀、开裂,随后剥落 机理依据 MAREX 方法表 MX-COR-10。氯盐剖面:MX-COR-06、MX-COR-07。碳化深度:MX-COR-05。保护层:MX-COR-04。
保护层混凝土、碳化锋面与氯盐侵入。一根钢筋仍处于钝化状态;另一根已失去钝化膜,锈蚀正在使保护层开裂。依据 MAREX 方法表 MX-COR-10。

在完好的混凝土中,孔隙溶液呈强碱性,pH 约为 13。在这种环境中,钢材表面覆盖着一层薄薄的钝化氧化膜。两种介质通常会破坏该膜:二氧化碳会降低保护层的 pH;来自海水或除冰盐的氯离子则直接破坏该膜。

钢材一旦去钝化,就会形成膨胀性腐蚀产物。它们使保护层开裂并剥落,从而加速这一过程。有时流动的水会冲走氧化物,看不到膨胀,但截面仍在损失。因此渗出水本身值得分析:溶解铁说明钢筋已经在腐蚀。

方法

MAREX 腐蚀检测包含的内容

现场测量与实验室试验相结合。任何单一读数都不单独作为诊断依据。

检查结构,发现生物污损(附着在表面的海洋生物)。

半电池电位,ASTM C876

钢筋与湿润表面上 Cu/CuSO4 参比电极之间的电位差,绘制成等电位图。

ROV 水下机器人检测

保护层厚度与钢筋位置

用电磁保护层测定仪或扫描仪定位钢筋并测量保护层(MX-COR-04、MX-COR-09)。

03

碳化与氯盐

在劈开的芯样上用 pH 指示剂测定碳化深度(MX-COR-05)。由粉末样品或芯样比色法得到氯盐剖面(MX-COR-06、MX-COR-07)。

04

电阻率、腐蚀速率、芯样

表面电阻率(MX-COR-02)、用于腐蚀速率的极化电阻(MX-COR-03),以及用于实验室分析的芯样(MX-MAT-01)。

现场

MAREX 检测照片

MAREX 在同一类水环境中,于钢筋混凝土和金属构件上拍摄的照片。

MAREX 检测过程中,在混凝土内露出的钢筋上用钳形电流表测量
MAREX 检测过程中,在混凝土内露出的钢筋上用钳形电流表测量。
浇筑前的钢筋笼,水族馆项目
浇筑前的钢筋笼,水族馆项目。
MAREX 检测中记录的严重腐蚀的轴、螺栓和钢丝绳
MAREX 检测中记录的严重腐蚀的轴、螺栓和钢丝绳。
MAREX 检测中记录的镀铬作动杆点蚀
MAREX 检测中记录的镀铬作动杆点蚀。
ASTM C876

半电池电位成图

半电池电位测量回路(ASTM C876) 高阻抗电压表测量混凝土中钢筋与置于湿润混凝土表面的铜/硫酸铜参比电极之间的电位差。 半电池电位测量 · ASTM C876 钢筋与混凝土表面 Cu/CuSO4 参比电极之间的电位 高阻抗电压表 mV 最低 10 MΩ 混凝土 钢筋 与钢筋的连接 (局部钻孔) 参比电极 Cu / CuSO4 湿润表面(电解接触) 测得电位 Ep 根据电位判读 等电位图上的梯度 图,而不是单一 阈值。 原理依据 MAREX 方法表 MX-COR-01 以及 ASTM C876。
半电池电位测量原理。依据 MAREX 方法表 MX-COR-01 以及 ASTM C876。

高阻抗电压表(最低 10 MΩ)测量钢筋连接点与置于湿润混凝土表面的饱和铜/硫酸铜电极之间的电位。表面必须电连续;绝缘涂层或过于干燥的混凝土会使该方法无法使用。

较早的读数常与 ASTM C876-91 中的阈值比较:高于 −200 mV,腐蚀概率低;低于 −350 mV,腐蚀概率高(Cu/CuSO4 标度)。经验表明,这些单一阈值本身并不可靠。RILEM TC 154 建议判读电位梯度,而不是绝对值。ASTM C876-09 也以等电位图为依据,同时仍引用先前的阈值。

因此,MAREX 提供电位图,检查电气连续性,并在有充分理由时开至钢筋以核实选定测点。测量结果与保护层、碳化、氯盐、电阻率以及必要时的腐蚀速率一并判读。

防护

牺牲阳极与阴极保护

诊断明确后,即可规定防护措施。阴极保护(包括牺牲阳极)既可以是补救性的,也可以从设计阶段起纳入计划。

牺牲阳极:补救性安装与设计阶段预留 两种配置并列。左:在既有钢筋混凝土构件上加装的牺牲阳极。右:建设阶段预留阳极和参比电极,以便保护并监测结构,包括按 ASTM C876 进行测量。 牺牲阳极与监测电极 对既有结构的补救措施,或在建设阶段纳入设计,并预留电极以便日后进行半电池电位测量 01 补救性,用于既有结构 牺牲阳极 加装阳极以保护钢筋 已在服役中。范围依据 腐蚀诊断。 02 建设阶段纳入设计 浇筑时预埋阳极 参比电极 防护与监测从一开始即纳入计划 设计。电极支持日后的 按 ASTM C876 进行的半电池电位测量。
左:在既有结构上加装的牺牲阳极。右:建设阶段即预留阳极和参比电极,以便保护结构并在日后按 ASTM C876 进行测量。

补救性,用于既有结构

在腐蚀已经活跃的位置,可加装牺牲阳极以保护仍完好的钢筋。系统范围依据活性分布图、氯盐剖面和保护层状况确定。方法表 MX-COR-10 将阴极保护列为腐蚀诊断之后可能采用的预防性或电化学处理之一。

建设阶段纳入设计

在新建水池、底板和海洋结构上,可在浇筑时预埋阳极和参比电极。这些电极支持日后的半电池电位测量和长期监测,不必等到出现锈迹或渗漏。这是设计选择,而不是维修。

交付成果

您将收到的内容

交付成果是一份经签署的检测报告,而不是口头摘要。

  • 半电池电位的等电位图,与保护层、碳化和氯盐一并判读,并在有充分理由开至钢筋的选定位置加以核实。
  • 按优先顺序排列的发现,附建议措施以及建议的下次检测间隔。
  • 在需要防护的位置,采用分阶段方案:进一步测量、必要时重新密封活动渗漏、牺牲阳极或其他形式的阴极保护,以及监测。
  • 必要时对混凝土及透过其中的水进行实验室分析,以补全现场工作。
  • 每份招标询价均在 24 小时内回复,随后提供结构化的技术与商务方案。
益处

这对运营方意味着什么

检查结构,发现生物污损(附着在表面的海洋生物)。

在保护层外观仍完好时绘制活性分布

氯盐和碳化悄然作用。早在保护层开裂或出现渗漏之前,最初的迹象就可以测到。

ROV 水下机器人检测

不进行不必要的停运

检测与业主或承包商共同策划,可在水下或干燥条件下进行,在无需停运时不关闭设施。

03

经签署、可追溯的报告

电位图、照片、实验室结果和按优先顺序排列的建议,均写入可供业主、承包商和保险公司使用的报告。

04

24 小时内回复

每份招标询价均在 24 小时内获得回复,随后是结构化的技术与商务方案。

客户案例

渗漏的地下室底板,填海土地,迪拜

填海土地上渗漏地下室底板的匿名示意图 填海土地上地下室底板的剖面。含氯地下水到达施工缝。对渗出水取样。底板顶面标有半电池电位测点网格。 渗漏的地下室底板(匿名案例,迪拜) 施工缝、含氯渗出水,以及底板上的半电池电位测点网格 地下水,填海土地(氯盐、硫酸盐) 施工缝 渗出水取样 氯盐、硫酸盐、溶解铁 半电池电位测点网格(ASTM C876) 地下室底板
已在项目页公布的该案例的匿名示意图。渗出水含氯盐、硫酸盐和溶解铁。

在迪拜一处填海开发项目的地下室底板上,渗出水约含 6,000 mg/L 氯盐、最高 1,730 mg/L 硫酸盐,并含溶解铁,表明钢筋腐蚀已经在进行。施工缝仅依赖注浆管,没有被动止水带。树脂注浆处理了渗漏,但没有处理其背后已经发生的腐蚀。

分阶段方案建议按 ASTM C876 进行半电池电位成图、取芯测定氯盐剖面、用亲水性注浆重新密封活动渗漏、对钢筋实施阴极保护,并进行永久腐蚀监测。

背景

迪拜填海土地上的地下室底板,处于含盐地下水中。

方法

审查配合比、防水细部与承包商答复,并对渗出水进行实验室试验。

检测发现

约 6,000 mg/L 氯盐,硫酸盐最高 1,730 mg/L,并含溶解铁。施工缝仅有注浆管,没有被动止水带。

下一步

分阶段方案:ASTM C876 电位成图、氯盐剖面、重新密封、阴极保护与永久监测。

阅读完整匿名案例 →

方法表

为本项工作提供依据的规程表

以下为 MAREX 方法表,作为方法参考列出。现阶段不在本网站提供公开下载。

  • MX-COR-01钢筋半电池电位测量ASTM C876、等电位图、Cu/CuSO4 电极。
  • MX-COR-04保护层厚度与钢筋直径低频电磁保护层测定。
  • MX-COR-05混凝土碳化深度在劈开的芯样上使用 pH 显色指示剂。
  • MX-COR-06侵蚀性介质的粉末取样分层钻孔,用于氯盐和硫酸盐分析。
  • MX-COR-07比色法测定氯盐侵入在劈开的芯样上使用硝酸银。
  • MX-COR-03混凝土中钢材的腐蚀速率极化电阻,瞬时腐蚀电流密度。
  • MX-COR-02混凝土电阻率与腐蚀风险Wenner 表面电阻率与保护层电阻率。
  • MX-COR-08表层混凝土的透气性保护层混凝土的真空室测量。
  • MX-MAT-01混凝土取芯用于观察和实验室试验的硬化样品。
  • MX-COR-09钢筋定位保护层测定仪与扫描仪的比较。
  • MX-COR-10钢筋混凝土中的腐蚀诊断机理、模型与三阶段诊断。

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