DB21∕T 3355-2020 水利水電工程土壤對鋼結(jié)構(gòu)腐蝕性檢測技術(shù)規(guī)范

1、ICS19.020CCS P 25DB21遼寧省地方標(biāo)準(zhǔn)DB21/T 33552020水利水電工程土壤對鋼結(jié)構(gòu)腐蝕性檢測技術(shù)規(guī)范2020 - 12 - 30 發(fā)布2021 - 01 - 30 實施遼寧省市場監(jiān)督管理局發(fā) 布庫七七 標(biāo)準(zhǔn)下載DB21/T 33552020目次前言II1 范圍12 規(guī)范性引用文件13 術(shù)語和定義14 符號25 一般規(guī)定26 土壤視電阻率37 土壤 pH 值48 土壤氧化還原電位49 土壤極化電流密度610 質(zhì)量損失7附錄 A（規(guī)范性）土壤視電阻率測試方法9IDB21/T XXXXXXXXX前言本文件按照GB/T 1.1-2020標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則 第1部分：標(biāo)準(zhǔn)化文件的

2、結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則的規(guī)定起草。本文件由遼寧省水利廳提出并歸口。本文件起草單位：遼寧省水利水電勘測設(shè)計研究院有限責(zé)任公司、沈陽興禹水利建設(shè)工程質(zhì)量檢測有限公司、大連理工現(xiàn)代工程檢測有限公司、遼寧生態(tài)工程職業(yè)學(xué)院、遼寧省東煤測試分析研究院有限責(zé)任公司、丹東市水利勘測設(shè)計研究院。本文件主要起草人：楊冬鵬、張巍、鮑立新、徐馳、王鐵、周奇、賀威、王茺、王鳳霞、趙玉權(quán)、王希友、佟胤錚、孫錫榮、關(guān)春先、許強、王多姿、金亮、李靜、任眾、孟兆武、谷城、張迪、鐘鎖藍、王琳、張宜洪、馬秀梅、高良艷、張霽宇、曹衛(wèi)東、王馨雪、付長劍、王役民、王浩宇、張寶軍、王旭東、王紅霞、董冰、魯遠杰、王浩燃、王福峰、高洋洋、魏國、紀(jì)云靜

3、、賈永革、李偉、曲瑞、那晶、劉同旭、張娜、張瑾。請注意，本文件某些內(nèi)容可能涉及專利。本文件的發(fā)布機構(gòu)不承擔(dān)識別專利的責(zé)任。本標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布實施后，任何單位和個人如有問題和意見建議，均可以通過來電和來函等方式進行反饋， 我們將及時答復(fù)并認真處理，根據(jù)實際情況依法進行評估及復(fù)審。歸口管理部門通信地址：沈陽市和平區(qū)十四緯路5號，聯(lián)系電話標(biāo)準(zhǔn)起草單位通信地址：沈陽市和平區(qū)光榮街68號，聯(lián)系電話IDB21/T 33552020水利水電工程土壤對鋼結(jié)構(gòu)腐蝕性檢測技術(shù)規(guī)范1 范圍本文件規(guī)定了水利水電工程土壤對鋼結(jié)構(gòu)腐蝕性檢測項目為視電阻率、pH 值、氧化還原

4、電位、極化電流密度及質(zhì)量損失。本文件適用于水利水電工程土壤對鋼結(jié)構(gòu)腐蝕性檢測，其他行業(yè)土壤對鋼結(jié)構(gòu)腐蝕性檢測可參照本文件執(zhí)行。2 規(guī)范性引用文件下列文件對于本文件的應(yīng)用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，僅所注日期的版本適用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。GB 50021-2001（2009 版）巖土工程勘察規(guī)范GB/T 19285-2014埋地鋼質(zhì)管道腐蝕防護工程檢驗HJ 746-2015土壤 氧化還原電位的測定 電位法SL 326水利水電工程物探規(guī)程3 術(shù)語和定義下列術(shù)語和定義適用于本文件3.1 3.1土壤電阻率 soil resistivit

5、y單位長度的土壤電阻的平均值與截面面積乘積，單位是 m。3.2 3.2土壤視電阻率 soil apparent resistivity在地下介質(zhì)電阻率不均勻的情況下，用均勻介質(zhì)的電阻率理論表達式計算得到的等效電阻率值。其數(shù)值與介質(zhì)電阻率、介質(zhì)形態(tài)和觀測條件有關(guān)，單位是m。3.3 3.3氧化還原電位 redox potential惰性電極置于含有氧化劑或還原劑的濕潤土壤中，在它的氧化態(tài)與還原態(tài)之間建立平衡時的電位， 單位是 mV。3.4 3.4參比電極 reference electrode在濕潤土壤中，具有穩(wěn)定可再現(xiàn)電位的電極，在測量其他電極電位值時用以作為參照。3.5 3.5電極電位 ele

6、ctrode potential與同一電解質(zhì)接觸的電極和參比電極間，在外電路中測得的電壓，單位是 mV。1DB21/T 335520203.6 3.6極化電流密度 polarized current density由于電流的流動引起土壤中電解質(zhì)界面電位的偏移稱為極化，極化產(chǎn)生的電流在單位截面面積的通過量稱為極化電流密度，單位是 mA/cm2。3.7 3.7質(zhì)量損失 mass loss當(dāng)土壤對鋼結(jié)構(gòu)腐蝕到一定程度的時候，鋼材的表面就產(chǎn)生層腐蝕物質(zhì)，它在一定程度上保護了繼續(xù)腐蝕的可能性，我們把這個腐蝕的程度，叫做質(zhì)量的損失，單位是 g。3.8 3.8測線 detecting line在被測構(gòu)件表面

7、按一定方向布置的測點組成的線。3.9 3.9測點 detecting point測區(qū)內(nèi)或測線上的檢測點。3.10 3.10不擾動土樣 undisturbed soil sample原位應(yīng)力狀態(tài)雖已改變，但土的結(jié)構(gòu)、密度和含水量變化很小，能滿足室內(nèi)試驗各項要求的土樣。4 符號下列符號適用于本文件。E氧化還原電位Idt電流密度M質(zhì)量損失視電阻率5 一般規(guī)定5.1 采樣5.1.1 儀器和設(shè)備a） 常規(guī)土壤試樣采取的儀器、設(shè)備及采樣方法應(yīng)按 GB 50021 中相關(guān)規(guī)定執(zhí)行； b） 特殊土壤試樣采取的儀器設(shè)備需滿足試樣要求。5.1.2 采樣原則、數(shù)量及規(guī)格a） 如無特殊說明應(yīng)采取不擾動土樣；b） 應(yīng)在

8、鋼結(jié)構(gòu)所在的位置及深度采取，并應(yīng)保證涵蓋工區(qū)內(nèi)所有不同種類的土壤；如不能確定回填土的種類，則應(yīng)對每種可能的回填土進行采樣；c） 應(yīng)在地下水位線以上的土壤中采??；d） 每種類型的采樣數(shù)量不應(yīng)少于 3 件， 如同類型土壤中鹽類成分或含量分布不同時，應(yīng)分區(qū)、分層取樣，每層不應(yīng)少于 2 件；如工程有特殊要求，則按照工程要求進行取樣。2DB21/T 335520205.1.3 封存與標(biāo)記a） 采樣完成后應(yīng)立即密封；b） 密封后應(yīng)做好標(biāo)記，標(biāo)記內(nèi)容宜包括：工程名稱、采樣單位、編號、土壤類別、采樣地點、采樣深度、采樣時間及試樣測試項目等。5.2 原位測試5.2.1 儀器和設(shè)備a） 儀器性能及精度等相關(guān)要求應(yīng)

9、符合相關(guān)規(guī)范中的相關(guān)規(guī)定； b） 特殊設(shè)備應(yīng)滿足測試的相關(guān)要求。5.2.2 測試原則a） 原位測試時氣溫及土壤溫度應(yīng)在測試儀器設(shè)備允許工作溫度范圍內(nèi)，且不應(yīng)在氣溫低于 0時進行；b） 工作溫度不滿足要求時，應(yīng)采取保溫措施，使土壤溫度滿足測試要求；c） 原位測試宜在鋼結(jié)構(gòu)所在的位置及深度進行。不能在鋼結(jié)構(gòu)所在的位置及深度進行測試時，應(yīng)選擇與鋼結(jié)構(gòu)所在的位置及深度成分相同的土壤中進行測試；d） 原位測試應(yīng)涵蓋工區(qū)內(nèi)所有不同種類的土壤；e） 原位測試前應(yīng)清除測試土壤中的石頭、樹根等大顆粒雜質(zhì)、平整測試面且不應(yīng)人為降低或提高土壤含水量；f） 每種類型的土壤原位測試點數(shù)不應(yīng)少于 3 個。5.2.3 數(shù)據(jù)

10、處理a） 原位測試得到的數(shù)據(jù)應(yīng)進行記錄并整理；b） 原位測試得到的數(shù)據(jù)應(yīng)按相關(guān)參數(shù)的計算方法進行后期處理。6 土壤視電阻率6.1 測試方法a） 土壤視電阻率的測試方法采用 GB 500212001（2009 版）中規(guī)定的四極法，四極法可分為四極等距法和四極不等距法；b） 四極等距法適用于深度不大于 20m 的土壤視電阻率測試； c） 四極不等距法適用于深度大于 20m 的土壤視電阻率測試。6.2 儀器設(shè)備a） 測試儀器可采用接地電阻測量儀、直流電法儀進行測試；b） 測量電極應(yīng)采用銅質(zhì)電極，供電電極可選用銅、鋼或鐵質(zhì)電極。6.3 測線及電極布置a） 測線為一條直線且宜布置在地勢平坦的區(qū)域，不宜布

11、置在地表積水、松散殘積土或地表土層被壓實的場地、路面等區(qū)域；b） 電極沿測線布置，入土深度應(yīng)小于測量電極間距的 1/20，且電極應(yīng)插牢，不能松動，電極入土3DB21/T 33552020尖端不應(yīng)有石頭、樹根等。6.4 測試步驟a） 在選好的測量點按要求布置電極，連接測試儀器，并按要求設(shè)置數(shù)據(jù)采集參數(shù)，測試方法見附錄 A；b） 按儀器說明書進行測試并記錄測試數(shù)據(jù)，每個測點重復(fù)測試不應(yīng)少于 3 次； c） 多次測試數(shù)據(jù)最大偏差不應(yīng)大于 1%。6.5 計算方法a） 多層土壤應(yīng)計算多層土壤視電阻率； b） 土壤視電阻率應(yīng)進行溫度修正； c） 測試數(shù)據(jù)計算方法見附錄A。7 土壤 pH 值7.1 一般規(guī)定

12、本文件規(guī)定內(nèi)容為土壤中 pH 值原位測試方法。室內(nèi)測試可參照執(zhí)行，試樣規(guī)格不應(yīng)小于 500 mm100 mm（直徑長度）。7.2 儀器和設(shè)備a） pH 計：測量范圍（014）pH，基本誤差0.03pH； b） 電極：5 支 pH 玻璃電極和 1 支氯化鉀甘汞電極。7.3 測試步驟a） 平整測試場地，每個測試點應(yīng)為不小于半徑 200mm 的圓形測試面；b） 檢查 pH 計、電極是否存在問題；pH 計在連續(xù)測定 56 個樣品后或閑置 1 周以上時，應(yīng)校正一次，并將測量探頭浸泡于飽和氯化鉀溶液中浸泡 12h，再進行使用；c） 將氯化鉀甘汞電極插在測試土壤中，并以氯化鉀甘汞電極為中心 200mm 為半

13、徑的圓周上按 5 等分插入 5 支 pH 玻璃電極，電極插入深度不應(yīng)小于 30mm；d） 待電極平衡 10min 后，將氯化鉀甘汞電極接 pH 計負極，pH 玻璃電極接 pH 計正極；e） 儀器連接完成后打開儀器，分別測量 5 支 pH 玻璃電極的 pH 值并記錄，取平均值即為所測土壤的 pH 值。f） 檢測過程應(yīng)注意：1） 測試點土壤表面應(yīng)清理平整，無石塊等大顆粒雜質(zhì)；2） 電極應(yīng)插牢，不能松動；3） 每測試完一個樣品，需要用去離子水將飽和氯化鉀甘汞電極和錐形玻璃電極表面的顆粒沖洗干凈，并用濾紙將吸附的水吸干。8 土壤氧化還原電位8.1 一般規(guī)定土壤氧化還原電位的原位測試宜采用鉑電極法。室內(nèi)

14、測試可參照執(zhí)行，其試樣規(guī)格不應(yīng)小于 5004DB21/T 33552020mm100 mm（直徑長度）。8.2 儀器及設(shè)備a） 電位計：輸入阻抗不小于 10G，靈敏度 1mV； b） 氧化還原電極：鉑金電極 5 支；c） 參比電極：氯化鉀甘汞電極； d） 溫度計：靈敏度為1。8.3 測試步驟a） 平整測試場地，每個測試點應(yīng)為不小于半徑 200mm 的圓形測試面； b） 檢查電位計、電極是否存在問題；c） 將氯化鉀甘汞電極插在測試土壤中，并以氯化鉀甘汞電極為中心 200mm 為半徑的圓周上按 5 等分插入 5 支鉑金電極，電極插入深度不應(yīng)小于 30mm；d） 待電極平衡 1h 后，將氯化鉀甘汞電

15、極接電位計負極，鉑金電極接電位計正極；e） 儀器連接完成后打開儀器，分別測量 5 支鉑金電極的氧化還原電位，同時測量氯化鉀甘汞電極處的溫度，并記錄測量數(shù)據(jù)。f） 檢測過程應(yīng)注意：1） 新的鉑電極在使用前應(yīng)進行表面處理，將鉑電極侵入丙酮中浸泡 10min，脫脂后用水清洗， 再浸入 0.2mol/L HCl+0.1mol/L NaCl 溶液中， 加熱至微沸， 加入少量固體 Na2SO3（0.2g/100mL）繼續(xù)加熱 30min，取出用清水沖洗電極 35 次，將電極放入氧化-還原電位測定儀浸泡液中待用；2） 同一支鉑金電極應(yīng)在測定每個樣品后對電極進行清洗凈化，必要時，將電極放置于飽和氯化鉀溶液中浸

16、泡，待參比電極恢復(fù)原狀后方可使用；3） 如果土壤水分含量低于 5%，可適當(dāng)縮短鉑金電極與參比電極間的距離，以減小電路中的電阻；4） 鉑金電極每次使用前都要檢查電極是否損壞或污染，如被沾污，可用棉布輕擦，然后用蒸餾水沖洗；5） 鉑金電極每次使用前應(yīng)用氧化還原緩沖液檢查其響應(yīng)值，如其測定電位值與標(biāo)準(zhǔn)氧化還原緩沖液的電位差大于 10mV，應(yīng)進行凈化或更換。參比電極也要檢測，可進行相互檢測， 但至少需要 3 個參比電極輪流連接，當(dāng)其中 1 個電極的讀數(shù)與其它電極讀數(shù)差大于 10mV 時，可視為電極有缺陷，應(yīng)棄用。氧化還原緩沖液的制備按 HJ 7462015 中相關(guān)要求執(zhí)行，標(biāo)準(zhǔn)氧化還原緩沖液電位參見

17、HJ 7462015 中附錄 B。8.4 結(jié)果計算土壤的氧化還原電位（mV）按式（1）計算。Eh = Em + Er（1）式中：Eh換算為標(biāo)準(zhǔn)氫電極電位后的氧化還原電位，單位為毫伏（mV）； Em測試所得平均氧化還原電位，單位為毫伏（mV）；Er氯化鉀甘汞電極氧化還原電位，單位為毫伏（mV）。氯化鉀甘汞電極氧化還原電位在不同溫度下有些差異，見表 1。5DB21/T 33552020為了可以統(tǒng)一比較，氧化還原電位一般均需進行 pH 校正。其校正方法按式（2）計算。Eh7 = Eh + 60（pH7）（2）式中：Eh7經(jīng) pH 校正后的氧化還原電位，單位為毫伏（mV）；Eh 換算為標(biāo)準(zhǔn)氫電極電位后

18、的氧化還原電位，單位為毫伏（mV）； pH實測土壤 pH 值。表 1氯化鉀甘汞電極在不同溫度時的電位參數(shù)數(shù)值溫度（）05101520253035404550電位（mV）260.0257.0254.0250.8247.6244.3241.0237.6234.2231.0227.19 土壤極化電流密度9.1 一般規(guī)定本文件規(guī)定內(nèi)容為土壤極化電流密度原位測試方法。室內(nèi)測試可參照執(zhí)行，試樣規(guī)格不應(yīng)小于 100 mm100 mm（直徑長度）。9.2 儀器和設(shè)備a） 電位計：輸入阻抗不小于 10G，靈敏度 1mV； b） 毫安表：精度為 0.2 級；c） 直流穩(wěn)壓電源；b） 參比電極：氯化鉀甘汞電極；c）

19、 測試電極：邊長 25mm 正方形鋼板電極 2 個，電極鋼板宜與埋設(shè)鋼結(jié)構(gòu)材質(zhì)相同，表面清潔度應(yīng)達到 SL 1052007 中 3.2.6 規(guī)定的 St3 級，粗糙度最大高度 Rz 不應(yīng)大于 50m，電極鋼板背面及其側(cè)面刷環(huán)氧樹脂涂料。9.3 測試步驟a） 平整測試場地，每個測試點應(yīng)不小于 50 mm50mm 的方形； b） 檢查儀器是否存在問題；c） 將測試電極間隔 50mm 相對插入測試土壤中，插入深度不小于 30mm，將土稍壓，使電極與土壤緊密接觸，參比電極從背后插入測試電極；d） 將測試電極、電源及儀器用導(dǎo)線連接，組成供電和測量回路，其中電位計的正極接參比電極， 負極接測試電極；e）

20、儀器連接完成后打開儀器，讀取電流 I 為 0 時的極化電位，用穩(wěn)壓電源對測試電極進行恒定電流供電，每增加一個電流值 It 測量一個極化電位差Et，并記錄 It 和Et，每次增加電流時， 至少需穩(wěn)定 5min 方可測量。當(dāng)極化電位差E 大于 600mV 時停止測試。6DB21/T 335520209.4 計算方法d根據(jù)測量得到的數(shù)據(jù)計算電流密度 I （mA/cm2），按式（3）計算。Idt = It / S（3）式中：dttI 為恒定電流為I 時的電流密度，單位為毫安每平方厘米（mA/cm2）； It為恒定供電電流，單位為毫安（mA）；S為測試電極面積，單位為平方厘米（cm2）。將計算得到的電流

21、密度 Idt 與對應(yīng)的極化電位差Et 繪制成 Id-E 極化曲線，并取極化電位差E 為 500mV 時的電流密度Id500 作為土壤的極化電流密度。10 質(zhì)量損失10.1 一般規(guī)定鋼結(jié)構(gòu)質(zhì)量損失室內(nèi)測定采用管罐法。10.2 儀器和設(shè)備a） 試件：鋼管宜與埋設(shè)鋼結(jié)構(gòu)材質(zhì)相同，試件規(guī)格：長 100mm、外徑 2030mm、壁厚 2mm； b） 直流穩(wěn)壓電源：量程 030V，精度 0.1V；c） 電子天平：量程不小于 300g，測量精度 0.001g； d） 鍍鋅鋼筒：直徑不小于 100mm，底部絕緣密封；e） 混合溶液：鹽酸（1+1）和六次甲基四胺（2%）等體積混合制成。10.3 測試步驟a） 土

22、樣制備：1） 砂類土樣用蒸餾水浸濕；2） 粘土類土樣在烘箱內(nèi)恒溫烘干（105，4h）后研磨過篩（粒徑不大于 1.0mm），加水拌合至飽和含水率；b） 先將試件表面及端口打磨清理光滑，表面清潔度應(yīng)達到 SL 1052007 中 3.2.6 規(guī)定的 St3 級， 經(jīng)蒸餾水清洗干凈干燥后稱重并記錄，得到試件測試前質(zhì)量 Mt 并記錄；c） 將試件豎置于鍍鋅鋼筒內(nèi)中心并測試試件與鍍鋅鋼筒間的絕緣性，鋼筒與試件間用制備好的土樣填滿，并搗實，土與鋼筒及試件接觸密實、無空隙，加蒸餾水浸泡 24h；d） 吸取土樣表面水漬，試件接直流電源正極，負極接到鍍鋅鋼筒上，施加 6V 恒定電壓直流電， 并持續(xù)電解 24h；

23、e） 斷電后取出試件，清除表面腐蝕物及土壤顆粒，用混合溶液擦拭試件并清理，SL 1052007 中 3.2.6 規(guī)定的 St3 級，再用蒸餾水沖洗，干燥后稱重，得到測試后的試件質(zhì)量 M0 并記錄。10.4 計算方法試件的質(zhì)量損失按式（4）計算。式中：M土壤質(zhì)量損失，單位為克（g）；M = Mt - Mo（4）7DB21/T 33552020Mt試件測試前的質(zhì)量，單位為克（g）； M0試件測試后的質(zhì)量，單位為克（g）。8DB21/T 33552020附錄A（規(guī)范性）土壤視電阻率測試方法A.1 四極等距法A.1.1 一般規(guī)定本方法適用于測試深度不大于 20m 土壤視電阻率。A.1.2 儀器a） 接

24、地電阻測量儀。儀器性能、精度等相關(guān)要求應(yīng)符合 GB/T 192852015 附錄 A 中相關(guān)規(guī)定； b） 直流電法儀。儀器性能及精度等相關(guān)要求應(yīng)符合 SL 326 中相關(guān)規(guī)定。A.1.3 測試方法a） 四極等距法測試裝置見參考圖 A.1；說明：A、B供電電極；M、N測試電極；O測試地表記錄點；l相鄰電極間距，單位為米（m）；h測試深度，單位為米（m）。圖 A.1四極等距法測試裝置參考圖b） 通常 l 值不應(yīng)大于 20m，測試記錄深度 h =l； c） 電極入土深度應(yīng)小于 l/20；d） 按儀器說明書進行測試并記錄測試數(shù)據(jù)。A.1.4 計算方法a） 接地電阻測量儀測試數(shù)據(jù)按 GB/T 19285

25、2015 附錄 A 中計算方法計算得到測試點處地表至深度為 h 的視電阻率值；b） 直流電法儀測試數(shù)據(jù)即為測試點處地表至深度為 h 的視電阻率值；c） 由于土壤的不均勻性，對不同深度土壤視電阻率產(chǎn)生影響，需要計算鋼結(jié)構(gòu)埋置深度土的（多層土壤）視電阻率。鋼結(jié)構(gòu)埋置深度土的（多層土壤）視電阻率按式（A.1）計算。9DB21/T 33552020（AVG）=h1h2（h1 - h2）/（h1h2 - h2h1）（A.1）式中：（AVG）鋼結(jié)構(gòu)埋置深度（土壤）的視電阻率，單位為歐姆米（m）；h1第 1 層土壤測試深度，單位為米（m）；h2第 2 層土壤測試深度，單位為米（m）；h1地表到 h1 深度的

26、視電阻率，單位為歐姆米（m）；h2從地表到 h2 深度的視電阻率，單位為歐姆米（m）。A.2 四極不等距法A.2.1 一般規(guī)定本方法適用于測試深度大于 20m 土壤視電阻率。A.2.2 儀器a） 接地電阻測量儀。儀器性能、精度等相關(guān)要求應(yīng)符合 GB/T 192852015 附錄 A 中相關(guān)規(guī)定； b） 直流電法儀。儀器性能及精度等相關(guān)要求應(yīng)符合 SL 326 中相關(guān)規(guī)定。A.2.3 測試方法a） 四極不等距法測試裝置見參考圖 A.2；說明：A、B供電電極；M、N測試電極；O測試地表記錄點；l1供電電極與相鄰測試電極間距，單位為米（m）；l2測試電極間距，單位為米（m）；h測試深度，單位為米（m）。圖 A.2四極不等距法測試裝置參考圖b） 采用四極不等距法應(yīng)先計算確定 4 個電極的間距，此時 l1l2。l2 通?？扇?510m，l1 根據(jù)測試土壤深度計算確定，按式（A.2）