【IBE】《建筑电气与智能化通用规范》728条实施 ——外引人工接地体避免电化学腐蚀几种方案 时间: 2024-01-29 02:11:55 |   作者: 产品中心

  原标题：【IBE】《建筑电气与智能化通用规范》7.2.8条实施 ——外引人工接地体避免电化学腐蚀几种方案

  条文解释：“4 接地装置中采用不一样材料时，应考虑电化学腐蚀对接地产生的不良影响。为避免电化学腐蚀，当利用建筑物基础作为接地装置时，埋在土壤内的外接导体应采用铜质材料或不锈钢材料，不应采用热浸镀锌钢材。”

  （1）GB 50057-2010防雷规范5．4．5条“在敷设于土壤中的接地体连接到混凝土基础内起基础接地体作用的钢筋或钢材的情况下，土壤中的接地体宜采用铜质或镀铜或不锈钢导体”。通用规范为何改为“利用建筑物基础作为接地装置时，埋在土壤内的外接导体应采用铜质材料或不锈钢材料”。

  （2）还有人提出，不利用建筑物基础作为接地装置时，埋在土壤内的外接导体能否采用热浸镀锌钢材？

  早在DIN VDE 0151《与腐蚀有关的土壤材料和最小尺寸》（1986年出版）中就已提出，“土壤中的镀锌钢不应连接到混凝土中的钢筋...土壤中的镀锌钢有腐蚀的危险”。IEC 62305-3:2010正式提出“当接地极与混凝土中的钢筋相连时，应该使用铜、覆铜钢或不锈钢导体”。大量测量表明，纯铜和高合金不锈钢在土壤中有充足的耐腐蚀性。

  从安全考虑，通常将建筑物接地极和所有与土壤接触的其他金属装置互连，以建立等电位连接，确保在发生电源系统故障或雷击发生时最大限度地避免过电压危害。但是，由相同材料制造成的接地电极由于腐蚀性土壤和电解液的形成而易于腐蚀。目前，与土壤或水（电解质）非间接接触的金属会因杂散电流而发生腐蚀现象，而且，不太容易通过完全封闭的方式避免接地极免受腐蚀。目前应用较为普遍的沥青质防水层也不能避免这种腐蚀情况发生。

  电化学腐蚀原理见图1，混凝土中的铁成为浓差电池的阴极，土壤中的铁成为阳极，阳极因发生电离而被腐蚀。

  图 2考虑位于土壤中的镀锌钢连接到混凝土基础钢筋的情况，根据测量，出现以下电极电位：

  这两种金属电极之间有 600mV 的电位差。如果它们连接在一起，则直流电流 i 从混凝土中的钢流入土壤中的钢，然后沿土壤中的钢再流回混凝土中的钢。

  研究认为，低于20 mV的电极电位差通常没有危害；处于电极电位差在20~100 mV之间时，会出现较大的腐蚀；而超过100mV的电极电位差则存在极大的腐蚀。

  两种不同金属发生电化学反应时，不同导电组合可能会引起阳极金属腐蚀，见表1。该浓差电池的电流密度取决于阴极区域面积A C和阳极区域面积A A的比值，当满足以下条件则会出现强腐蚀：

  由于埋于土壤中的人工接地体用量较多，且铜质或不锈钢材料价格昂贵，部分建设方提出：不利用建筑物基础接地装置，而直接采用传统的热镀锌扁钢作为土壤中的接地体。以规避规范条文和施工审查、验收。

  理论上，当不利用建筑物基础作为接地装置时，可以不执行7.2.8条4款。但是基于以下原因，真实的情况并没那么简单：

  （1）大型建筑物若不利用基础钢筋做为接地体则本身就具有不合理性，因为基础钢筋固有的钢筋量对于雷击产生的热效应有充足的条件，防雷规范认为“整栋建筑物的槽形型、板形、块形基础的钢筋表面积总是能满足接地体钢筋表面积要求”，如GB 50057-2010第4.4.5条，建筑物宜利用钢筋混凝土屋面、梁、柱、基础内的钢筋作为引下线和接地装置。

  （2）虽然提出“不利用建筑物基础接地装置，直接采用热镀锌扁钢作为接地体”，但是钢筋混凝土建筑物柱筋（作为自然引下线）和基础钢筋实际是自然连接的，当引下线直接外引到土壤中的人工接地体时，仍处于浓差电池环境，相当于仍然利用了建筑物基础内钢筋作为接地装置。

  当钢筋混凝土基础的外表面无防腐层或有沥青质防腐层时，宜利用基础内的钢筋作为接地装置；若需要另设人工接地体，推荐在基础防腐层下面的混凝土垫层内敷设人工环形基础接地体，以避免接地体之间出现电位差。

  当钢筋混凝土基础的外表面有高分子防腐层时，可以隔断电化学反应回路，理论上能够使用热镀锌扁钢作为外引人工接地体。

  钢筋混凝土基础的外表面无防护层或有防腐层但不确定其材质（或施工阶段有改动的可能性）时，按照GB 50057-2010建筑物防雷设计规范，建议采用埋在土壤中的铜包钢人工接地体。铜包钢接地体具有钢的刚性和铜的耐腐蚀和抗老化性能，造价大约是纯铜接地体的1/3左右，具有非常好的经济性和适用性。

  对于砖混结构建筑物，通常不利用建筑物内钢筋做为防雷装置，而设置专设引下线并在土壤中设置热镀锌扁钢人工接地体。