采用钢绞线的预应力结构中,钢绞线(束)是关键的承载构件,其防腐直接关系到结构的耐久性和安全性。许多工程因钢材锈蚀而被破坏,维修费用大大超过于海岸、跨海工程而言,氯盐腐蚀的严重性不能忽视,必要的防腐措施是工程设计时必须考虑的内容。
经过多年的探索,预应力钢绞线的防腐体系得到了发展。已开发的钢绞线防腐体系有灌浆保护、镀(涂)层保护、多层复合保护等,适合各种结构形式的预应力体系。
1 先张混凝土结构的防腐
先张混凝土结构采用光面钢绞线作预应力筋,由于钢绞线材料采用高碳钢,索氏体化处理后铁素体和渗碳体的片层间距较小,有更多、分布更广的渗碳体充当腐蚀微电池的阴极,因此,在非氧化型酸溶液中,钢绞线容易发生全面腐蚀,其腐蚀速率相对中、低碳钢更快,抗腐蚀性能较差。其防腐主要依靠混凝土保护层的保护,一般环境下保护层的厚度不低于3cm,欧洲有些国家设计要求4cm以上,但过大的保护层会加大构件的尺寸,因而光面钢绞线只能在无腐蚀或轻微腐蚀的环境中使用。
先张法的钢绞线被直接埋置在混凝土中,保持钢绞线不腐蚀的基本条件是原始碱度不变(或pH不小于9),以及混凝土中钢绞线附近的空隙空间不超过14%。氯化物会引起钢的氢脆,因此在美国混凝土中氯离子的质量限制在混凝土总质量的0.014%-0.025%范围内。在腐蚀环境中,特别是海洋性环境中的先张混凝土结构,应选用环氧涂层预应力钢绞线。为了增加环氧涂层与混凝土的结合力,涂覆涂层时,可在涂层表面嵌入砂粒。由于环氧涂层钢绞线生产难度较大,国内仅有少数厂家能生产高质量的产品,成本较高,而且存在一些影响使用的问题,所以环氧涂层钢绞线只在腐蚀特别严重的环境中使用。
2 后张混凝土结构的防腐
后张混凝土结构的防腐方式主要有预制管道灌浆保护和无黏结保护。
2.1 灌浆保护
在早期的工程中,后张施工灌浆保护的预应力结构得到广泛使用,但由于灌浆存在密实性差和不充分等问题,致使灌浆预应力结构受到质疑。通过先进的测试手段检测,证实了人们的担心。根据日本道路建设公团的数据,用X射线对灌浆预应力结构进行探测,仅有30%的结构灌浆密实,30%左右完全是空的,40%的部位勉强灌满,因而灌浆体内索在日本不受欢迎。
灌浆保护虽有一定的局限性,但由于成本低、操作简单,在很多防腐要求不太高的场合得到应用,是桥梁及建筑结构上应用最多的防腐方式。
2.2 无黏结保护
无黏结钢绞线是专门为后张结构和施工开发生产的产品。在普通钢绞线上涂上防腐油脂,外包高密度聚乙烯(禁止使用聚氯乙烯),施工中免去了预制管和灌浆,在混凝土浇注前预先无张力布筋,养护后再作预应力张拉,由于塑料管中有充足的油脂,张拉时绞线与塑料管产生相对位移,完成张拉操作。
预应力锚索在拉应力状态下长期处于围岩、土壤中,且大多数要穿过地层破碎带或软弱夹层,工作环境比较恶劣,往往受到地下水、气体湿度和岩石成分的影响。这类腐蚀有电化学腐蚀、应力腐蚀、化学腐蚀和生物腐蚀等,因此实际使用中,无黏结钢绞线发生的腐蚀几乎都是由锚同端密封不当造成的。
在后张混凝土结构服役过程中,塑料护套和防腐油脂将钢绞线与混凝土及周围介质隔开,起到良好的保护作用,只要注意锚同端的防腐处理,无黏结保护是一种具有良好防腐性能的技术。
预应力钢绞线的防腐措施(一)
发布时间:2011年09月19日 点击数:
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