4.2.2 镀锌钢绞线体系
早期的钢绞线拉索都用光面钢绞线,套管内灌注水泥砂浆作防腐处理,现普遍使用镀锌钢绞线加工成单独的护套钢绞线,大大提高了防腐性能,使拉索的耐久性得到更可靠的保障。拉索主体材料采用镀锌钢绞线,涂覆油脂或石蜡后外包HDPE护套,每根钢丝均做镀锌处理。镀锌钢绞线体系的优点是防腐性能优良,锌层提供的牺牲阳极保护作用,即使在内涂层及护套失效的情况下,也能较长时间保护钢基不受锈蚀,对施工中造成的材料外层防腐体系的破损有较好的弥补作用。
美国德克萨斯大学就斜拉索防腐体系在世界范围内作过调查¨3|,在收集到的意见中,采用镀锌钢绞线+内涂层+HDPE套管的斜拉索防腐体系获得了最高的得分,高于环氧树脂涂层体系的得分,反映了各国桥梁界对斜拉索防腐体系的综合意见,也是镀锌钢绞线体系较完美的防腐能力的体现。镀锌钢绞线为低松弛产品,目前可选择的强度级别有1770,l860MPa2种,本世纪1860MPa级镀锌钢绞线的应用已成为主流。国内采用镀锌钢绞线拉索体系的桥梁有已建成的云南景洪大桥、广东觉石大桥、福建青州大桥、宜昌夷陵大桥、福建漳州战备大桥等,在建的有湖南郴州赤石大桥、武汉二七长江大桥等。
4.2.3 环氧树脂钢绞线体系
这类拉索材料的制作是将PC钢绞线拆股,每根钢丝静电涂覆环氧树脂并熔融同化形成致密涂层。有一些工程设计将环氧树脂涂层钢绞线再涂覆油脂或石蜡,外包HDPE护套。
环氧树脂钢绞线最早由美国开发应用,初期的涂膜厚度最低0.2mm,结果发现易锈蚀、耐久性差,由于没有预期的防腐效果,美国已不再推广使用。新的ASTM A882规定的环氧树脂涂层厚度要求在0.38-1.14mm。日本开发的环氧树脂涂层钢绞线基本沿用了美国的标准,通过实践证明能满足体外索的应用要求,在日本体外索上的应用仅次于透明波纹管灌浆技术。
环氧树脂钢绞线体系的优点是具有优良的防腐能力。由于每根钢丝及间隙均匀喷涂了环氧树脂,实现了钢丝与大气(腐蚀介质)的隔绝,环氧树脂稳定的化学性能提供了良好的物理保护。盐雾试验中环氧树脂涂层的耐蚀性远大于镀锌层,是氯离子或盐分含量相对较高的环境理想的防腐材料,在德克萨斯大学收集的意见中,环氧树脂钢绞线体系的得分仅次于镀锌钢绞线体系,其综合防腐能力在桥梁界有较高的声誉。
环氧树脂钢绞线体系的缺点是制造过程难度大、成本高。目前国内能生产环氧树脂涂层钢绞线的厂家很少,特别是满足ASTM A882标准要求的厂家更少,选择余地很小。施工中的专业化要求也很高。
环氧树脂钢绞线使用中要特别注意:
(1)环氧树脂钢绞线在制作过程中,拆股再合股会破坏绞线的屈服强度和松弛性能,特别是松弛损失会增加约2.5倍,而松弛损失2.5%以下的绞线经过环氧树脂涂覆后会升至4.0%以上,这对设计中采用低松弛材料的工程会有影响。要保证最终成品较小的松弛损失,喷涂环氧前的钢绞线必须是超低松弛(松弛损失小于1.5%)钢绞线,这就需要绞线厂生产时特制,非绞线生产厂购进绞线加工会有困难。
(2)环氧树脂钢绞线优良的防腐性能建立在环氧涂层无破损或开裂的基础上,如果环氧树脂涂层质量不佳或运输、施工中发生难以发现的破损,由于环氧树脂提供的是物理防护,无阴极保护作用,破损或开裂处会成为腐蚀的薄弱环节,此处与光面钢绞线无异,会大大影响结构的耐久性。
(3)环氧树脂钢绞线锚同时因环氧涂层的存在,会影响锚固效率系数,一般要与专门开发的锚具配套使用,而且要由专业人员施工,而围内工程实例刚开始,从锚具到施工技术的成熟性有待检验,首次使用时有一定风险。
(4)环氧涂层在紫外线作用下易老化。因成本关系,环氧树脂钢绞线在使用中一般不再有其他防护,涂层老化是对结构安全的一大隐患,也是日本桥梁中慎用环氧绞线的主要原因。
4.2.4 护套钢绞线的应用
3种护套钢绞线体系各有优势,PC钢绞线体系相对成本较低,技术成熟,工程造价低;镀锌钢绞线体系相对成本较高,技术成熟,腐蚀较严重的环境中有明显优势;环氧树脂钢绞线体系相对成本较高,腐蚀严重特别是海洋性气候的环境中具有独特的优势,国内属新兴技术,其有效性有待检验。在国外PC钢绞线体系用得多一些,国内镀锌钢绞线体系和PC钢绞线体系应用相对多一些,环氧树脂钢绞线体系在国外一些沿海地区已有应用,国内目前有少量工程上采用了环氧钢绞线体系。
就国内的整体情况而言,镀锌钢绞线体系是首选的防腐体系,该产品在国内的生产已有10年以上的历史,技术成熟,成本适中,并已成功地在许多斜拉桥拉索和桥面箱梁体外索(广东觉石桥、宜昌夷陵桥)上获得应用,在建的湖南郴州赤石大桥、武汉二七长江大桥也设计采用镀锌钢绞线,市场前景看好,综合优势明显。
5 结语
预应力钢绞线防腐体系的有效性关系到结构的耐久性,根据工程所处的环境选择合适的结构形式和防腐形式可以兼顾经济性和耐久性。
(1)先张预应力混凝土结构,在轻微腐蚀环境中可以直接使用光面PC钢绞线,腐蚀严重或者有氯离子的环境可以选择环氧树脂涂层钢绞线。
(2)后张灌浆体内索的应用要慎重,除非有可靠的灌浆技术和措施;无黏结形式是较理想的后张预应力结构防腐方式,但要处理好锚固端的密封防腐。
(3)缓黏结钢绞线体系兼有黏结与无黏结的优点,是追求结构耐久性时考虑的理想材料。
(4)体外索(拉索)是桥梁建设中重要的结构形式,它有施工、监测、维修更换方面的优势,一般腐蚀环境选择PC预应力钢绞线+内涂层+HDPE套管的方式,腐蚀严重(如氯离子)的环境选择镀锌钢绞线(或环氧树脂涂层钢绞线)+内涂层+HDPE套管的方式。
预应力钢绞线的防腐措施(三)
发布时间:2011年10月05日 点击数:
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