4.2.2 鍍鋅鋼絞線體系
早期的鋼絞線拉索都用光面鋼絞線,套管內灌注水泥砂漿作防腐處理,現普遍使用鍍鋅鋼絞線加工成單獨的護套鋼絞線,大大提高了防腐性能,使拉索的耐久性得到更可靠的保障。拉索主體材料采用鍍鋅鋼絞線,涂覆油脂或石蠟后外包HDPE護套,每根鋼絲均做鍍鋅處理。鍍鋅鋼絞線體系的優點是防腐性能優良,鋅層提供的犧牲陽極保護作用,即使在內涂層及護套失效的情況下,也能較長時間保護鋼基不受銹蝕,對施工中造成的材料外層防腐體系的破損有較好的彌補作用。
美國德克薩斯大學就斜拉索防腐體系在世界范圍內作過調查¨3|,在收集到的意見中,采用鍍鋅鋼絞線+內涂層+HDPE套管的斜拉索防腐體系獲得了最高的得分,高于環氧樹脂涂層體系的得分,反映了各國橋梁界對斜拉索防腐體系的綜合意見,也是鍍鋅鋼絞線體系較完美的防腐能力的體現。鍍鋅鋼絞線為低松弛產品,目前可選擇的強度級別有1770,l860MPa2種,本世紀1860MPa級鍍鋅鋼絞線的應用已成為主流。國內采用鍍鋅鋼絞線拉索體系的橋梁有已建成的云南景洪大橋、廣東覺石大橋、福建青州大橋、宜昌夷陵大橋、福建漳州戰備大橋等,在建的有湖南郴州赤石大橋、武漢二七長江大橋等。
4.2.3 環氧樹脂鋼絞線體系
這類拉索材料的制作是將PC鋼絞線拆股,每根鋼絲靜電涂覆環氧樹脂并熔融同化形成致密涂層。有一些工程設計將環氧樹脂涂層鋼絞線再涂覆油脂或石蠟,外包HDPE護套。
環氧樹脂鋼絞線最早由美國開發應用,初期的涂膜厚度最低0.2mm,結果發現易銹蝕、耐久性差,由于沒有預期的防腐效果,美國已不再推廣使用。新的ASTM A882規定的環氧樹脂涂層厚度要求在0.38-1.14mm。日本開發的環氧樹脂涂層鋼絞線基本沿用了美國的標準,通過實踐證明能滿足體外索的應用要求,在日本體外索上的應用僅次于透明波紋管灌漿技術。
環氧樹脂鋼絞線體系的優點是具有優良的防腐能力。由于每根鋼絲及間隙均勻噴涂了環氧樹脂,實現了鋼絲與大氣(腐蝕介質)的隔絕,環氧樹脂穩定的化學性能提供了良好的物理保護。鹽霧試驗中環氧樹脂涂層的耐蝕性遠大于鍍鋅層,是氯離子或鹽分含量相對較高的環境理想的防腐材料,在德克薩斯大學收集的意見中,環氧樹脂鋼絞線體系的得分僅次于鍍鋅鋼絞線體系,其綜合防腐能力在橋梁界有較高的聲譽。
環氧樹脂鋼絞線體系的缺點是制造過程難度大、成本高。目前國內能生產環氧樹脂涂層鋼絞線的廠家很少,特別是滿足ASTM A882標準要求的廠家更少,選擇余地很小。施工中的專業化要求也很高。
環氧樹脂鋼絞線使用中要特別注意:
(1)環氧樹脂鋼絞線在制作過程中,拆股再合股會破壞絞線的屈服強度和松弛性能,特別是松弛損失會增加約2.5倍,而松弛損失2.5%以下的絞線經過環氧樹脂涂覆后會升至4.0%以上,這對設計中采用低松弛材料的工程會有影響。要保證最終成品較小的松弛損失,噴涂環氧前的鋼絞線必須是超低松弛(松弛損失小于1.5%)鋼絞線,這就需要絞線廠生產時特制,非絞線生產廠購進絞線加工會有困難。
(2)環氧樹脂鋼絞線優良的防腐性能建立在環氧涂層無破損或開裂的基礎上,如果環氧樹脂涂層質量不佳或運輸、施工中發生難以發現的破損,由于環氧樹脂提供的是物理防護,無陰極保護作用,破損或開裂處會成為腐蝕的薄弱環節,此處與光面鋼絞線無異,會大大影響結構的耐久性。
(3)環氧樹脂鋼絞線錨同時因環氧涂層的存在,會影響錨固效率系數,一般要與專門開發的錨具配套使用,而且要由專業人員施工,而圍內工程實例剛開始,從錨具到施工技術的成熟性有待檢驗,首次使用時有一定風險。
(4)環氧涂層在紫外線作用下易老化。因成本關系,環氧樹脂鋼絞線在使用中一般不再有其他防護,涂層老化是對結構安全的一大隱患,也是日本橋梁中慎用環氧絞線的主要原因。
4.2.4 護套鋼絞線的應用
3種護套鋼絞線體系各有優勢,PC鋼絞線體系相對成本較低,技術成熟,工程造價低;鍍鋅鋼絞線體系相對成本較高,技術成熟,腐蝕較嚴重的環境中有明顯優勢;環氧樹脂鋼絞線體系相對成本較高,腐蝕嚴重特別是海洋性氣候的環境中具有獨特的優勢,國內屬新興技術,其有效性有待檢驗。在國外PC鋼絞線體系用得多一些,國內鍍鋅鋼絞線體系和PC鋼絞線體系應用相對多一些,環氧樹脂鋼絞線體系在國外一些沿海地區已有應用,國內目前有少量工程上采用了環氧鋼絞線體系。
就國內的整體情況而言,鍍鋅鋼絞線體系是首選的防腐體系,該產品在國內的生產已有10年以上的歷史,技術成熟,成本適中,并已成功地在許多斜拉橋拉索和橋面箱梁體外索(廣東覺石橋、宜昌夷陵橋)上獲得應用,在建的湖南郴州赤石大橋、武漢二七長江大橋也設計采用鍍鋅鋼絞線,市場前景看好,綜合優勢明顯。
5 結語
預應力鋼絞線防腐體系的有效性關系到結構的耐久性,根據工程所處的環境選擇合適的結構形式和防腐形式可以兼顧經濟性和耐久性。
(1)先張預應力混凝土結構,在輕微腐蝕環境中可以直接使用光面PC鋼絞線,腐蝕嚴重或者有氯離子的環境可以選擇環氧樹脂涂層鋼絞線。
(2)后張灌漿體內索的應用要慎重,除非有可靠的灌漿技術和措施;無黏結形式是較理想的后張預應力結構防腐方式,但要處理好錨固端的密封防腐。
(3)緩黏結鋼絞線體系兼有黏結與無黏結的優點,是追求結構耐久性時考慮的理想材料。
(4)體外索(拉索)是橋梁建設中重要的結構形式,它有施工、監測、維修更換方面的優勢,一般腐蝕環境選擇PC預應力鋼絞線+內涂層+HDPE套管的方式,腐蝕嚴重(如氯離子)的環境選擇鍍鋅鋼絞線(或環氧樹脂涂層鋼絞線)+內涂層+HDPE套管的方式。
預應力鋼絞線的防腐措施(三)
發布時間:2011年10月05日 點擊數:
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