谈预应力钢丝和钢绞线的防腐镀（涂）层

    摘要:预应力钢绞线在高压力状态下服役,应力腐蚀将直接影响其使用寿命从而影响建筑工程的寿命。叙述了预应力钢绞线及其防腐种类,通过各种防腐镀(涂)层的概要分析认为:从建筑工程的安全角度出发,目前国内应用光面钢绞线,无粘结钢绞线,镀锌钢绞线必须由制造厂、设计、施工等多方面严加控制。才能确保工程质量万无一失。

    关键词: 预应力钢绞线 防腐

    金属腐蚀给国民经济带来的损失是相当惊人的,据统计,每年世界上由于腐蚀而报废的金属材料相当于年产量的1/3.更重要的是金属腐蚀而造成构件破坏的价值和影响,远比金属本身价值大得多。预应力钢材是在应力和腐蚀复合作用下的应力腐蚀(属电化腐蚀范畴),其特点是在金属内部先形成裂纹,内裂纹发生后便形成应力集中,加速裂纹的发展。因此预应力钢丝和钢绞线用钢的防腐是至关工程质量寿命的重大问题,影响应力腐蚀的因素主要由内外两种组成,诸如金属的成分和状态,载荷的性质和大小,金属应力的周围条件和介质的物化特性等。从钢材的内部条件上,要求该类钢材必须经过炉外精炼,已纳入YB/T146-1998的标准条款,并在疏、磷、铜杂质含量上加以严格控制,在盘条的表面缺陷上也加以严格控制。本文仅从金属伪外界防腐条件加以分析,并要求确实可行的防腐措施,以减少预应力钢材因腐蚀造成先期失效而带来的巨大损失。

    一、预应力钢材的防腐镀(涂)层钢材总是在腐蚀介质的条件下服役,因此隔离(或减缓)钢基的介质腐蚀是钢材生产厂的义不容辞的职责。按保护层的种类,可分为非金属保护层(称为涂层),化学保护层和金属保护层(称为镀层)三类。

    1.非金属保护涂层预应力钢材的非金属涂层主要有塑料,环氧树脂和防腐油脂三种,由于其工艺装备比较简单,投资低,易于上马。但非金属涂层的抗老化问题尚未解决,且其力学性能较金属镀层低得多。因此,应用范围受到限制。

    2.化学保护层通过化学法,在金属表面形成保护层,如锌层的钝化、铝层的氧化。铁基的磷化等。该类保护层往往不是作为单一的钢材保护层,而是与金属镀层兼并使用。

    3.金属保护镀层在电化腐蚀中,处于阳极的金属首先被溶解,为此在钢丝表面镀以较铁活泼的金属,如锌、铝等。在腐蚀介质的环境中,使锌首先被溶解而保护铁基,称为阳极镀层保护。阴极保护(如镀锡)在预应力钢材极少应用。由于镀锌(或锌-铝合金)在金属防腐中具有良好的结果和成熟的工艺装备。因此也被预应力钢材广泛使用。鉴于预应力构件的"氢脆"争议,曾一度推广受阻,直到1992年12月,国际预应力联合会专业委员会(E.I.P)报告[1],才作定论,继而法国于1993年12月颁布了国际上第一个产品标准,预应力热镀锌圆钢丝和钢绞线(NFA35-035)确定以热镀锌作为唯一的镀层方法,我国相继于1997年颁布了桥梁缆索用热镀锌钢丝标准(GB/T17101-1997)。使我国预应力钢材防腐技术进入国际先进水平行列。

    二、预应力钢绞线的防腐镇(涂)层及初步分析预应力钢绞线由单根钢丝捻制而成,镀层钢绞线是由镀层钢丝捻制而成。因此对于单根钢丝的防腐镀(涂)层不另作分析。仅对钢绞线分析后可覆盖钢丝的范围。

    1.光面钢绞线的防腐分析光面钢绞线作为最早推广的预应力建筑钢材,已在国际上得到广泛应用。我国在近十年内才得到迅速发展。与传统的钢筋混凝土一样,是把应力从混凝土结构转移到钢结构上来,以至钢也被认为是混凝土的一个组成部分。而钢与混凝土的结合就是通过钢材表面握裹足够数量的混凝土来获得的,简单地增加钢承载的横断面,并不会使承载握裹面积相应增加。而预应力混凝土是充分利用混凝土抗压性能是抗拉性能十倍的优点,把其抗拉载荷转移到抗压载荷上来的一种优良设计方法,因而其应用迅速发展。

    预应力钢筋中预应力产生有先张法和后张法两种,用先张法的钢绞线,被直接埋置在混凝土中,因握裹在无腐蚀元素的环境中,并且具有有效覆盖保护层,就不大可能出现有关腐蚀问题。但基本条件是保持原始碱度不变(或pH值不小于9)。这就要求在钢筋附近的孔隙空间不超过14%及混凝土具有合适的覆盖保护层。该资料还指出了混凝土中的氯化物会弓愧钢的氢脆,目前美国氯离子的含量限

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