桥梁斜拉索防腐蚀问题及对策研究

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1、钢锚固件是斜拉桥的关键承重构件,由于斜拉索主要受到海洋性气体以及山区潮湿气候等侵蚀性环境的影响,必须对腐蚀加以防护。现在我国主要采用镀锌钢丝外面热挤高密度聚乙烯(HDPE)护套的生产工艺，此工艺即钢索镀锌(或环氧涂层钢绞线)+油脂(或石蜡)+单根钢索热挤聚乙烯防护层+整体索外包聚乙烯防护套。目前，热镀锌稳定化处理作为基本防护措施，有诸多缺陷：（1）锌质软，因碰撞、划伤而露出钢基，使钢索直接受到侵蚀性环境的腐蚀。（2）锌属于活泼金属，易被酸性物质损耗。（3）高碳钢丝热镀锌时，钢丝的机械性能变差，强度、弯曲值、扭转次数略有降低。钢结构的腐蚀正在给世界各国的国民经济带来巨大损

2、失，我国2001年因腐蚀造成的损失达4979亿元，相当于国民经济总产值的5%，而且钢结构由于腐蚀造成的事故危及到结构的安全运行，所以钢结构的防腐显得尤为重要。目前的防腐措施主要有涂层防护、浸喷金属层（锌、铝、合金、不锈钢等）、电化学防护技术及环境控制。足尺试验模型由斜拉索模型主体、混凝土锚固基座两部分组成。试验模型主体是按适当的尺寸从结构中截取出锚固区模型高度的取值，保证模型与实桥结构的受力状态一致，并且采用了与实际结构等效的连接方式，使之加力方向与实际方向一致[1]。其中对组成拉索的高碳钢丝，先进行单根钢丝的热镀镍表面防腐处理，然后向已做处理的钢丝表面涂抹石蜡憎水涂料

3、，再将钢丝汇集成平行钢丝索绞合成型，最后整体索外包聚乙烯防护套。复杂腐蚀环境如氯盐侵蚀、碳化、温度和干湿交替等综合作用对斜拉索钢锚固点的影响较难确定。由于斜拉索锚固点的自然腐蚀较慢，为了在较短时间内获得期望的试验效果，采用加速腐蚀的方法,即将样品放入盐雾腐蚀试验箱，以地区酸雨年平均组成为标准，配制模拟酸雨溶液，并且对试件施加激振力来模拟实际动荷载。第一阶段：取三组完全相同的等数量的钢丝，采用热镀技术对每组钢丝进行表面防腐处理（其中两组试件分别为进行热镀镍和锌元素，其余一组表面不做任何处理），然后向已做处理的钢丝表面涂抹憎水材料，再将钢丝汇集成平行钢丝索,绞合成型，最后在

4、绞合成型的索外包聚乙烯防护套。第二阶段：浇筑边长为150mm的标准立方体试件若干，并将三组已绞合成型的斜拉索分别浇筑在内，在标准养护条件下（温度（20±3）℃,相对湿度不小于90％）养护28d,然后将所有试件放入同一腐蚀环境（即盐雾腐蚀试验箱），进行加速腐蚀，并且对试件施加激振力来模拟实际动荷载。第三阶段：每天定时对每组试件取样，进行金相分析和强度试验，记录整理数据。然后根据这些试验数据来分别给出每组试样腐蚀程度和强度极限随试验时间的变化曲线。镍在潮湿空气中表面可形成致密的氧化膜,能阻止其进一步氧化。镍能耐氟、碱、盐水和很多有机物质的腐蚀，在稀酸中缓慢溶解，强硝酸能使镍

5、表面钝化而具有抗蚀性。所以，热镀镍防腐涂层非常适用于桥梁所处海洋性气候的环境，用镍替代锌既可增强防腐效果，又可大量减少用量，降低成本。由于盐雾加速腐蚀实验和自然暴露腐蚀的腐蚀规律相同，并具有相同的腐蚀产物，由实验室短期加速腐蚀试验模拟户外大气腐蚀行为，运用试验结果来推测户外长期暴露实验结果，进而预测材料及防护层的大气腐蚀寿命，以此取代大气腐蚀暴露试验具有重要的实际意义。[2]这为本课题对钢锚固点的腐蚀研究提供了方便。斜拉索锚固点处在预应力的作用下，锚固区受力复杂且局部应力集中现象明显，是疲劳破坏和应力破坏的薄弱环节，[3]容易造成断丝破坏。故在盐雾加速腐蚀环境中，通过对

6、试件施加激振力模拟实际环境中由于动载产生的应力腐蚀对钢锚固点的破坏过程，还原斜拉索日常工作状态所受到的疲劳腐蚀，为准确地预测桥梁使用寿命提供必要条件。元素替换法：锌作为热镀元素本身存在缺陷，如果采用其它防腐性能优越于锌的元素，则可能避免热镀锌带来的问题，使斜拉索的防腐性能得到提升。本课题拟用热镀镍代替目前工程中广泛使用的热镀锌，从而更好地提高防腐性能，增强结构的安全性。