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1、第33卷第3期冶金矿山设计与建设2001年5月Metalminedesignandconstruction13文章编号:1004-1273(2001)03-0013-04锚杆的锈蚀与防护杜或(鞍钢矿业公司齐大山扩建指挥部,辽宁鞍山114001)摘要:对锚杆锈蚀原理进行了分析,并探讨了锚杆在岩土加固过程中所采用的工程防护措施。关键词:锚杆锈蚀;化学原电池;防护;灌浆中图分类号:TU503文献标识码:ACorrosionofanchorboltanditsprotectionDUYuAbstract:Thecorros
2、ionprincipleofanchorboltwasanalyzed,andtheen-gineeringprotectionmeasuresadoptedinrockandsoilreinforcementprocessfortheanchorboltwerealsodiscussed.Keywords:corrosionofanchorbolt;chemicalprimarycell;protection;grouting的任何附加支护称为永久支护(二次支护)。为了1前言保证岩土工程服务周期内的稳定,锚杆锈蚀
3、与防锚杆加固是各种土木工程和采矿工程中岩护问题尤为重要,必须深入研究。土开挖加固的一种最有效和最经济的方法之一。2锚杆锈蚀原理分析工程实践证明,除了极软弱、破碎的岩体中开挖的岩石工程外,锚杆加固技术可以用于几乎全部众所周知,工程结构或结构构件的使用期限[1,2]岩土工程加固。受三个主要因素:锈蚀、疲劳和磨损。对锚杆岩土工程是通过人工手段调动和利用岩土来说,后两个问题就不那么重要。然而,锈蚀是固有强度实现岩土体自支撑的岩土层控制方法。很重要的,因为所有的金属都会锈蚀,并且锈蚀岩石加固中最常用的方法是安装预应力锚杆(锚
4、的严重性取决于金属所处于的自然环境[3]。金属索),由于在安装的同时对岩土体施加作用力,又发生锈蚀的原理很简单:大多数金属都是由它们称这种加固方式为主动支护。利用人为措施增加的氧化物加工制成的,因此,其稳定性能就比它岩土体强度而安设的支护,称之为临时支护(一的天然状态要差些。如果环境条件适当,金属就次支护),一次支护(包括“支护”和“加固”两方试图还原它的氧化物状态,即发生锈蚀。面)可以是达到岩土工程稳定所需支护的一部H2O金属+O2金属(OH)(1)分,也可能是其全部。在临时支护完成的后所做这种化学反应导致了金属
5、的损失,且水和氧转化成氢氧离子;此外电子从金属中迁移生成氢收稿日期:2001-03-26作者简介:杜或(1966-),男,山西朔州人,鞍钢矿业氧离子;而金属离子则迁移到含水的电解质中。公司工程师,学士,主要从事建筑施工工作。出现金属损失区域是阳极,氧和水转移变成离子14冶金矿山设计与建设第33卷第3期的区域是阴极(如图1)。在阳极:铁离子进入溶液;在阴极:氢氧化钠溶液界面上生成氢氧离子--H2O+O+2e2(OH)(2)阳极区和阴极区的产物在图1中处相图2不同形式锈蚀的形态遇,形成氢氧化铁。区大到相等时出现,这种
6、锈蚀较均匀。锈蚀后产++-Fe+2(OH)Fe(OH)2(3)生一种大致连续的膜从而阻抑金属表面进一步侵蚀。(2)局部锈蚀出现在有独立的锈蚀电池的地方。这是由金属表面形成各个双金属电池构造的电位差引起的,见图3。这种局部侵蚀与金属面上防护涂料和防护氧化膜的局部破裂有关,结图1原电池锈蚀原理图果形成了孔穴和裂缝,从而导致锈蚀。这种锈蚀这种电池反应可能以多方式形成,例如锚杆也可能是严重的,特别是有诸如氯化物侵蚀性离埋在地下,当穿过两种土壤时,锈蚀就可能发生。子的地方。2.1锈蚀产生的充要条件土和岩石的化学性能及其随时间
7、可能发生的变化都是非常复杂的,而且目前人们仅能局部了解它[4]。预应力锚杆的锈蚀是一种电解现象,图3双金属电池示意图这里,电解质与阳极和阴极相互作用,两极都有(3)氢膜或加荷引起的锈蚀,在拉伸或弯曲正的金属键。锈蚀要发生,在阴极和阳极同时出作用下促成裂缝构造的腐蚀是材料加荷与局部现反应。锈蚀速率受流动电流大小控制。腐蚀相结合的结果,这两个因素起作用就可以引(1)如果两种金属以化学方式接触,那么,起比它们分别作用影响的总和要大得多的破坏。电化学就会因各个金属的电位上差值而建立、组这个机理很复杂,但可作理想化解释,局部
8、锈蚀成一个化学原电池。阳极金属就出现锈蚀。的影响实在金属表面产生孔穴或凹槽,这些构件(2)锚杆表面存在不均匀性的地方,例如局受到拉伸或弯曲荷载时,在这些孔穴和凹槽的尖部损伤,就产生不同的电位差,于是形成微型原锐处就形成了应力集中,它导致裂缝的开展并形电池。成新的锈蚀作用。裂缝开展继续下去,直至断面(3)在锚杆防护层间断处,一般可能产生原减小而导致锚杆破坏。电
