pccp管材中预应力钢丝腐蚀研究和探析

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1、PCCP管材中预应力钢丝腐蚀研究和探析　　摘要：长期以来，预应力钢筒混凝土管（PrestressedConcreteCylinderPipe，简称PCCP）中预应力钢丝的腐蚀问题并没有引起人们的足够关注。但是预应力钢丝的腐蚀问题是影响PCCP耐久性的主要因素，如果钢丝因腐蚀而发生破损，将会直接导致PCCP的腐蚀破坏，从而影响整个管道系统的安全运行。文章主要是对PCCP管材中预应力钢丝腐蚀问题进行初步的分析与探讨。关键词：PCCP管材；预应力钢丝；管材腐蚀中图分类号：TG356文献标识码：A文章编号：1009-2374（2013）19

2、-0056-027PCCP作为一种新型的输水刚性管材，它是带有钢筒的高强度混凝土管芯缠绕预应力钢丝，喷以水泥砂浆保护层，采用钢制承插口，同钢筒焊在一起，承插口有凹槽和胶圈，形成了滑动式胶圈的柔性接头，是钢板、混凝土、高强钢丝和水泥砂浆几种材料组成的复合结构，具有钢材和混凝土各自的特性。PCCP具有承受内外压较高、接头密封性好、抗震能力强、施工方便快捷、防腐性能好、维护方便、基本不漏水、经济寿命长等特性，被工程界所关注，能满足城市引水工程、供水工程、大型火力发电厂和核电站的循环水管道工程、大型排水、排污管道工程的要求，尤其适合铺设高工

3、压、大口径长距离的输水管道工程。1PCCP中预应力钢丝腐蚀的影响因素在PCCP管道中，预应力钢丝遭受腐蚀损伤的类型有：应力腐蚀、氢脆、环境因素、杂散电流、碳化作用、氯离子侵蚀等。1.1应力腐蚀的影响应力腐蚀是一种不可预见的脆性断裂现象。对于那些韧性极佳的钢材，也可能会突发性地发生脆断。预应力钢丝的使用条件以及应力腐蚀开裂的条件通常与钢材的持续拉伸应力、冶金敏感性、时间和环境因素有关。1.2氢脆对预应力钢丝的影响氢致开裂是由于应力和氢的协同作用使预应力钢丝的应力腐蚀开裂的敏感性增强，从而导致预应力钢丝的开裂。1.3环境因素对预应力钢丝

4、腐蚀的影响对于埋置在土壤中的PCCP来说，不同地区土壤、水环境、温度的差别比较大，并且所处的环境复杂，地表地下水渗透、生活污水、农业化肥、大气温度等自然和人为因素造成环境污染。1.4杂散电流对预应力钢丝腐蚀的影响一般交流电在混凝土结构中危害不大，但有直流电通过时，若有漏电产生，就会使钢丝与钢筒剧烈腐蚀。1.5CO2对混凝土的碳化作用和对钢丝腐蚀7在有大气存在的情况下，CO2与水泥基体发生反应导致混凝土中的空隙溶液酸化，从而导致钢丝的完全去钝化。具体是空气中的CO2渗入混凝土，与混凝土中的Ca（OH）2进行中和反应：Ca（OH）2+C

5、O2→CaCO3↓+H2O即混凝土的碳化作用，此时，孔溶液中的pH值将为8.5～9，由于钢的钝化膜在pH值小于11.5时就不稳定了，因此当混凝土碳化深度达到钢丝表面时，钝化膜就会破坏。2PCCP中预应力钢丝腐蚀与腐蚀损伤的检测方法2.1目测法肉眼观测的目的就是要了解出了什么问题，损失的范围有多大。在做观测时通常要记载的是时间、日期、气候条件以及肉眼观察到的东西，如水分、盐分的渗入以及凹坑的面积。2.2剥层调查随着腐蚀的进行，腐蚀产物占据了比被蚀钢丝更大的空间，围绕钢丝形成膨胀力，进一步导致钢丝外裹水泥砂浆的开裂。剥层调查的目的就是在

6、开裂明显影响到表面前确定开裂量。2.3水泥砂浆覆盖层测量7PCCP外层水泥砂浆需要一定的厚度才能达到设计要求。砂浆保护层太薄会导致钢丝腐蚀速率加快，腐蚀介质如氯化物、碳酸盐类更容易与钢接触，潮气、氧也会使结构件更易被侵蚀。2.4碳（酸盐）化作用的深度测试由于碳（酸盐）化导致的孔隙中溶液的中性化形成一碳酸盐边界区域，这一区域的pH由12向8过渡。所以将酚酞试剂喷于暴露的新鲜水泥上即可很容易地对碳（酸盐）化进行测试。2.5氯化物量的测试氯化物可能在混凝土拌合前引入，也可能是由环境引入。氯化物的含量测试是通过采取混凝土样品并对其抽取液进行

7、分析获得的。当测试含氯化物量时，往往会引起多少钢丝被去钝化了的问题。2.6混凝土电阻率测试对混凝土电阻率的现场测试现在我们使用的是四探头电阻率仪。2.7电化学电位测量钢丝可能被腐蚀的参数是由测量钢丝（相当于标准参比电极）的电化学电位所得到的。2.8长期腐蚀检测7PCCP的阴极保护中腐蚀检测技术得到应用。它的原理是将控制系统的微处理器通过调制解调器与远方的检测站连接起来。这样就能及时检测电位与电流数据。其优点是可监测PCCP变化的过程。3PCCP中预应力钢丝腐蚀的保护措施3.1两种阴极保护方法阴极保护方法分为牺牲阳极法和外加电流法。牺

8、牲阳极法的特点是不需要外加电源，简单、可靠，虽然阳极材料的用量大，但具有安装费用低，维护工作少、不必检测等优点。牺牲阳极法是用一种腐蚀电位比被保护金属腐蚀电位更负的金属与被保护体组成电偶电池，依靠负电性金属不断腐蚀溶解产生的电流对被保