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预应力钢丝和钢绞线的防腐镀(涂)层
  来源:钢绞线厂家 发布时间:2018-09-29 07:58 阅读:次 【字体:

预应力钢绞线在高压力状况下执役,应力腐蚀将直接影响其运用寿数然后影响修建工程的寿数。叙说了预应力钢绞线及其防腐品种,经过各种防腐镀(涂)层的概要剖析以为:从修建工程的安全视点动身,现在国内运用光面钢绞线,无粘结钢绞线,镀锌钢绞线有必要由制作厂、规划、施工等多方面严加操控。才干保证工程质量万无一失。

  关键词: 预应力钢绞线 

  金属腐蚀给国民经济带来的丢失是适当惊人的,据统计,每年世界上因为腐蚀而作废的金属资料适当于年产量的1/3.更重要的是金属腐蚀而构成构件损坏的价值和影响,远比金属自身价值大得多。预应力钢材是在应力和腐蚀复合作用下的应力腐蚀(属电化腐蚀领域),其特点是在金属内部先构成裂纹,内裂纹发作后便构成应力集中,加快裂纹的发展。因此预应力钢丝和钢绞线用钢的防腐是至关工程质量寿数的严峻问题,影响应力腐蚀的要素首要由表里两种组成,比如金属的成分和状况,载荷的性质和巨细,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,要求该类钢材有必要经过炉外精粹,已归入YB/T146-1998的标准条款,并在疏、磷、铜杂质含量上加以严厉操控,在盘条的外表缺点上也加以严厉操控。本文仅从金属伪外界防腐条件加以剖析,并要求的确可行的防腐办法,以削减预应力钢材因腐蚀构成先期失效而带来的巨大丢失。

  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执役,因此阻隔(或减缓)钢基的介质腐蚀是钢材出产厂的义无反顾的责任。按维护层的品种,可分为非金属维护层(称为涂层),化学维护层和金属维护层(称为镀层)三类。

  1.非金属维护涂层预应力钢材的非金属涂层首要有塑料,环氧树脂和防腐油脂三种,因为其工艺配备比较简略,出资低,易于上马。但非金属涂层的抗老化问题没有解决,且其力学功能较金属镀层低得多。因此,运用规模受到约束。

  2.化学维护层经过化学法,在金属外表构成维护层,如锌层的钝化、铝层的氧化。铁基的磷化等。该类维护层往往不是作为单一的钢材维护层,而是与金属镀层吞并运用。

  3.金属维护镀层在电化腐蚀中,处于阳极的金属首先被溶解,为此在钢丝外表镀以较铁生动的金属,如锌、铝等。在腐蚀介质的环境中,使锌首先被溶解而维护铁基,称为阳极镀层维护。阴极维护(如镀锡)在预应力钢材很少运用。因为镀锌(或锌-铝合金)在金属防腐中具有杰出的成果和成熟的工艺配备。因此也被预应力钢材广泛运用。鉴于预应力构件的"氢脆"争议,曾一度推行受阻,直到1992年12月,世界预应力联合会专业委员会(E.I.P)陈述[1],才作定论,继而法国于1993年12月公布了世界上第一个产品标准,预应力热镀锌圆钢丝和钢绞线(NFA35-035)断定以热镀锌作为仅有的镀层办法,我国相继于1997年公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能进入世界先进水平行列。

  二、预应力钢绞线的防腐镇(涂)层及开始剖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。因此关于单根钢丝的防腐镀(涂)层不另作剖析。仅对钢绞线剖析后可掩盖钢丝的规模。

  1.光面钢绞线的防腐剖析光面钢绞线作为最早推行的预应力修建钢材,已在世界上得到广泛运用。我国在近十年内才得到敏捷发展。与传统的钢筋混凝土相同,是把应力从混凝土结构转移到钢结构上来,以致钢也被以为是混凝土的一个组成部分。而钢与混凝土的结合就是经过钢材外表握裹满意数量的混凝土来取得的,简略地添加钢承载的横断面,并不会使承载握裹面积相应添加。而预应力混凝土是充分利用混凝土抗压功能是抗拉功能十倍的长处,把其抗拉载荷转移到抗压载荷上来的一种优秀规划办法,因此其运用敏捷发展。

  预应力钢筋中预应力发作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,而且具有有用掩盖维护层,就不大可能呈现有关腐蚀问题。但基本条件是坚持原始碱度不变(或pH值不小于9)。这就要求在钢筋邻近的孔隙空间不超越14%及混凝土具有合适的掩盖维护层。该资料还指出了混凝土中的氯化物会弓愧钢的氢脆,现在美国氯离子的含量约束在混凝土分量的0.014%~0.025%[2]。

  后张法的预应力钢绞线现一般有两种办法:一是把钢筋刺进一个预制管中,进行预应力张拉,接着再将维护性资料(一般用砂浆)填充孔道和密封锚固端。二是选用无粘结钢绞线(后作剖析),就预制管中刺进钢绞线的后张法而言,其腐蚀事端一般与在有腐蚀介质环境中施工有关。环境和轻型填料中的硫化物,填充砂浆中的氯化物、填充砂浆孔隙空间过大,锚固端密封不实,都是构成腐蚀损坏的隐患。一切这些,已引起国内学者的满意注重。呼吁要加强预应力技能职业的办理,标准预应力工程商场,拟定出行之有用的预应力工程施工和设备资料出产的职业规章制度,以及资质同意的规则,以保证工程质量,防止严峻事端的发作[3].就当前光面钢绞线直径偏面减小的误导倾向,提出咱们的看法,供各方工程建设人员沉思。对制作厂来讲,跟着质料结构的改进,负误差出产已不是制作厂的技能水平问题。即便1860MPa的φ15.24mm钢绞线,削减到φ15.lmm,其米重仅削减1.8%,但对工程质量的隐患是无可估计的,因为高强度钢绞线是在高应力腐蚀的条件下执役,加大预应力钢材的断面是工程安全办法之一,美国ASTMA416-94a规则,强度级别从1720MPa进步到1860Mpa

  2.无粘结钢绞线的防腐剖析无粘结钢绞线作为后张法预应力钢筋运用,是世界上较新运用的技能。它是在浇注混凝土前预先安装在张拉方位的无粘结钢筋束。维护后再作预应力张拉,使混凝土构成预先的压应力,因钢绞线与混凝土之间被润滑脂与塑料所阻隔,经过钢绞线与混凝土直接粘结的塑料护套相对位移,完成张拉的操作,润滑脂为这种位移提供方便,使钢绞线与混凝土元粘结而命名。因为张拉的锚固端有必要铲除塑料与润滑脂,其露出端也就成了腐蚀的严峻突破口。

  据1982年调查陈述,美国每年运用20万吨预应力钢材而言,40%的事端发作在选用后张法露出在用盐消除冰冻而构成的高浓度氯化物环境的结构上。环境中硫化物会引起钢筋耐性下降。构成无粘结钢绞线腐蚀的首要原因是混凝土用来关闭锚具和修补破损面专用灰浆中存有氯化钙。所以提出四条维护办法:无粘结加工前防止钢绞线腐蚀,选用杰出的防潮润滑脂、选用高密度聚乙稀(或聚丙稀),钢束出入口有必要开槽的当地,运用砂浆填满,接着用树脂粘合剂涂覆密封,砂浆中不能有氯化物,硫化物或其他有害物质。作者对几百根受腐蚀钢绞线剖析标明,简直一切的腐蚀都是因为锚固端密封不妥,氯化物和硫化物环境或塑料封口损坏所形成的[2]我国无粘结钢绞线的运用时刻较晚,建设部JG3006-93,JG3007-93对无粘结钢筋和油脂都作了具体规则,基本能满意世界上对该类产品的防腐要求。但在施行过程中,就FIP提出的四条办法中,三条与制作厂有关(一条与施工方有关)的条件加以剖析,还存在不少差距。

  (1)钢绞线的防腐办法注重不够。

  现钢绞线出产厂,对光面钢绞线短少防腐办法,一般都按先张法或预留通道的后张法出产(美标也无特别要求),在与水泥直触摸摸时,细微锈蚀对工程质量影响不大。但对无粘结的防锈特别要求知道不足,乃至不少小企业以外购钢绞线进行无粘结加工制作,原始光面钢绞线的锈蚀不加注重,只需加工完今后(外面已无法检测)作无粘结钢绞线制品供货。

  (2)对防腐润滑脂办理不严该专用润滑脂作为防腐的重要质料,有必要归入建设部宏观办理的领域,要树立许可证办理制度。现该油脂的出产厂和运用厂,对其出厂查验和复验的办理没有严厉按JG3007进行,大的运用企业复验时外委送检。油脂制作厂是否按标准"每釜作出厂查验",其数据牢靠性和质量操控是否严密,有待调研。我公司曾在油脂桶中发现很多积水和未谐和的块状物质及其他杂质,因此,有必要把油脂归入质料质量办理的重要合格分承包方来对待,不然后患无穷。

  对油脂涂覆到中心丝的问题,曾有修建专家提出该项要求,咱们以为,这种要求从防腐的视点是合理的,可削减钢丝空地中水分进入的可能,但从力学功能视点,一旦中心丝与边际丝被润滑脂填充,带来的是后张过程中,中心丝与边际丝张力不均,将会影响应力的均匀性和松驰功能,尚须归纳考虑,有必要以标准立法加以施行。

  (3)注重塑料护套的选用和维护塑料护套用料,有必要用高密度聚乙烯(HDPE)或聚丙烯、切忌用含氯的聚氯乙烯。其色母料也有必要用中性的添加剂。以维护它具有较高的化学安稳性。鉴于塑料护套简单破损,因此有必要要在运送、仓储运用中加以维护,塑料护套不是"遮羞布",是无粘结钢筋防腐的重要手法,有的加工单位用含氯的再生塑料,后患无穷。

  3.镀锌钢绞线的防腐剖析镀锌作为钢材的优秀防腐镀层,已被世界所公认,因为在预应力构件中"氢脆"的争议,直到1992年才被一致,把热镀锌作为预应力钢材仅有的镀锌办法,并归入标准条款之中,排除了电镀锌的运用。在施工和运用现场,因为锌-铁和刚拌和好的砂浆易起反响,对氢脆较为敏感的预应力钢材简单呈现开裂,因此,有必要防止镀锌钢绞线与水泥砂浆直触摸摸,便可下降开裂的危险。

  锌-铝合金,是世界上推行的高耐蚀金属镀层,美国伯利恒钢公司(Bethlehen Steel co,)1972年开发了含铝55%的金属镀层(称为Gelvalume或Zincalume),因为其熔点高、工艺配备比较复杂,在钢板上运用后,在钢丝和钢丝绳的运用不多。直到1982年,世界铅锌安排(ILZRO)限供含铝5%的合金镀层(称为Galfan)出产许可证,在1984年敏捷发展。研讨标明,Galfan是Zn-Al的共晶合金,能在热镀锌作业线上稍加改造便可投入出产,具有杰出的耐蚀性、显着的镀层粘附性、极佳的可塑性和可拉拔功能。

  (1)Galfan和锌镀层的首要不同金属维护镀层是以维护钢基不受腐蚀为意图,因此,其抗腐功能优劣,就成为镀层好坏的衡量标准。Galfan镀层替代镀锌层已成为世界上无可争议的现实,据此,而呈现的许多钢丝标准和钢绞线标准,在美、英、德、法、加拿大等国敏捷推行。

  Galfan是Zn一Al合金的共晶体,具有较低的熔点。Zn的熔点为419.5℃,而Galfan熔点同382℃。它除兼有Zn和用的抗蚀长处外,还因其合金生成了金属门化合物作为涂层,显微结构状况为富铝片层和富锌片层构成无规则摆放的取向集体(与钢的共析安排珠光体类似),构成了阻隔大气的坚固屏障(物理维护)和低的电极电位(Zn为-0.760V,Al为-1.670V)而构成电化学维护,构成了两层护保。

  镀锌和Galfan,除在工艺和配备上不能通用以外,在镀锌钢丝的技能标准上查核条款也有较大差异。镀层分量约为2:l,它没有渡Zn时很厚的锌铁合金层,具有杰出的可塑性。镀Zn时的不均匀性,CuSO4次数查核被取消了,因为很多数据已经证明Galfan镀层的均匀性较镀Zn为好。(CuSO4实验并不是抗腐蚀的功能目标)。粘结力的功能目标用环绕来衡量,Galfan较Zn镀层为优胜。因此,在国外标准 ASTM A475中,查核锌层质量的三个目标中被保存两个,锌层分量查核目标要比镀锌削减一半。

  (2)镀Galfan预应力钢绞线出产的可行性作为低松驰的预应力钢绞性,在镀层方面,Galfan镀层具有镀层硬度高镀层薄,有利于与锚具的锚固。但从力学功能上,因为低松驰的力学功能,有必要要经过安稳化处理。其热处理温度从理论上来讲有必要操控较镀锌钢绞线低37.5℃。不然将导致镀层的熔化。热处理温度下降后,对钢基体的松驰功能影响怎么?有待进一步讨论。

  4.涂塑钢绞线和包塑钢绞线塑料作为优秀的防腐阻隔层,也被国表里广泛运用。在预应力钢绞线上的运用还没有归入正常的产品标准途径,国外有的企业也停留在供需双方的协议阶段。

  (1)涂塑钢绞线剖析

  a.涂塑的工艺办法涂塑是将塑料(一般用HDPE)直接粘结在钢绞线上,使钢基与塑料之间没有空地,若塑料不破损,就能彻底阻隔腐蚀环境,保证绞线不受腐蚀。为到达涂塑的意图,有必要是钢基与液态的塑料相触摸,然后塑料在冷却的条件下固化。与一切钢材涂层相同,有涂前处理,涂层,冷却三大工序。就涂层而言,一般有浸涂、喷涂、电涂。其间浸涂最为常用。以往浸涂都是冷态的钢件浸入液态的涂层资料,随后抽出冷却固化。较新的工艺是加热的钢件经过塑料粒子的流化床,触摸钢件的塑料敏捷熔化而被粘结在钢件上带出冷却固化。

  b.涂塑钢绞线涂塑钢绞线按其加工办法,可有整根钢绞线涂塑和组成钢绞线的钢丝涂塑两种,前者只需将制品钢绞线经过浸涂的办法,在钢绞线外缘涂上一层塑料,在施工锚固端将塑料去除后与锚具咬合。与无粘结钢绞线的锚固端防腐要求相同,有必要加强锚固端的防腐处理。该类钢绞线一般施工与光面钢绞线相同,在腐蚀环境较为严峻的场合,比如海岸堤堰等场合运用。

  组成钢绞线钢丝的涂塑,有必要在钢绞线安稳化处理今后,顺序是:钢绞线放盘→折股→外表预处理→涂塑→合股→收盘。这里不对该工艺的可行性作点评,就对涂塑钢绞线的运用功能和制品功能作如下剖析:①需专用锚夹具相匹配,倘若涂层厚度为 0.05~0.lmm,则钢绞线的直径就要添加 0.3~0.6mm,对φ15.24公称直径来讲,实践直径就要到φ16mm.锚夹具还有必要与该类产品具有结实的锚固力。

  ②钢丝密度大为削减,英国严密型钢绞线能在相同直径的条件下进步钢绞线密度来进步承载才干,按断面积核算,其密度要削减10%,在预应力构件中的运用,不能不讲是一个承载才干的丢失。

  ③钢绞线结构松懈,影响其力学功能。光面钢绞线在安稳化处理后,其钢丝都处于定型状况。因此,质量无缺的钢绞线才有"不松懈"的特性,钢绞线经拆股、涂塑、合股后,因为钢丝直径添加和经必定外力张拉下一起在必定温度下涂塑,致使其难以复位,构成钢绞线松懈(我公司从提供实样剖析),尤其间心丝,不能被边际丝严密握裹住,就会构成张拉时中心滑丝,影响预应力加载和松懈功能,终究影响结构运用和寿数。

  (2)包塑钢绞线剖析

  a.包塑工艺办法包塑是将塑料护套挤套在钢绞线外,该护套不与钢绞线粘结,以阻隔腐蚀环境为意图。其加工办法一般是用挤塑机套在钢绞线外层,正像无粘结钢绞线加工相同,其首要差异是无粘结钢绞线有防腐润滑脂填充在绞线和护套之间,包塑钢绞线没有润滑脂填充。由此而产 生了改进型的双护套包塑钢绞线和双护套无粘结钢绞线,以满意不同工程的防腐需求。

  b.包塑钢绞线防腐剖析包塑钢绞线与涂塑钢绞线比较,没有涂塑钢绞线一些技能与质量的争议。像无粘结钢绞线相同,加工制作工艺安稳,对钢绞线的力学功能没有任何影响,施工也可按惯例进行。

  包塑钢绞线正像无粘结钢绞线的防腐要求相同,只需保证加工前钢绞线有较好的外表状条,塑料护套无缺,锚固端密封按标准进行,其防腐作用也相仿,并削减了防腐油脂质量差而加快腐蚀的危险,双护套包塑钢绞线更添加了其防腐阻隔层,若在双护套中心填充润滑脂,便可作为无粘结钢绞线运用,其防腐作用理应胜过单护套的无粘结钢绞线。

  5.涂环氧树脂钢绞线防腐剖析环氧树脂作为有机的非金属涂层,在钢材中的运用甚少,预应力钢绞线的环氧涂层,仅有美国以产品标准方式予以承认,(ASTMA882/A 882M-92)它以预应力钢绞线(AST-MA416中的1720MPa和1860MPa)为根底规则了环氧涂层的操作、涂层目标,与混凝土的粘合力和有机涂层的要求。首要用于防腐要求较为严厉的场合以替代光面钢绞线运用。

  与其他涂层的钢材相同,涂前有必要要经外表清净处理(化学法或其他有用办法),在呈现肉眼可见的重新氧化之前,有必要进行涂层,以保证钢材不受腐蚀。

  尽管它具有较好的防腐功能,但因为其制作工艺和配备较为繁杂,检测条件也较为特别,比如盐雾实验、涂层连续性检测、厚度均匀性检测、混凝土抽出实验、涂层粘附性实验等,添加很多制构本钱。在运用上维护好涂层外表,在运送施工上也需投入很多额定资金。因此,除美国外,其他国家较少制作和运用。

  三、定论

  (l)预应力钢绞线是在高应力状况下执役,应力腐蚀直接影响其运用寿数,然后影响修建工程寿数。为此,有必要由规划,施工和钢材制作厂各方严厉操控,才干保证工程质量万元一失。

  (2)高应力钢绞线断面尺度增大(加大公称直径或添加正公差规模)是进步抗应力腐蚀寿数的需求,尤其对后张预应力钢绞线,还有必要进步预制管中水泥灌浆的密实性和进步锚固端的密封程度,才干保证修建工程质量和寿数。

  (3)镀锌作为有用和牢靠的钢材防腐镀层,在预应力钢绞线的运用中,切忌与混凝土灌浆直触摸摸,并应选用热浸镀锌,可消除"氢脆"损害的危险。因此也约束了其运用规模。Galfan(锌-5%铝合金)具有较镀锌更好的抗腐功能。在修建钢材上应大力运用和开发。

  (4)非金属防腐涂层中,无粘结钢绞线和整根钢绞线涂包塑具有较好的防腐功能和商场可操作性。但有必要按四条防护办法做到标准操作和操控,才干到达预期防腐作用。

 
 
 
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