锚索的锈蚀防护及永久锚索的合理结构

锚索的锈蚀、防护

及永久锚索的合理结构

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随着锚索在岩土工程加固中的普及，近期人们普遍关注的焦点是锚索的永久性问题。锚索的永久性与锚索的结构和锚索材料有关，也与锚索所处环境及人为因素有关。本文试图就锚索可能遭到的破坏因素及防护，提出永久锚索的合理结构，供同行参考。

前言一、锚索技术及防护的发展

从1964年xx水库坝基加固我国首次有了锚索，到现在为止正好40年，回顾40年锚索在我国的发展历史，概括地讲有以下几点：1.锚具的型式由多变少

上世纪90年代之前工程中流行的锚具很多，1980年出版的“常用锚夹具定型图册”一书中就收集了13种锚具，再加上以后研制的星形锚、XM锚、QM锚等有15种以上。JM-6锚锚片JM-5锚锚片槽销锚锚环槽销锚（KT-Z锚）总装图槽销锚锚塞钢质锥型锚具锚塞钢质锥型锚具总装图墩头锚

现在基本统一为OVM锚具，由于研究的深入，材料、尺寸、硬度、齿距、牙形、抗疲劳、防松等项都达到了炉火纯青的境界，已经达到甚至超过世界同类产品，使用方便、操作简单、保证安全。

从1964年在xx首次用锚索加固坝基到1984年20年间我国工程中的所有锚索都是全长粘结型的，其中有一部分是在1974年以后出现的胀壳式机械式锚索，1985年后才有了非粘结锚索，当时叫自由锚索，因为是初级的，仅满足工程急需，锚索结构还不是很规范。到了最近几年，随着岩土锚固工程的不断丰富，出现了不少新型锚索，不完全统计10种以上：2.锚索的类型由少变多二次灌浆全长粘结锚索机械式内锚头机构1—外夹片；2—锥筒；3—六棱锚塞；4—钢绞线；5—托圈；6—套管；7—顶簧；8—垫圈无粘结集中受力型锚索

压力分散型锚索可回收徐锚索拉力蓝分散冤型锚率索对穿霜锚肢索拉压币复合脂型锚障索分散拉全压复合范型锚索压力续集中贺型锚玩索玻璃洞纤维晕锚索双层抽隔离涂防护祖锚索辛结构3.设备YQ1驼00型钻机铜从197敞3年到199禾3年整整识用了20年。双作用运千斤顶疑只有YC-康60，后乒来柳焦州厂稀生产期一种YC-厨120。4.材料高强咸钢丝松普通杆型钢蔽绞线低松弛鸭钢绞线可无弃粘结钢槽绞线萄静电更喷涂环役氧钢绞钓线直径：Φ1羽2，Φ15忧.24，Φ19野.3，Φ21班.8，Φ2俯5.漫4，Φ2摸8.狸6主要债是对筑防护笛原理军的了亚解和垒认识我过程解。有东三个领时期榆，第窃一时爆期认未为只秤要是译水泥柱浆，竞对锚狭索都苏有保菜护作汤用，委所以况，最盛早的芦防护梢只依舰赖于旗水泥些浆或抓水泥鲁砂浆狸，由遮于对夕原理材认识乌不足月，对足水泥抛无选象择，烈硫铝胶酸盐确水泥娱、火透山灰践水泥翁，无痕论什哪么型译号的蒸外加心剂只斩要能歇满足岔当前漆的施挪工要岗求都验用，忍还认捡识不索到水俗泥浆迈对钢贩材的炎防护胶作用家是有燃条件准的。5.锚索穷的防瞒护接着有口种观点棕，认为续只有隔画离防护称才算防菊护，全剖长粘结吨锚索只快能用于溜临时支销护，走医到了另览一个极援端，无私视钢筋瘦砼和预厕应力砼浆能安全向使用几趣十年的街现实，塘也无视株全长粘狸结锚索其在我国万应用40年来的券客观实霜践，正皇因为只惩认识隔庸离防护烘，甚至牛有些工铁程把单煎层隔离康防护锚竟索用于艰永久工运程，这狗是很危烤险的。通过乌多年蠢的锚城索实状践及沿对其劝它学玻科的助发展艘和了清解，济对锚帅索防好护的盐认识滋更进午了一以步，副现在桑认识猛到钢浇铁的害防护台除隔洞离防碎护之唤外，竹还有尝阴极恶防护卖、阳感极防军护以罪及强暑碱环继境使荡钢铁担表面狱钝化掉等，啊都可角形成食对锚挡索的迷有效杯防护池。其碗中隔雹离防满护的削隔离软层至树关重授要，椒一旦喘隔离希层破阵损，各钢铁甲将失束去保糕护而戏锈蚀低。因绸此，响隔离揪防护顿用于驾锚索赠时，注必须双使锚浙索全席长具支有至甩少两剑层隔珠离措牺施。毅我国每不少高工程煎做的温比较掀规范盆，如闭四川堆二滩票、河辽南小辩浪底刺、云杰南大创朝山欧等。二、锚锈索锚索植的腐蚀特与防护1.锚索滴的锈匙蚀▲钢铁罚易于传生锈误，依庸据条墓件的避不同蓬生成诉不同伸的氧掩化物房诚：FｅO（魏氏意体）、Fｅ3O4（磁司铁矿跃）和Fｅ2O3（赤傲铁矿巴），窝铁的筛氧化父过程公在电算化学布上称黎为氧闪化还泻原反沫应。▲铁锈辈对钢菌铁有想保护嚷作用爸。由猾于一含般条导件下脖不连番续、冷不均插匀及市性能派不稳还定，星得不霞可应卖用。▲钝化江膜是为普遍伪存在权的。循按照Pｏｕ胀ｒｂ技ａｉ暴ｘ研蒙究成语果，错任何于金属弦只要斧满一奋定条收件都辫可在皱表面田形成旬钝化蔽膜，沃条件蕉有两旷个，率一个腐是电户位，陆一个援是酸惊碱度惩。钝肃化膜石化学且性质尺稳定帆，电峡导率振很低赶，对灾母体笋金属绩是一诱层很牧好的饭保护诉层；较由于滩条件测苛刻床，很向多没锅有利茎用价焰值，蹦有些铸是可故以利浸用的浆。▲钢铁在纲强碱环枣境中可眼在表面某形成化班学性质铜稳定的油钝化膜概，保护姥钢铁进租一步锈逼蚀。分排子结构臭是ｒ－Fｅ2O3，属乎于尘氧晶石味结构瞎，厚固度约10劳0纳米。踏这就是奏钢筋砼辨及预应章力钢筋善砼能安邀全服务远几十年坡的理论持基础；▲锚索仆是钢袋材，栽只要席在锚股索表偏面能末形成棵钝化升膜，者并保拳证长私期使究用中勺不破伐坏钝姑化膜本，锚谱索的半永久摸性就剩可以葡得到镰保证刘。2.锚索的勿腐蚀金属的优腐蚀是唯一种电判化学反仪应。金凡属元素熄失去电恳子变成吴金属离融子（被子氧化）么，它失动去的电艘子被另使一种元厨素俘获脆（被还架原），灭变成阴纹离子，竞金属离判子便溶叛解并游乎向阴离鼠子，与森阴离结抓合成为驴中性化丢合物；利金属元浆素继续匀失去电脑子，变女成阳离当子而溶狼解。所递以金属果的腐蚀谱过程在斧电化学首上叫做被阳极溶仆解。在唉腐蚀动见力学中所有一个刘重要的羞结论就堪是：（阳航极）葵总的滥氧化贯速度=（阴极铜）总的决还原速免度欲防止垃金属的山腐蚀，反不是抑转制氧化赛反应，旱就是抑胡制还原票反应，牌于是在炊电化学饺中产生浇了两种洗金属防崖护方法未：阴极程防护和甩阳极防云护。工洒程中常随用的是季阴极防通护，如冤结构的尊基础、双地下自工来水管首道、煤曾气管道泉、桥墩杯、码头印、船舰战等；阳袭极防护揭主要用材于工厂摘的设备咱。阴极防扩护的原降理很简必单，用钩非专业侦术语就葛是给被定保护的耍金属提秩供多余单的电子仗，于是判也有两挪种阴极障防护方勒法，一欣种是外跌加电流傍（直流瘦）法，喊利用废愈旧钢铁差接阳极埋，被保蚁护的金融属接阴统极，阳童极（废松钢铁）铅源源不抢断地向浙阴极（今被保护牲的金属约）输送煤电子，归最终废屈钢铁被常耗尽，功重新更氧换。第殃二种阴铁极防护隆方法是窃利用金萝属的原嘴电池原著理的“牺牲摩阳极”法，就做是用更聪活泼的郊金属贴红在被保热护的金箩属上。镁作为纤一种牺鹅牲阳极赖在全世炼界广泛光使用。娇通常在孩镁中还驾加入6%的铝、3%的锌站和0.2社%的锰组牌成合金傅形式。制我国在边船舰上爸常用锌仙铝镉合参金做牺斯牲阳极包，称为垂三元锌枯阳极。灯锚索处醒于腐蚀齐性地层申中，有网两种防劣护方法物，或者氏采用阴辰极防护冈，锚固唉与注浆恢手册中亲给出了独线路图秒，或者宾采用各装种隔离拾防护锚杂索。3.电腐母蚀两种不智同的金征属在水列溶液中疑相接触飞引起的珍电化学蚁腐蚀称葵为原电寒池腐蚀盾。这两夸种金属伍之间的降电位差焦以一定交速度引愿起金属爬腐蚀，乓腐蚀的罪快慢基压本上取餐决于两箭种金属你的表面例反应。还有一伙种电腐伤蚀是由鼓于地下系杂散电息流或电食气设备抢漏电引耀起的电榴化学反价应，这胖类电腐涌蚀比较谈普遍，伴如地下跃电话电酱缆、电旬力电缆辰、煤气蜓管道、悉自来水要管道等料，这些集杂散电渐流可在象金属与姥金属之叮间及金艰属与非鼻金属之肤间产生饱电位差虫，使金拆属腐蚀尤。边坡锚休索一般亿远离工揪业区，依只要注倍意施工提作业时盛不把锚作索作地耐线，组碗装锚索泛时不使为用与锚华索体不饮同成份统的金属追做组件臂，无须桶作更多痰的防护迈；地下犬厂房及帐变电室展的锚索贸，有可赞能受到绕电腐蚀澡的威胁枣，其防普护可采磁用电化亭学中的弱阴极防泼护，也易可安装“排流器”，把榜杂散吸电流摧定向汇排出瞧。最胁好采触用各中种隔丝式离防愈护型探锚索猫。4.应力腐田蚀长期须实践悟中人咱们发猎现机泽械及陈其零野件的样使用糕应力吐远小罪于材迅料的迁抗拉织强度舞产生逗了裂域纹或路断裂缩慧，对翅这种非现象飞解释约为应娱力腐亡蚀。饥研究救认为慕，任芝何金曲属对跌活性博物质推都有租吸附鞠性，远吸附并有内砍吸附眯和外狭吸附迫，外扩吸附时是指屿材料宝表面杨吸附桨了活丙性物挠质，摊降低跨了物涉质的猾表面谋能，倘使表惜面的升分子馅结构萝产生理位错租而降厅低了嘴强度瞒；内创吸附锻是物扎质内芦部的油微裂桶隙吸充附了缴活性梳物质稼，并腿沿晶肥界面耳或其筝它组屋织缺阵陷扩费散，泉进入图受拉航材料葱裂隙各的尖糠端使独原子臭键结映合力核显著略削弱路。应壤力腐狸蚀破金坏的适发展蓄是微浸观的姥，破热坏前申没有重体积鸣变化岭，也哀没有怀变形纲特征殃，破纲坏形判式是猜突然某断裂稿。已经证况明，应黎力腐蚀蹈产生的须条件是彩：第一吗，一困般只伍有在惨合金名中才姑发现敏有应睡力腐偷蚀开锹裂;第二挡，合愁金仅渴在特卡定的肉腐蚀参介质哲中才呈会产勇生应临力腐驶蚀；第三限，应挖力腐辛蚀开吹裂的倍主体巾是拉狂应力算；氢脆。甘氢原子征的体积山很小，裁在22尊0℃时可以茅渗入金闷属晶格桑。渗入额碳钢的罚氢原子纤可与碳本化铁反竿应生成甩甲烷，猫于是产苗生了双移重破坏聪作用：派一是使恳钢脱碳显，降低晓了钢的南强度；轮二是甲逢烷在晶尽格间形爹成压力阴，与原若有结构绑中的拉幅力叠加作使钢材震突然断涨裂，严遥重时能音使钢的乔抗拉强砌度降低60%。三、永雹久锚索恳的设计1.选择各刚种不锈硬蚀材料凉做锚索昂体最近窃几年逝出现盾了几待种新景材料风，可令作为专锚索扰的主李体，币如碳武纤维僻加强乎塑料接（CER位P）、石芳纶狮纤维润加强纷塑料悟（AF巩RP）等兆已广员泛用团于钢移筋砼趟梁、薯板、拴柱的找加固滋，不阳仅不睛腐蚀晴、不曾导电阳、不烘导磁扮，而很且自侨重轻——大约是扁钢材的1/瞧4，强度牙高——可达490饶0Mp舱a，是目程前常用邮钢绞线描强度的3倍。有谷些腐蚀悬性地层积，能对饰砼和普耍通砂浆箩腐蚀成帝粉末，祝可采用害一些特芦殊砂浆阻，如环崇氧砂浆继、沥青押砂浆等落。2.隔离防驱护锚索在钢杜材上碌镀锌布、镀遍铬、贼渗铝畏都是多传统股的隔届离防绿护措畏施，楚不过躺，在舞锚索障工程兄中很怪少采虽用，惹从上惊世纪90年代闸至今惹，一惠直沿涛用在捆钢绞荷线上识用静香电喷诱涂环召氧树僚脂作予防护栏层，岩以及妖各种边抗老怠化、登耐腐刮蚀、引不导移电的畅各种绿塑料录作隔螺离层柿，无发粘结哀钢绞姨线的PE套管冈及波精纹管旦都是俯由性喜能稳婆定的泛优质颜塑料古制作晶的。虏几个军有关让隔离蜡防护泳锚索胳的值腿得注监意的竞问题：第一倡，对枯于采转用隔秩离防巷护的族永久粗锚索刮，必羊须设仆置双挥层隔缘瑞离层岂，典暂型的喝永久帅性隔圾离防闷护锚告索如惰图所僻示。双层隔旋离防护千锚索结昏构值得唱注意景的是捐，锚枯索全返长都脉必须柿是双扭层防塑护。图中，目张拉段罢是双层丢：第一申层是波浓纹管，权第二层抓是无粘喂结钢绞帝线上的PE套管；声锚固段沸也是双材层：第鼓一层是亩波纹管啊，第二缩慧层是钢启绞线上根的环氧吼树脂涂偶层。如蓬果锚索洒体选择括的是普司通无环松氧涂层旱的无粘爪结钢绞利线，锚握固段的PE管已挠剥去晓，则礼必须器在锚计固段听增设昆一层懒波纹俘管，补即锚头固段涛是双讲层波端纹管予。锚固油段双随层波凝纹管第二、沙组装锚沙索的所篇有组件古；对中马支架、组隔离支饮架以捆陵扎材料货不得用亭各种金骄属制品冠，以防块将隔离利层磨破美。各种肥支架都滋是采用妖有一定片强度的从的摸注松塑料，爬捆扎丝拼用尼龙谢绳。在笼波纹管血的外侧套放置对甚中支架趁，以保府证孔壁链与波纹柄管间有琴大致等测厚的注料浆；在搏波纹管婶内侧的滩锚索体抛上安装以一定数瓦量的对笔中隔离保支架，释以保证乒锚索体戏与波纹裂管间有迈大致等贴厚的注鸟浆，且倚钢绞线稀与钢绞悠线间由跨不小于5mm厚的披浆体疑隔开袍；第三柜、虽向然隔泥离防坚护锚票索要圣求钻句孔内婆的所众有空录间必充须注障满水穷泥浆酸，但珍是水仍泥浆赠并不咽构成圈隔离透防护治锚索川的隔画离层视，浆拣体的昏作用耽有二座，一臂是锚馒固段员的注挽浆作归为传国力介栗质把傅锚索醒的拉价力传婚递给处岩体勿；二唯是对离隔离查防护胜层是期一种橡保护绍措施梦，使归其更尖长久轨地发陈挥隔青离作裁用。有的照文章席把注走浆也剂作为冰隔离间层是仓不对巷的，鹿如图乓ａ，煎在隔姥离防蒜护的环概念专中是短导单太层隔表离防侮护，准在宣苗传时露算作浪双层构甚至亮三层叹，图泊ｂ本恨来属征于双星层隔良离，飞竞算程作四赵层甚哀至五赏层，杨是一奴种误迁导。弟这里插的浆仪体与势全长赚粘结劈燕不同嫌。隔反离层送把钢脚绞线闻与浆锯体隔秆开，陈不直晚接接土触，企全长饿粘结父是直绳接接厌触，疤使钢蔑材处膜强碱储环境芬。隔离侵防护躁锚索镜的优潜点是瞧：第一，产由于张临拉段全援长不与补砂浆接嫌触，可瞧自由伸多缩，锚楚索的拉皂力可以红根据需严要随时屋调整其食大小；搅由于在另自由段堵全长调纳节应力让，吸收扛岩体变躲形的能熊力强。童特别适灰用于岩甘体产生疼大变形轧的工程扔加固；第二鞭，适阁用于辰强腐不蚀地肝层及婆化学答成份敲复杂种的地名层，途例如移氯化担物、皮硫酸牌盐超霉标的御地层吉，或吨有可划能受桃到海妇水侵健蚀的纹地层弱等。PE管及探波纹用管都呀是高放分子鼻聚合芳物，惠具有们很强坡的抗脚腐、爱抗菌令、抗秒老化肉性能粉；第三，致抗动载叮性能好网。隔离防解护锚索侧的缺点是对锚葬具要求历高，要碗长期承浅受锚索授的全部椅拉力，布抗疲劳袭、抗动码载（防释松），既最好改蔬进为三轮峡的处弯理方法颜。3.营造不脏锈蚀环略境的全伴长粘结读型锚索从钢杨材防体腐原发理得每知，肆阴极肃保护马、阳笛极保通护及PH啊>1泊1的强碱藏环境都狸可以防羞止钢材业锈蚀。倚阳极保速护多用故于化学件工厂，村阴极保上护常用为于地下穿管道，森例如，接西气东泪送的地槽下钢管锁。对于用锚索，绳最简单敲、最便物宜、最受有效的拌方法是编硅酸盐敲水泥浆皂或水泥垃砂浆营栗造的强册碱环境细，用硅俱酸盐水旷泥拌制怠的水泥翠浆PH=巨11.贝5～12.流0，足以翅使钢绞照线表面拥钝化。还当然，浮采用水眯泥浆做更保护层题时，要灿注意以搜下几个惑问题。第一，像确保水就泥浆PH>酷11和Cl-、SO4-含量俊不得毒超标抚。锚准索工悠程中骡为了涉改善煮水泥驱浆的吊性质送常用萍外加苏剂，卖如早松强剂幕、减惨水剂剖、膨变胀剂智、抗渐冻剂勉等，粱所用访的外宝加剂榜（包经括水染）不券能降雪低水愚泥浆孙的碱泰度；恢锚索撇在长牲期使层用中披始终我处在漫强碱婶环境耐中锚猛索表涌面能才够形辱成钝功化膜鲁。第二，弱锚索在沫长期使霉用中不脸能破坏辽钝化膜季。破坏向钝化膜碌的因素该有两个畜，一是疾地层中丽的有害召成分，脆特别是畜硫酸根泻离子和雅氯离子颜，它们黄能够侵仙入钝化帜膜，造告成晶格弟缺陷并言逐步扩伴大，在隆钢材表脚面形成幼锈斑，裁破坏了附钝化膜方的连续首性；二队是注浆券管的开穷裂，有卷害气体义、液体景沿裂缝肚渗入，去破坏钝狂化膜。对承裕载力兄大的椒拉力养型锚跑索水聋泥浆预要开鹿裂是门一个加不争议的事挣实。械也有遍人认选为，室在地彩下封尤闭状植态砂怨浆有业些微民裂隙馒（宽教度不常大于0.顽5m纱m）不蓄影响字锚索株的永叙久性但。然霞而，忘这仅盖是一淘个美仅国人款在一少个核态电站慈的实事证，铸还不傲具备仪推广识到锚化索的艘价值麦。日许本对压钢筋锹砼中日裂缝公宽度陡与钢多筋腐周蚀的展关系滩进行师了长接达20余年森的研炎究，吧也认旅为砼迟的裂剃缝宽付度<0南.5约mm时对结流构的永端久性影闹响不大丈。国际璃预应仿力协播会也食允许闸钢筋己砼中贪有不肥大于0.股3m笼m的裂陆缝，扶这些否研究焰成果视可否汁引入懒锚索滔还没届有把码握。槽如果冤一定竹要求氏全长宫粘结呆锚索晚的注顺浆体赖不出维现裂叫缝，鄙这里朝推荐净一种19驻93年在漫伏湾水电裹站600隙0kN级锚索卖使用过堂施工工计艺：分烦段注浆查分次张份拉和锚邀固施工派法。该螺方法的棍要点是细，比如60堪00云kN级锚寨索分六为三讯级，穴每级200府0kN，总设盒计锚固注段长9.版0m，分测为三沿段注坝浆，艺每段3.0贴m，第一备次注3.拢0m，拉20纯00抖kN，锚固宜；再注3.0殊m，张拉孙至40脆00酒kN，锚固抚，余次扁类推。邻砂浆和牲锚索的月受力情框况示于下图。分段什注浆爽分级由张拉愿锚固砂浆麦及锚挨索受魂力图该方盈法的谁主要魔优点缠是每窑次张毫拉时讯的注巷浆体烟都是临从零希应力捞开始脂，而剩锚索枯的拉牛力是配逐级戒叠加妙的。道这种店施工呜方法迷可以栽大大瓶减少破砂浆双的拉挑应力歪。分裙级的赴多少乏，以雅不产垂生或啊产生输很小哨的砂啦浆拉吩裂裂版缝的材最大送拉力祥为准棚。锚索赴是深标埋地鹊下的器，不辜像暴肉露于足大气偷中的高钢筋仰砼结赤构，未经常采受到呼大气卸和烟哪囱中运的CO2、SO2等有跟害物角质的污侵蚀司，只各要作到蝴以