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刮-5锚锚译片槽销冲锚锚爷环槽销农锚（KT河-Z锚）掠总装序图槽销病锚锚嗽塞钢质刮锥型腹锚具淹锚塞钢质宫锥型剖锚具贵总装阿图墩头仿锚现在砌基本回统一弄为OV煤M锚具趣，由服于研绸究的风深入敲，材衰料、视尺寸蜂、硬胀度、巡寿齿距龟、牙亏形、幕抗疲街劳、这防松泊等项胃都达卖到了窃炉火甩纯青名的境币界，耀已经姻达到予甚至披超过赵世界坡同类幕产品属，使零用方羞便、拥操作纸简单怨、保茎证安秆全。从19葛64年在xx首次就用锚净索加肺固坝卸基到19将84年20年间承我国根工程错中的换所有葵锚索膨都是电全长艰粘结看型的盗，其龙中有搬一部臭分是饿在19写74年以臂后出腥现的药胀壳娘式机蓬械式仆锚索休，19馆85年后岔才有亭了非国粘结吩锚索治，当湿时叫勿自由逮锚索细，因为印是初期级的研，仅挠满足工工程热急需低，锚索结构跃还不慌是很遮规范渔。到了夜最近仓几年充，随创着岩雕土锚听固工破程的俗不断劣丰富钉，出高现了感不少蠢新型续锚索乌，不听完全住统计10种以即上：2.锚索移的类承型由壳少变洒多二次稿灌浆盼全长肌粘结摔锚索机械雹式内盟锚头悟机构1—外夹步片；2—锥筒宪；3—六棱魔锚塞泥；4—钢绞迷线；5—托圈勿；6—套管船；7—顶簧虾；8—垫圈无粘臂结集粉中受授力型皱锚索压力唇分散烂型锚歉索可回四收锚锁索拉力您分散娱型锚券索对纵穿皂锚篇索拉压亲复合中型锚践索分散亚拉压轧复合文型锚团索压力桶集中子型锚急索玻璃笑纤维扁锚索双层卖隔离偶防护笑锚索古结构3.设备YQ极10屿0型钻挽机从19羡73年到19葬93年整纳整用者了20年。双作绝用千蔑斤顶扁只有YC旨-6牛0，后饲来柳奸州厂网生产宏一种YC互-1跟20。4.材料高强送钢丝浑普通冶型钢灭绞线低松琴弛钢赵绞线夺无饼粘结河钢绞镜线缘瑞静电判喷涂辫环氧惹钢绞颜线直径戒：Φ1吉2，Φ1晒5.考24，Φ1细9.婶3，Φ2渔1.榜8，Φ2允5.行4，Φ2映8.兔6主要咱是对未防护膨原理设的了严解和搁认识怪过程隔。有榨三个性时期禽，第违一时厅期认寇为只番要是诊水泥街浆，座对锚芒索都云有保化护作侨用，针所以粗，最建早的边防护喜只依棵赖于俘水泥荣浆或昆水泥质砂浆疤，由坚于对镰原理坡认识渠不足歼，对只水泥款无选夹择，旬硫铝睡酸盐照水泥我、火咳山灰洋水泥茶，无盒论什饮么型薄号的招外加进剂只歼要能永满足训当前剩的施否工要搜求都孕用，寸还认脂识不软到水殃泥浆孔对钢挪材的掘防护棚作用婶是有顺条件除的。5.锚索角的防江护接着斑有种烈观点滔，认没为只钟有隔竹离防亭护才项算防垄护，弱全长博粘结肉锚索谎只能痒用于稀临时根支护腊，走傍到了右另一布个极暴端，检无视博钢筋约砼和据预应漂力砼斜能安犬全使级用几申十年总的现子实，逝也无墙视全若长粘报结锚欧索在狗我国棉应用40年来兔的客佣观实郑践，兼正因雅为只歼认识蚊隔离旷防护张，甚株至有菠些工贤程把码单层乎隔离振防护消锚索障用于凯永久仆工程宵，这客是很兰危险扭的。通过托多年蚊的锚寸索实摧践及栏对其疾它学陕科的牵发展环和了停解，旷对锚块索防革护的避认识墨更进涂了一塌步，炉现在高认识侮到钢捎铁的冈防护刊除隔库离防棉护之痒外，全还有让阴极球防护诱、阳描极防汉护以哀及强娇碱环嚷境使宴钢铁丽表面焰钝化糊等，角都可谜形成课对锚港索的妇有效伞防护织。其辅中隔妖离防叶护的鼓隔离寻层至怠关重丑要，孟一旦潜隔离生层破恨损，盒钢铁朴将失鸽去保哄护而拐锈蚀棚。因堪此，仆隔离师防护晚用于解锚索藏时，灵必须诞使锚天索全珍长具贩有至剪少两粱层隔戏离措楚施。记我国果不少少工程蒙做的区比较脾规范味，如扬四川分二滩斥、河核南小撇浪底巩、云狡南大悬朝山呆等。二、少锚索贵锚索饭的腐星蚀与固防护1.锚索狮的锈忽蚀▲钢铁予易于窑生锈火，依匠据条震件的借不同弓生成主不同搭的氧欧化物摆：FｅO（魏症氏体秆）、Fｅ3O4（磁巴铁矿返）和Fｅ2O3（赤鸡铁矿鼓），火铁的赤氧化浴过程贸在电覆化学不上称奥为氧责化还烂原反洞应。▲铁锈追对钢铅铁有寺保护懂作用谈。由振于一举般条盼件下培不连港续、优不均溪匀及裙性能棋不稳极定，叼得不娇可应率用。▲钝化喊膜是液普遍断存在覆的。领按照Pｏｕ梢ｒｂ裙ａｉ富ｘ研害究成葛果，粪任何医金属瓣只要插满一特定条定件都古可在沾表面婚形成辰钝化饿膜，拖条件咸有两倚个，哑一个涌是电布位，议一个孟是酸语碱度球。钝仙化膜贡化学昏性质瘦稳定纯，电弃导率抵很低早，对回母体震金属塞是一史层很抄好的韵保护血层；欺由于祖条件镰苛刻队，很戏多没棒有利议用价定值，傍有些散是可糠以利锣用的型。▲钢铁役在强兄碱环正境中盯可在免表面在形成振化学合性质崇稳定焦的钝孤化膜挡，保像护钢爬铁进炭一步袖锈蚀思。分值子结都构是连ｒ－Fｅ2O3，属党于尘颂晶石轮结构稼，厚烤度约10毅0纳米乏。这导就是享钢筋宝砼及铲预应颠力钢钟筋砼思能安畅全服根务几戚十年戒的理踏论基膀础；▲锚索削是钢欲材，狗只要嫌在锚泪索表旁面能钉形成屡钝化愉膜，污并保迫证长谷期使前用中古不破终坏钝余化膜具，锚善索的颜永久诸性就订可以雅得到辜保证即。2.锚索艘的腐块蚀金属蓝的腐咳蚀是湾一种割电化莲学反竟应。膝金属解元素御失去泛电子阔变成瓜金属阅离子同（被区氧化甘），跪它失积去的侵电子浪被另棉一种晓元素包俘获飘（被坡还原搁），理变成溪阴离病子，缝金属胁离子敌便溶椅解并集游向帆阴离摩子，柿与阴骗离结肿合成骨为中蠢性化垄合物倡；金仗属元猛素继阿续失锯去电订子，坡变成恒阳离抛子而楼溶解班。所须以金拜属的伶腐蚀念过程锦在电饼化学铺上叫丑做阳击极溶私解。嘉在腐煤蚀动均力学纱中有猴一个躁重要予的结氧论就不是：（阳筒极）雨总的膛氧化骆速度=（阴交极）壁总的衔还原看速度欲防音止金应属的蹲腐蚀酱，不浑是抑努制氧桂化反晌应，涌就是黎抑制受还原莲反应有，于肝是在横电化绸学中招产生袍了两秆种金顷属防荐护方阀法：裁阴极宽防护亿和阳和极防缘瑞护。闲工程志中常诵用的校是阴郑极防筛护，吨如结涌构的晨基础脱、地顿下自划来水穷管道留、煤煌气管缺道、伤桥墩研、码沫头、威船舰小等；牵阳极无防护球主要雪用于械工厂蜡的设肌备。阴极樱防护氏的原资理很夫简单怠，用连非专采业术巨语就宝是给童被保偷护的德金属析提供荡多余晒的电址子，酷于是崭也有仗两种域阴极药防护捡方法驱，一作种是始外加崇电流杠（直隙流）枣法，估利用证废旧级钢铁堪接阳续极，挺被保朵护的妻金属管接阴笑极，径阳极蛮（废夏钢铁谅）源示源不宗断地拔向阴蜡极（乒被保稠护的膛金属拘）输敬送电忙子，设最终典废钢欣铁被粘耗尽采，重殊新更谣换。亿第二活种阴职极防伏护方浑法是亭利用如金属损的原凡电池参原理碎的“牺牲快阳极”法，测就是旦用更散活泼原的金矩属贴倒在被上保护击的金气属上倘。镁作南为一征种牺弯牲阳伍极在湿全世罗界广句泛使驻用。宽通常陡在镁谊中还纷加入6%的铝旗、3%的锌民和0.衔2%的锰例组成痕合金乒形式羞。我顾国在燃船舰索上常照用锌会铝镉什合金丸做牺钞牲阳卡极，降称为村三元提锌阳插极。构锚索宣处于烫腐蚀腐性地殊层中木，有郊两种咏防护顾方法爱，或干者采闹用阴驾极防案护，词锚固玩与注摄浆手右册中葵给出武了线剃路图克，或荣者采押用各更种隔杠离防君护锚碌索。3.电腐党蚀两种允不同爬的金溪属在壤水溶蜂液中赢相接钻触引嫩起的龄电化铸学腐凭蚀称异为原旱电池啄腐蚀背。这厉两种异金属川之间念的电欺位差裕以一蜂定速付度引抱起金肉属腐洽蚀，廊腐蚀浴的快忧慢基垫本上拨取决庸于两防种金富属的声表面请反应内。还有腥一种套电腐盖蚀是雪由于庄地下威杂散斤电流侧或电相气设浴备漏昼电引冤起的升电化盈学反矛应，爽这类坟电腐溪蚀比心较普旬遍，链如地岸下电休话电冒缆、逝电力辰电缆情、煤裙气管金道、召自来顾水管役道等冲，这叠些杂维散电温流可旋在金歉属与御金属熔之间挡及金组属与荷非金仇属之耕间产暂生电深位差占，使抖金属扰腐蚀困。边坡升锚索捡一般禽远离蚁工业筝区，介只要芬注意栏施工骆作业锡时不拜把锚削索作好地线腥，组钢装锚漂索时语不使灰用与狸锚索钟体不输同成狗份的堆金属酷做组滤件，器无须板作更仪多的锋防护响；地目下厂对房及竖变电练室的宅锚索谁，有秩可能蛋受到向电腐豆蚀的左威胁件，其您防护孔可采绪用电段化学术中的之阴极萌防护蜻，也形可安污装“排流端器”，把罢杂散烘电流输定向哗排出红。最比好采佳用各喜种隔璃离防圆护型丸锚索首。4.应力住腐蚀长期馅实践判中人树们发阳现机支械及物其零帽件的花使用楚应力桶远小妨于材气料的召抗拉罢强度坝产生责了裂倡纹或秧断裂穗，对深这种认现象绿解释穗为应余力腐键蚀。孕研究响认为腿，任城何金眉属对词活性取物质抖都有妙吸附欲性，能吸附戒有内情吸附督和外铁吸附柳，外它吸附怨是指急材料负表面境吸附扛了活拣性物干质，航降低衡了物酿质的扇表面隙能，麦使表颜面的识分子那结构环产生墙位错愁而降墙低了棚强度驴；内券吸附赞是物傲质内锅部的蛾微裂恢隙吸必附了雹活性断物质舍，并宋沿晶蔬界面财或其趴它组丛织缺懂陷扩瓣散，似进入腾受拉筑材料损裂隙欣的尖案端使侄原子务键结隆合力命显著尸削弱毒。应靠力腐假蚀破祝坏的抽发展妈是微加观的阳，破外坏前纸没有项体积厚变化疯，也议没有齐变形沙特征垒，破秃坏形移式是储突然市断裂奔。已经蝇证明涛，应床力腐笔蚀产闸生的夕条件扒是：第一畏，一想般只唱有在呆合金绿中才夜发现们有应神力腐孝蚀开惹裂;第二喂，合惊金仅勒在特越定的忌腐蚀喝介质作中才倡会产奸生应属力腐谢蚀；第三肝，应胃力腐仗蚀开疮裂的薯主体擦是拉炎应力循；氢脆厉。氢干原子券的体赛积很恋小，馒在22打0℃时可定以渗云入金盒属晶废格。湖渗入弃碳钢旱的氢叫原子填可与早碳化漠铁反戴应生才成甲置烷，倘于是钻产生枕了双改重破拥坏作鸭用：浊一是损使钢恶脱碳怜，降奴低了轻钢的醒强度僻；二未是甲仆烷在喊晶格脱间形钟成压皇力，前与原造有结远构中去的拉移力叠康加使枪钢材缎突然迹断裂肃，严快重时宰能使斩钢的检抗拉拼强度您降低60样%。三、赚永久侍锚索调的设愉计1.选择挤各种满不锈鼠蚀材蛇料做凳锚索务体最近娃几年默出现句了几娱种新润材料少，可翻作为那锚索土的主赚体，堤如碳槽纤维晴加强扁塑料至（CE扫RP）、歼芳纶屋纤维誉加强拳塑料无（AF温RP）等武已广阻泛用伸于钢坐筋砼丢梁、也板、柿柱的肝加固形，不丽仅不壶腐蚀痰、不铺导电吹、不明导磁愤，而米且自撑重轻——大约常是钢管材的1/焰4，强善度高——可达49堤00衣Mp习a，是钳目前厚常用论钢绞再线强芬度的3倍。床有些圆腐蚀侨性地暑层，他能对六砼和土普通清砂浆命腐蚀喉成粉裕末，匆可采磨用一特些特帆殊砂辫浆，还如环诞氧砂室浆、尚沥青她砂浆暂等。2.隔离柔防护垮锚索在钢肠材上熔镀锌喊、镀菌铬、卵渗铝卖都是妥传统打的隔沉离防视护措疲施，唇不过房诚，在石锚索亭工程芽中很若少采岁用，凳从上昨世纪90年代踩至今态，一砌直沿其用在克钢绞锻线上扣用静篮电喷近涂环低氧树桐脂作友防护宅层，途以及仿各种绘抗老懒化、拴耐腐叉蚀、敲不导卡电的汪各种榆塑料疏作隔鲁离层嚼，无搁粘结弦钢绞赞线的PE套管裳及波别纹管凳都是堂由性票能稳遥定的临优质滥塑料须制作割的。林几个驰有关梨隔离善防护讲锚索萄的值诊得注钞意的励问题：第一蔽，对雪于采脸用隔丝式离防昼护的宝永久否锚索辞，必锈须设戒置双贤层隔孤离层早，典的型的澡永久盾性隔楚离防暂护锚做索如虽图所壤示。双层匹隔离芹防护按锚索安结构值得辅注意编的是话，锚败索全迈长都稿必须缝是双债层防滴护。图中导，张动拉段险是双千层：抢第一抓层是抬波纹依管，匹第二猾层是扬无粘蚂结钢醉绞线拒上的PE套管祖；锚签固段链也是赏双层尝：第光一层绒是波窗纹管倍，第么二层飞是钢庸绞线席上的犁环氧你树脂欧涂层找。如赤果锚闪索体赌选择讯的是领普通爱无环技氧涂恒层的迅无粘利结钢循绞线煮，锚介固段确的PE管已啦剥去苍，则笑必须文在锚搞固段匀增设民一层珍波纹颤管，盲即锚落固段波是双轰层波框纹管木。锚固扶段双钞层波街纹管第二正、组泰装锚梢索的闷所有傲组件亿；对船中支纺架、快隔离感支架由以捆洪扎材降料不旁得用惕各种壳金属无制品蔑，以聪防将贷隔离段层磨拨破。书各种犁支架莲都是舟采用辜有一驰定强择度的周的摸魔注塑厅料，我捆扎挡丝用尿尼龙净绳。饺在波级纹管丈的外迎侧放搭置对瓶中支佳架，图以保垒证孔敏壁与历波纹绝管间做有大酸致等唯厚的泰注浆送；在淋波纹冤管内旋侧的待锚索辩体上匙安装涝一定苍数量疯的对戴中隔滥离支碰架，尺以保况证锚缴索体奋与波果纹管距间有集大致截等厚能的注猪浆，登且钢影绞线梳与钢伍绞线蒙间由邪不小抗于5m该m厚的龟浆体何隔开与；第三罚、虽骂然隔窃离防辰护锚建索要少求钻努孔内雪的所锅有空泽间必片须注炉满水逝泥浆组，但洗是水捡泥浆境并不佳构成胳隔离返防护送锚索为的隔削离层柳，浆娱体的优作用城有二菊，一苍是锚芳固段稻的注星浆作妨为传辣力介姿质把腥锚索磁的拉孤力传张递给怠岩体稻；二沫是对经隔离欲防护谊层是厕一种控保护死措施掀，使晋其更君长久顶地发蛛挥隔袭离作喇用。有的循文章颈把注集浆也途作为牙隔离永层是踢不对农的，搭如图竖ａ，排在隔丘离防承护的归概念膝中是偿导单执层隔服离防骡护，坛在宣砖传时况算作笔双层恢甚至恋三层吵，图陪ｂ本兽来属半于双买层隔耐离，扯竞算惕作四祖层甚浅至五间层，讯是一闯种误志导。俱这里垮的浆贱体与今全长喷粘结笔不同尖。隔刮离层扯把钢疲绞线永与浆炮体隔弦开，趟不直灶接接仆触，扁全长团粘结弃是直覆接接棋触，春使钢坝材处们强碱泰环境小。隔离兄防护森锚索阅的优题点是括：第一骂，由膛于张咱拉段骆全长尾不与晋砂浆稀接触饼，可凤自由篇伸缩晕，锚锄索的闭拉力绕可以境根据膜需要余随时鹿调整抹其大允小；农由于鼻在自绍由段灶全长仰调节戏应力湾，吸惊收岩犹体变异形的族能力棋强。旷特别钉适用似于岩糟体产黎生大藏变形狡的工鼠程加路固；第二绸，适核用于治强腐早蚀地傲层及葬化学妨成份锻复杂路的地投层，敏例如霜氯化冬物、投硫酸闭盐超甚标的懂地层紧，或伞有可椅能受吧到海乘水侵开蚀的冠地层宋等。PE管及倘波纹关管都款是高指分子扛聚合常物，纤具有脏很强义的抗钞腐、桨抗菌授、抗李老化联性能拆；第三夸，抗余动载士性能缘瑞好。隔离奏防护吹锚索委的缺黎点是对捉锚具架要求爽高，括要长俊期承绝受锚沈索的晃全部忌拉力挖，抗播疲劳喝、抗孟动载椒（防券松）匆，最荐好改读进为和三峡愧的处伏理方袭法。3.营造孩不锈悲蚀环肝境的锐全长拖粘结述型锚糖索从钢付材防北腐原答理得芦知，符阴极精保护飞、阳苹极保拖护及PH犯>1惑1的强初碱环管境都腾可以楚防止侦钢材驱锈蚀蚁。阳穗极保翻护多否用于杨化学抽工厂侄，阴嫁极保援护常狐用于脚地下绪管道舍，例理如，聋西气董东送刷的地皂下钢编管。悠对于赵锚索怖，最造简单件、最狡便宜妙、最狱有效吃的方谈法是碍硅酸膊盐水候泥浆监或水们泥砂材浆营漫造的财强碱悼环境原，用群硅酸斜盐水蛾泥拌洞制的端水泥在浆PH妻=1惊1.假5～12叫.0，足奸以使永钢绞烤线表亿面钝谦化。顺当然需，采我用水如泥浆大做保怠护层垃时，结要注寨意以行下几逆个问奔题。第一丧，确修保水慈泥浆PH父>1斥1和Cl-、SO4-含量莲不得足超标脖。锚记索工所程中撇为了尘改善截水泥僚浆的杏性质滔常用为外加欠剂，画如早施强剂疯、减没水剂痒、膨炭胀剂阴、抗换冻剂集等，奴所用下的外胁加剂申（包赚括水魄）不帝能降谨低水级泥浆梢的碱刷度；戒锚索育在长畅期使宏用中涝始终呆处在怜强碱械环境磨中锚榴索表薪面能毫够形射成钝侦化膜阿。第二稼，锚丘索在平长期笼使用照中不阶能破改坏钝翠化膜容。破晨坏钝说化膜旅的因夫素有个两个山，一阶是地添层中搂的有冲害成伯分，弯特别顽是硫晃酸根防离子明和氯辱离子继，它敬们能劳够侵奴入钝篮化膜些，造刊成晶缠格缺航陷并锁逐步雾扩大鹅，在台钢材杯表面刊形成妄锈斑戏，破胶坏了坛钝化怎膜的吐连续踏性；肆二是喷注浆崖管的充开裂衫，有它害气队体、府液体钢沿裂歇缝渗鸣入，泛破坏庭钝化帝膜。对承系载力稼大的射拉力系型锚昂索水丹泥浆芝要开戏裂是喉一个必不争踪蝶的事赢实。井也有趣人认问为，皇在地醒下封惜闭状沙态砂揪浆有届些微煮裂隙轨（宽译度不菜大于0.盾5m脾m）不异影响居锚索耕的永供久性颂。然墓而，醒这仅押是一裕个美崖国人脊在一削个核梦电站截的实搂证，骗还不说具备宪推广伞到锚饥索的昂价值控。日榆本对森钢筋蝇砼中筋裂缝修宽度欢与钢右筋腐立蚀的斯关系榆进行扑了长鸽达20余年惹的研谅究，亿也认校为砼涛的裂事缝宽窗度<0疼.5不mm时对喷结构蛋的永鼻久性怜影响买不大浮。国际袍预应跳力协祖会也储允许朵钢筋盈砼中煮有不问大于0.旋3m特m的裂贼缝，罩这些宪研究呢成果洲可否惹引入查锚索踏还没皱有把护握。软如果鸽一定炊要求菠全长万粘结揉锚索蜡的注仆浆体旱不出获现裂抽缝，斜这里许推荐手一种19侵93年在狡漫湾夺水电献站60糊00每kN级锚破索使虎用过宁施工因工艺煌：分伸段注怨浆分紧次张株拉和丽锚固经施工阻法。不该方冰法的晃要点誉是，翅比如60卡00筐kN级锚炼索分座为三床级，寺每级20在00脊kN，总鄙设计愚锚固造段长9.穷0m，分成为三时段注岁浆，彻每段3.玩0m，第段一次已注3.武0m，拉20闭00鼓kN，锚络固；惭再注3.晨0m，张辞拉至40感00袖kN，锚劫固，急余次惯类推吹。砂及浆和每锚索讨的受例力情捐况示乔于下图。分段脆注浆下分级革张拉组锚固砂浆冠及锚欧索受莲力图该方并法的精主要择优点星是每坛次张麻拉时棒的注替浆体挨都是火从零兰应力哪开始秆，而折锚索狡的拉轮力是辨逐级暴叠加奸的。扁这种妈施工毛方法闹可以哀大大达减少宇砂浆把的拉咳应力浙。分貌级的犁多少柳，以突不产晌生或血产生愿很小抓的砂输浆拉季裂裂敬缝的际最大毛拉力湖为准篮。锚索购是深更埋地摸下的特，不尸像暴察露于发大气拍中的迹钢筋率砼结牺构，抄经常工受到农大气指和烟柱囱中