预应力钢绞线的防腐措施(二)
  发布时间:2011年09月26日 点击数:

3 缓黏结钢绞线
  缓黏结钢绞线(在日本被称为后黏结钢绞线)是一种介于无黏结和有黏结钢绞线之间的产品,它是在钢绞线表面涂覆缓凝结树脂,外包高密度聚乙烯,再压波成型而成。缓凝结树脂在预定(3个月-2年)的时间内慢慢凝固,完全固化后具有比混凝土更高的强度,并与预应力钢绞线或钢丝束成为一体,通过波纹形状表面的嵌同作用使预应力钢绞线或钢丝束与混凝土之间不能滑移。
  胶黏剂的主剂选用环氧树脂和聚酯树脂,固化剂选用使主剂缓慢固化的材料,填料选用碱性或中性的粉剂材料。根据不同的使用要求,胶黏剂可用一些稀释剂和增塑剂来调节胶黏剂同化后的韧性。
缓黏结钢绞线在张拉施工中与无黏结的作用一致,所不同的是,经过一段时间固化后,钢绞线、树脂、PE、混凝土紧密地结合在一起,形成一个整体,传力方式与有黏结钢绞线相似。
  缓黏结筋的最大优点是它的耐久性。树脂化学稳定性好,凝固前后的密封性能良好,隔绝了有害介质与钢基的接触,对结构的安全非常有利。缓黏结筋的另一个优点是,与无黏结筋相比可以减少非预应力配筋。因担心地震、锚具锈蚀等灾害可能引起预应力锚具锚固失效而配入的非预应力筋,由于缓黏结筋的耐久性及与有黏结筋一致的通条受力状态,减少或避免了上述灾害可能对预应力体系的破坏大大减少配人量,从而降低工程造价。
  在日本,缓黏结筋多用于桥梁的纵向预应力张拉和桥梁的维修,虽然价格较贵,但使用寿命长,受到用户的普遍欢迎。另外,缓黏结筋在海岸工程、海军基地等需要抵御盐分侵蚀的工程中使用,也收到良好的效果。
  国内对缓凝结钢绞线(后黏结)的应用研究已经展开。中国冶金科工集团有限公司(简称中冶集团)、江阴华新钢缆有限公司、天津钢线钢缆集团进行了产品开发的试验研究;上海建筑科学研究院(集团)有限公司、同济大学、东南大学、郑州大学等已进行缓黏结钢绞线的应用研究,中冶集团近两年在候机楼、火车站候车楼、体育场馆等一些重要建筑开始了缓黏结结构的尝试,并受到好评。相应的缓黏结钢绞线、缓凝材料、结构设计规范等国家或行业标准也已开始制定。
4 体外索(拉索)的防腐
  体内索在服役过程中易发生腐蚀,且难以实施有效的监测,一旦结构发生腐蚀易造成突发事故;同时,即使监测到严重的腐蚀情况,体内索也无法更换,维修加固费用较高。而体外索克服了体内索的上述缺点,在施工、监测及维修方面有独特的优势,在国内外许多重点工程特别是大型桥梁上得到广泛的应用。我国常用的斜拉索结构主要有2种,一种是用热挤高密度聚乙烯(HDPE)防护的半平行钢丝索配以冷铸墩头锚系统的钢丝斜拉索;另外一种是采用不同防护形式的平行钢绞线,外套HDPE护套管,两端用特殊的夹片锚群锚系统组成的钢绞线索。主流设计采用平行钢绞线索的形式。
  日本的建筑密度特别是桥梁的密度堪称世界之最,它的预应力技术也在世界上拥有一席之地。本世纪初日本道路公团达成共识,今后El本桥梁建设,原则上需采用体外索,此项规定正是日本桥梁界几十年经验的总结。国际调查结果也显示:平行钢绞线拉索体系获得过较高评价,高密度聚乙烯(HDPE)防护套管能够起到很好的防护效果。
  钢绞线体外索经过多年的发展,形成了多种防腐形式:灌浆保护、护套保护、镀(涂)层保护、复合保护,常采用的有灌浆保护和护套复合保护。
4.1  灌浆保护
  理论上,只要砂浆成分得到控制,灌浆密封是一种较理想的预应力钢材防腐措施。早期体外索多在不透明的预制波纹管内灌浆保护,而预应力筋经张拉施工后灌人砂浆作保护层,由于砂浆流动性差及灌浆方法的问题,砂浆的密实性得不到保证,中间常常有许多气泡和空腔,且灌浆时无法进行监测。为解决灌浆密实问题,El本安达生(Anderson)技术公司发明了透明波纹管和新的灌浆方法,在整个灌浆过程中能清楚地观察到砂浆的充实情况,并通过不断试验,摸索出了更有效的灌浆方法(增加排气孔数量和抽真空)。根据Anderson公司的资料,用透明波纹管和新的灌浆方法解决了体外索灌浆难的问题,并得到日本建筑界的认可,Anderson公司在Et本和美国申请了该项专利。该技术为传统的灌浆保护在体外索上的应用提供了技术保障,并成为日本体外索防腐的主流技术,其可靠性高于环氧涂层,这已成为Et本桥梁界的共识。
  透明波纹管及新的灌浆方法在体外索上的应用是本世纪初日本开发的新技术,目前还在进一步的完善中,但透明波纹管在使用中存在以下不足:
(1) 波纹管在太阳紫外线强烈的地方易老化,使用范围受限制;
(2) 夏天箱体内温度可能高于箱体外,当温度相当高时,可能对波纹管有影响。
(3) 透明波纹管材料是聚乙烯,更换后对环境有影响(白色污染)。
4.2 护套复合保护
  护套复合保护的钢绞线是在钢绞线表面镀(涂)上金属镀层或非金属镀(涂)层,再包以高密度聚乙烯护套。该产品大量应用在斜拉桥的拉索和混凝土箱梁的体外索上。根据镀(涂)层不同,护套钢绞线分为PC钢绞线、镀锌钢绞线、环氧树脂钢绞线。
4.2.1  PC钢绞线体系
  这类拉索材料主体采用光面预应力钢绞线,涂覆油脂或蜡后外包HDPE护套而制成。
  PC钢绞线体系的优点是加工简单、成本低。钢绞线为低松弛产品,强度有1570,1860,2000,2100MPa(国外最高可达2300MPa),设计时有较大的选择余地。特别是应用于斜拉桥,当跨度较大、拉索较长时,选择高强度的钢绞线可减少绞线用量,减轻结构自重。当达到一定跨度时,采用高强度钢绞线体系及单根张拉施工方法(SSI工法)更具操作性和综合优势。
  PC钢绞线体系的缺点是钢绞线本身无防腐措施,体系的防腐依赖于内涂层(油脂或蜡)和HDPE护套的完整性。但在一般环境条件下,内涂层+HDPE护套+整索外护套的设计耐腐蚀寿命基本能满足设计要求。国内斜拉桥中采用该体系的有重庆马桑溪桥、润扬大桥北汉桥等。