3 緩黏結鋼絞線
緩黏結鋼絞線(在日本被稱為后黏結鋼絞線)是一種介于無黏結和有黏結鋼絞線之間的產品,它是在鋼絞線表面涂覆緩凝結樹脂,外包高密度聚乙烯,再壓波成型而成。緩凝結樹脂在預定(3個月-2年)的時間內慢慢凝固,完全固化后具有比混凝土更高的強度,并與預應力鋼絞線或鋼絲束成為一體,通過波紋形狀表面的嵌同作用使預應力鋼絞線或鋼絲束與混凝土之間不能滑移。
膠黏劑的主劑選用環(huán)氧樹脂和聚酯樹脂,固化劑選用使主劑緩慢固化的材料,填料選用堿性或中性的粉劑材料。根據(jù)不同的使用要求,膠黏劑可用一些稀釋劑和增塑劑來調節(jié)膠黏劑同化后的韌性。
緩黏結鋼絞線在張拉施工中與無黏結的作用一致,所不同的是,經過一段時間固化后,鋼絞線、樹脂、PE、混凝土緊密地結合在一起,形成一個整體,傳力方式與有黏結鋼絞線相似。
緩黏結筋的最大優(yōu)點是它的耐久性。樹脂化學穩(wěn)定性好,凝固前后的密封性能良好,隔絕了有害介質與鋼基的接觸,對結構的安全非常有利。緩黏結筋的另一個優(yōu)點是,與無黏結筋相比可以減少非預應力配筋。因擔心地震、錨具銹蝕等災害可能引起預應力錨具錨固失效而配入的非預應力筋,由于緩黏結筋的耐久性及與有黏結筋一致的通條受力狀態(tài),減少或避免了上述災害可能對預應力體系的破壞大大減少配人量,從而降低工程造價。
在日本,緩黏結筋多用于橋梁的縱向預應力張拉和橋梁的維修,雖然價格較貴,但使用壽命長,受到用戶的普遍歡迎。另外,緩黏結筋在海岸工程、海軍基地等需要抵御鹽分侵蝕的工程中使用,也收到良好的效果。
國內對緩凝結鋼絞線(后黏結)的應用研究已經展開。中國冶金科工集團有限公司(簡稱中冶集團)、江陰華新鋼纜有限公司、天津鋼線鋼纜集團進行了產品開發(fā)的試驗研究;上海建筑科學研究院(集團)有限公司、同濟大學、東南大學、鄭州大學等已進行緩黏結鋼絞線的應用研究,中冶集團近兩年在候機樓、火車站候車樓、體育場館等一些重要建筑開始了緩黏結結構的嘗試,并受到好評。相應的緩黏結鋼絞線、緩凝材料、結構設計規(guī)范等國家或行業(yè)標準也已開始制定。
4 體外索(拉索)的防腐
體內索在服役過程中易發(fā)生腐蝕,且難以實施有效的監(jiān)測,一旦結構發(fā)生腐蝕易造成突發(fā)事故;同時,即使監(jiān)測到嚴重的腐蝕情況,體內索也無法更換,維修加固費用較高。而體外索克服了體內索的上述缺點,在施工、監(jiān)測及維修方面有獨特的優(yōu)勢,在國內外許多重點工程特別是大型橋梁上得到廣泛的應用。我國常用的斜拉索結構主要有2種,一種是用熱擠高密度聚乙烯(HDPE)防護的半平行鋼絲索配以冷鑄墩頭錨系統(tǒng)的鋼絲斜拉索;另外一種是采用不同防護形式的平行鋼絞線,外套HDPE護套管,兩端用特殊的夾片錨群錨系統(tǒng)組成的鋼絞線索。主流設計采用平行鋼絞線索的形式。
日本的建筑密度特別是橋梁的密度堪稱世界之最,它的預應力技術也在世界上擁有一席之地。本世紀初日本道路公團達成共識,今后El本橋梁建設,原則上需采用體外索,此項規(guī)定正是日本橋梁界幾十年經驗的總結。國際調查結果也顯示:平行鋼絞線拉索體系獲得過較高評價,高密度聚乙烯(HDPE)防護套管能夠起到很好的防護效果。
鋼絞線體外索經過多年的發(fā)展,形成了多種防腐形式:灌漿保護、護套保護、鍍(涂)層保護、復合保護,常采用的有灌漿保護和護套復合保護。
4.1 灌漿保護
理論上,只要砂漿成分得到控制,灌漿密封是一種較理想的預應力鋼材防腐措施。早期體外索多在不透明的預制波紋管內灌漿保護,而預應力筋經張拉施工后灌人砂漿作保護層,由于砂漿流動性差及灌漿方法的問題,砂漿的密實性得不到保證,中間常常有許多氣泡和空腔,且灌漿時無法進行監(jiān)測。為解決灌漿密實問題,El本安達生(Anderson)技術公司發(fā)明了透明波紋管和新的灌漿方法,在整個灌漿過程中能清楚地觀察到砂漿的充實情況,并通過不斷試驗,摸索出了更有效的灌漿方法(增加排氣孔數(shù)量和抽真空)。根據(jù)Anderson公司的資料,用透明波紋管和新的灌漿方法解決了體外索灌漿難的問題,并得到日本建筑界的認可,Anderson公司在Et本和美國申請了該項專利。該技術為傳統(tǒng)的灌漿保護在體外索上的應用提供了技術保障,并成為日本體外索防腐的主流技術,其可靠性高于環(huán)氧涂層,這已成為Et本橋梁界的共識。
透明波紋管及新的灌漿方法在體外索上的應用是本世紀初日本開發(fā)的新技術,目前還在進一步的完善中,但透明波紋管在使用中存在以下不足:
(1) 波紋管在太陽紫外線強烈的地方易老化,使用范圍受限制;
(2) 夏天箱體內溫度可能高于箱體外,當溫度相當高時,可能對波紋管有影響。
(3) 透明波紋管材料是聚乙烯,更換后對環(huán)境有影響(白色污染)。
4.2 護套復合保護
護套復合保護的鋼絞線是在鋼絞線表面鍍(涂)上金屬鍍層或非金屬鍍(涂)層,再包以高密度聚乙烯護套。該產品大量應用在斜拉橋的拉索和混凝土箱梁的體外索上。根據(jù)鍍(涂)層不同,護套鋼絞線分為PC鋼絞線、鍍鋅鋼絞線、環(huán)氧樹脂鋼絞線。
4.2.1 PC鋼絞線體系
這類拉索材料主體采用光面預應力鋼絞線,涂覆油脂或蠟后外包HDPE護套而制成。
PC鋼絞線體系的優(yōu)點是加工簡單、成本低。鋼絞線為低松弛產品,強度有1570,1860,2000,2100MPa(國外最高可達2300MPa),設計時有較大的選擇余地。特別是應用于斜拉橋,當跨度較大、拉索較長時,選擇高強度的鋼絞線可減少絞線用量,減輕結構自重。當達到一定跨度時,采用高強度鋼絞線體系及單根張拉施工方法(SSI工法)更具操作性和綜合優(yōu)勢。
PC鋼絞線體系的缺點是鋼絞線本身無防腐措施,體系的防腐依賴于內涂層(油脂或蠟)和HDPE護套的完整性。但在一般環(huán)境條件下,內涂層+HDPE護套+整索外護套的設計耐腐蝕壽命基本能滿足設計要求。國內斜拉橋中采用該體系的有重慶馬桑溪橋、潤揚大橋北漢橋等。
預應力鋼絞線的防腐措施(二)
發(fā)布時間:2011年09月26日 點擊數(shù):
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