孔道压浆不密实对钢绞线影响

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应力钢绞线要在桥梁使用过程中确保长期发挥作用,达到设计要求,孔道压浆的质量效果是重要的影响因素之一。预应力孔道压浆的目的主要有两个。一新风除湿机组是排除孔道内的水和空气,防止预应力钢绞线被腐蚀,保证构件的耐久性;二是通过压浆体使得钢绞线与周围混凝土形成一个整体,改善应力分布和提高构件的承载力。如果压浆不密实,水和空气的进入使得处于高度张拉状态的钢绞线材料易发生腐蚀,造成有效预应力降低。严重时,钢绞线会发生断裂,从而极大地影响桥梁的耐久性、安全性。此外,压浆质量缺陷还会导致混凝土应力集中,进而改变梁体的设计受力状态,从而影响桥梁的承载力和使用寿命。
一、钢绞线锈蚀的影响
预应力钢绞线的锈蚀分为一般腐蚀和应力腐蚀,其中应力腐蚀是特别危险的腐蚀形式。所谓应力腐蚀是指钢材处于受拉状态下,而同时受到腐蚀时发生的腐蚀的结果,将引起钢材急剧地脆性破坏。
应力腐蚀断裂是金属材料在应力和腐蚀介质联合作用下产生的一种特殊破坏形式。不存在应
力时腐蚀非常轻微,当应力超过某一临界值后金属会在腐蚀并不严重的情况下发生脆断。预应力钢绞线的直径相对较小,强度较高,对腐蚀尤其是应力腐蚀更敏感。而且预应力筋发生的应力腐蚀不易从构件的外表察觉,其破坏又呈高度脆性,就使构件的破坏呈现突然性,这是由于预应力构件本身的性质及预应力筋的性质造成的。
预应力钢材对应力腐蚀具有敏感性,而且钢材抗拉强度越大敏感性越大。应高保真拾音器力腐蚀是一种低应力脆性断裂,因为导致应力腐蚀开裂的最低应力远小于材料断裂强度,而且断裂前无明显的塑性变形,脆性断裂时其应力水平一般不会超出屈服点,宏观塑性变形很小。这一点也是脆性破坏常导致灾难性事故的主要原因。
可以看出,应力腐蚀产生的破坏具有突然性,从构件外表不易察觉,断裂速度特别快,因此预应力筋的防腐是后张预应力混凝土的关键问题,而预应力孔道内的压浆的质量成为防腐的重点。
二、钢绞线锈蚀的机理
钢筋锈蚀是电化学腐蚀过程,必须有水分和氧气的参与,而预应力管道压浆


不实造成管道中存在气、水、或气水混合物,在一定条件下就会发生预应力筋应力腐蚀。
孔道中的游离水在低温冻胀后,沿预应力孔道方向出现裂缝,这种裂缝是不可恢复的,如果此游离水不被排除则裂缝会越来越大,裂缝的存在增加了混凝土的渗透性,使钢筋产生锈蚀;另一方面预应力钢筋腐蚀后,腐蚀产物体积膨胀, 又会进一步加剧顺筋裂缝的扩展。如此恶性循环,带有极大的危险性,影响结构耐久性;
当有二氧化碳和水气侵入混凝土内部,与混凝土中的碱性物质中和,导致混凝土的 PH 值降低,造成全部或部分钢绞线表面钝化膜破坏。由于钢材材质和表面的非均匀性,在钢绞线表面的不同部位总会出现较大的电位差,形成阳极和阴极。因此在潮湿环境下,由于氧气和水的参与,预应力筋就有可能发生电化学反应,阴极、阳极生成的铁离子和氢氧根离子结合生成氢氧化铁。上述电化学反应使钢绞线表面的铁不断失去电子而溶于水,钢绞线逐渐被腐蚀,反应生成的氢氧化铁进一步氧化形成铁锈。
同时,铁锈膨胀还将引起混凝土开裂,从而导致水分、空气的进入,进一步加剧锈蚀。对
于预应力钢绞线而言,因应力较大对腐蚀的敏感性大可能构件表面还未出现裂缝,构件就会因应力腐蚀造成钢绞线断裂而突然断裂。
若预应力筋无固化压浆料包裹物,直接与孔道中水接触,发生电化腐蚀。当孔道中水的 PH 值小于 4 或由于氯离子由裂缝处进入孔道,到达钢筋表面,并吸附于局部钝化膜处时,可使该处的 PH 值迅速降低,破坏预应力筋表面的钝化膜, 引起预应力筋腐蚀。
对于沿海地区,由于海风中含有氯离子,对钢绞线的危害很大。氯离子是极强的去钝化剂,在钢筋表面吸附于局部钝化膜处,使该处的 PH 值迅速降低,破出租车计价器传感器坏预应力筋表面的钝化膜。氯离子破坏钝化膜使预应力筋表面露出了铁基体,与尚完好的钝化膜区域之间构成电位差,大面积钝化膜区域作为大阴极,铁基体作为小阳极形成腐蚀电池。腐蚀电池作用的结果是在预应力筋表面产生腐蚀坑,使钢绞线受拉时引起应力不均匀,造成应力集中,可能导致预应力筋早期断裂,压浆不密实不仅对预应力混凝土桥梁的耐久性有很大的影响,而且对桥梁的即时承

载力也有相当的影响,对于全空管道,其开裂荷载较全密实孔道低 10%左右,而触控开关大挠度则可能增加 50%。所以对于孔道压浆密实度的检测情况很有必要,cao20四川陆通检测科技有限公司自主研发的预应力孔道压浆密实度质量检测仪(LT-PCGT),是基于冲击弹性波技术主要用于预应力孔道的压浆密实度检测。可对孔道密实度快速定性检测;压浆缺陷进行定位检测和类型判别,不受波纹管材质影响。
三、现场破损实例
案例一:冻胀桥梁钢绞线
甘肃境内某在建高速,预制箱梁在运行 1 年后沿预应力筋方向出现明显裂纹, 通过多方面调查发现由于孔道内部存在积水,冻结水结成冰,进而沿着预应力筋方向发生冻胀现象。为出问题根源所在,施工方立即对该片梁进行破损验证。通过开窗发现预应力孔道内部压浆不密实,存在泌水现象,将积水清理干净后发现钢绞线已严重锈蚀。
3-1 现场破损照片(图左腹板开裂,图右钢绞线锈蚀)
案例二:垮塌桥梁钢绞线
深圳某大桥全长约 5.5 公里。大桥于 2003 年正式开工,并于 2007 年完工。
在建成后的 12 年内,大桥稳固地屹立于海上。直到 2019 年发现钢绞线存在断裂现象。通过将部分位置切割开发现,孔道内部无压浆料,钢绞线锈蚀严重。钢绞线在空气、水、氯离子、高应力作用下发生电化学反应,加速钢绞线锈蚀,进而导致钢绞线断裂。

本文发布于:2024-09-21 03:29:56,感谢您对本站的认可!

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标签:腐蚀   预应力   钢绞线   应力   压浆   表面   锈蚀
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