摘要：
預(yù)應(yīng)力鋼絞線在高壓力狀態(tài)下服役，應(yīng)力腐蝕將直接影響其使用壽命從而影響建筑工程的壽命。敘述了預(yù)應(yīng)力鋼絞線及其防腐種類，通過各種防腐鍍（涂）層的概要分析認為：從建筑工程的安全角度出發(fā)，目前國內(nèi)應(yīng)用光面鋼絞線，無粘結(jié)鋼絞線，鍍鋅鋼絞線必須由制造廠、設(shè)計、施工等多方面嚴加控制。才能確保工程質(zhì)量萬無一失。
關(guān)鍵詞： 預(yù)應(yīng)力鋼絞線 防腐
金屬腐蝕給國民經(jīng)濟帶來的損失是相當驚人的，據(jù)統(tǒng)計，每年世界上由于腐蝕而報廢的金屬材料相當于年產(chǎn)量的1/3.更重要的是金屬腐蝕而造成構(gòu)件破壞的價值和影響，遠比金屬本身價值大得多。預(yù)應(yīng)力鋼材是在應(yīng)力和腐蝕復(fù)合作用下的應(yīng)力腐蝕（屬電化腐蝕范疇），其特點是在金屬內(nèi)部先形成裂紋，內(nèi)裂紋發(fā)生后便形成應(yīng)力集中，加速裂紋的發(fā)展。因此預(yù)應(yīng)力鋼絲和鋼絞線用鋼的防腐是至關(guān)工程質(zhì)量壽命的重大問題，影響應(yīng)力腐蝕的因素主要由內(nèi)外兩種組成，諸如金屬的成分和狀態(tài)，載荷的性質(zhì)和大小，金屬應(yīng)力的周圍條件和介質(zhì)的物化特性等。從鋼材的內(nèi)部條件上，要求該類鋼材必須經(jīng)過爐外精煉，已納入YB／T146-1998的標準條款，并在疏、磷、銅雜質(zhì)含量上加以嚴格控制，在盤條的表面缺陷上也加以嚴格控制。本文僅從金屬偽外界防腐條件加以分析，并要求確實可行的防腐措施，以減少預(yù)應(yīng)力鋼材因腐蝕造成先期失效而帶來的巨大損失。
一、預(yù)應(yīng)力鋼材的防腐鍍（涂）層鋼材總是在腐蝕介質(zhì)的條件下服役，因此隔離（或減緩）鋼基的介質(zhì)腐蝕是鋼材生產(chǎn)廠的義不容辭的職責。按保護層的種類，可分為非金屬保護層（稱為涂層），化學保護層和金屬保護層（稱為鍍層）三類。
1.非金屬保護涂層預(yù)應(yīng)力鋼材的非金屬涂層主要有塑料，環(huán)氧樹脂和防腐油脂三種，由于其工藝裝備比較簡單，投資低，易于上馬。但非金屬涂層的抗老化問題尚未解決，且其力學性能較金屬鍍層低得多。因此，應(yīng)用范圍受到限制。
2.化學保護層通過化學法，在金屬表面形成保護層，如鋅層的鈍化、鋁層的氧化。鐵基的磷化等。該類保護層往往不是作為單一的鋼材保護層，而是與金屬鍍層兼并使用。
3.金屬保護鍍層在電化腐蝕中，處于陽極的金屬首先被溶解，為此在鋼絲表面鍍以較鐵活潑的金屬，如鋅、鋁等。在腐蝕介質(zhì)的環(huán)境中，使鋅首先被溶解而保護鐵基，稱為陽極鍍層保護。陰極保護（如鍍錫）在預(yù)應(yīng)力鋼材極少應(yīng)用。由于鍍鋅（或鋅-鋁合金）在金屬防腐中具有良好的結(jié)果和成熟的工藝裝備。因此也被預(yù)應(yīng)力鋼材廣泛使用。鑒于預(yù)應(yīng)力構(gòu)件的"氫脆"爭議，曾一度推廣受阻，直到1992年12月，國際預(yù)應(yīng)力聯(lián)合會專業(yè)委員會（E.I.P）報告［1］，才作定論，繼而法國于1993年12月頒布了國際上第一個產(chǎn)品標準，預(yù)應(yīng)力熱鍍鋅圓鋼絲和鋼絞線（NFA35-035）確定以熱鍍鋅作為的鍍層方法，我國相繼于1997年頒布了橋梁纜索用熱鍍鋅鋼絲標準（GB／T17101-1997）。使我國預(yù)應(yīng)力鋼材防腐技術(shù)進入國際先進水平行列。
二、預(yù)應(yīng)力鋼絞線的防腐鎮(zhèn)（涂）層及初步分析預(yù)應(yīng)力鋼絞線由單根鋼絲捻制而成，鍍層鋼絞線是由鍍層鋼絲捻制而成。因此對于單根鋼絲的防腐鍍（涂）層不另作分析。僅對鋼絞線分析后可覆蓋鋼絲的范圍。
1.光面鋼絞線的防腐分析光面鋼絞線作為最早推廣的預(yù)應(yīng)力建筑鋼材，已在國際上得到廣泛應(yīng)用。我國在近十年內(nèi)才得到迅速發(fā)展。與傳統(tǒng)的鋼筋混凝土一樣，是把應(yīng)力從混凝土結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)移到鋼結(jié)構(gòu)上來，以至鋼也被認為是混凝土的一個組成部分。而鋼與混凝土的結(jié)合就是通過鋼材表面握裹足夠數(shù)量的混凝土來獲得的，簡單地增加鋼承載的橫斷面，并不會使承載握裹面積相應(yīng)增加。而預(yù)應(yīng)力混凝土是充分利用混凝土抗壓性能是抗拉性能十倍的優(yōu)點，把其抗拉載荷轉(zhuǎn)移到抗壓載荷上來的一種優(yōu)良設(shè)計方法，因而其應(yīng)用迅速發(fā)展。
預(yù)應(yīng)力鋼筋中預(yù)應(yīng)力產(chǎn)生有先張法和后張法兩種，用先張法的鋼絞線，被直接埋置在混凝土中，因握裹在無腐蝕元素的環(huán)境中，并且具有有效覆蓋保護層，就不大可能出現(xiàn)有關(guān)腐蝕問題。但基本條件是保持原始堿度不變（或pH值不小于9）。這就要求在鋼筋附近的孔隙空間不超過14％及混凝土具有合適的覆蓋保護層。該資料還指出了混凝土中的氯化物會弓愧鋼的氫脆，目前美國氯離子的含量限制在混凝土重量的0.014％～0.025％［2］。
后張法的預(yù)應(yīng)力鋼絞線現(xiàn)通常有兩種方法：一是把鋼筋插入一個預(yù)制管中，進行預(yù)應(yīng)力張拉，接著再將保護性材料（一般用砂漿）填充孔道和密封錨固端。二是采用無粘結(jié)鋼絞線（后作分析），就預(yù)制管中插入鋼絞線的后張法而言，其腐蝕事故通常與在有腐蝕介質(zhì)環(huán)境中施工有關(guān)。環(huán)境和輕型填料中的硫化物，填充砂漿中的氯化物、填充砂漿孔隙空間過大，錨固端密封不實，都是造成腐蝕損壞的隱患。所有這些，已引起國內(nèi)學者的足夠重視。呼吁要加強預(yù)應(yīng)力技術(shù)行業(yè)的管理，規(guī)范預(yù)應(yīng)力工程市場，制定出行之有效的預(yù)應(yīng)力工程施工和設(shè)備材料生產(chǎn)的行業(yè)規(guī)章制度，以及資質(zhì)批準的規(guī)定，以確保工程質(zhì)量，防止重大事故的發(fā)生[3].就當前光面鋼絞線直徑偏面減小的誤導(dǎo)傾向，提出我們的看法，供各方工程建設(shè)人員深思。對制造廠來講，隨著原料結(jié)構(gòu)的改善，負偏差生產(chǎn)已不是制造廠的技術(shù)水平問題。即使1860MPa的φ15.24mm鋼絞線，減少到φ15.lmm，其米重僅減少1.8％，但對工程質(zhì)量的隱患是無可估量的，因為高強度鋼絞線是在高應(yīng)力腐蝕的條件下服役，加大預(yù)應(yīng)力鋼材的斷面是工程安全措施之一，美國ASTMA416-94a規(guī)定，強度級別從1720MPa提高到1860Mpa
預(yù)應(yīng)力鋼絞線在高壓力狀態(tài)下服役，應(yīng)力腐蝕將直接影響其使用壽命從而影響建筑工程的壽命。敘述了預(yù)應(yīng)力鋼絞線及其防腐種類，通過各種防腐鍍（涂）層的概要分析認為：從建筑工程的安全角度出發(fā)，目前國內(nèi)應(yīng)用光面鋼絞線，無粘結(jié)鋼絞線，鍍鋅鋼絞線必須由制造廠、設(shè)計、施工等多方面嚴加控制。才能確保工程質(zhì)量萬無一失。
關(guān)鍵詞： 預(yù)應(yīng)力鋼絞線 防腐
金屬腐蝕給國民經(jīng)濟帶來的損失是相當驚人的，據(jù)統(tǒng)計，每年世界上由于腐蝕而報廢的金屬材料相當于年產(chǎn)量的1/3.更重要的是金屬腐蝕而造成構(gòu)件破壞的價值和影響，遠比金屬本身價值大得多。預(yù)應(yīng)力鋼材是在應(yīng)力和腐蝕復(fù)合作用下的應(yīng)力腐蝕（屬電化腐蝕范疇），其特點是在金屬內(nèi)部先形成裂紋，內(nèi)裂紋發(fā)生后便形成應(yīng)力集中，加速裂紋的發(fā)展。因此預(yù)應(yīng)力鋼絲和鋼絞線用鋼的防腐是至關(guān)工程質(zhì)量壽命的重大問題，影響應(yīng)力腐蝕的因素主要由內(nèi)外兩種組成，諸如金屬的成分和狀態(tài)，載荷的性質(zhì)和大小，金屬應(yīng)力的周圍條件和介質(zhì)的物化特性等。從鋼材的內(nèi)部條件上，要求該類鋼材必須經(jīng)過爐外精煉，已納入YB／T146-1998的標準條款，并在疏、磷、銅雜質(zhì)含量上加以嚴格控制，在盤條的表面缺陷上也加以嚴格控制。本文僅從金屬偽外界防腐條件加以分析，并要求確實可行的防腐措施，以減少預(yù)應(yīng)力鋼材因腐蝕造成先期失效而帶來的巨大損失。
一、預(yù)應(yīng)力鋼材的防腐鍍（涂）層鋼材總是在腐蝕介質(zhì)的條件下服役，因此隔離（或減緩）鋼基的介質(zhì)腐蝕是鋼材生產(chǎn)廠的義不容辭的職責。按保護層的種類，可分為非金屬保護層（稱為涂層），化學保護層和金屬保護層（稱為鍍層）三類。
1.非金屬保護涂層預(yù)應(yīng)力鋼材的非金屬涂層主要有塑料，環(huán)氧樹脂和防腐油脂三種，由于其工藝裝備比較簡單，投資低，易于上馬。但非金屬涂層的抗老化問題尚未解決，且其力學性能較金屬鍍層低得多。因此，應(yīng)用范圍受到限制。
2.化學保護層通過化學法，在金屬表面形成保護層，如鋅層的鈍化、鋁層的氧化。鐵基的磷化等。該類保護層往往不是作為單一的鋼材保護層，而是與金屬鍍層兼并使用。
3.金屬保護鍍層在電化腐蝕中，處于陽極的金屬首先被溶解，為此在鋼絲表面鍍以較鐵活潑的金屬，如鋅、鋁等。在腐蝕介質(zhì)的環(huán)境中，使鋅首先被溶解而保護鐵基，稱為陽極鍍層保護。陰極保護（如鍍錫）在預(yù)應(yīng)力鋼材極少應(yīng)用。由于鍍鋅（或鋅-鋁合金）在金屬防腐中具有良好的結(jié)果和成熟的工藝裝備。因此也被預(yù)應(yīng)力鋼材廣泛使用。鑒于預(yù)應(yīng)力構(gòu)件的"氫脆"爭議，曾一度推廣受阻，直到1992年12月，國際預(yù)應(yīng)力聯(lián)合會專業(yè)委員會（E.I.P）報告［1］，才作定論，繼而法國于1993年12月頒布了國際上第一個產(chǎn)品標準，預(yù)應(yīng)力熱鍍鋅圓鋼絲和鋼絞線（NFA35-035）確定以熱鍍鋅作為的鍍層方法，我國相繼于1997年頒布了橋梁纜索用熱鍍鋅鋼絲標準（GB／T17101-1997）。使我國預(yù)應(yīng)力鋼材防腐技術(shù)進入國際先進水平行列。
二、預(yù)應(yīng)力鋼絞線的防腐鎮(zhèn)（涂）層及初步分析預(yù)應(yīng)力鋼絞線由單根鋼絲捻制而成，鍍層鋼絞線是由鍍層鋼絲捻制而成。因此對于單根鋼絲的防腐鍍（涂）層不另作分析。僅對鋼絞線分析后可覆蓋鋼絲的范圍。
1.光面鋼絞線的防腐分析光面鋼絞線作為最早推廣的預(yù)應(yīng)力建筑鋼材，已在國際上得到廣泛應(yīng)用。我國在近十年內(nèi)才得到迅速發(fā)展。與傳統(tǒng)的鋼筋混凝土一樣，是把應(yīng)力從混凝土結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)移到鋼結(jié)構(gòu)上來，以至鋼也被認為是混凝土的一個組成部分。而鋼與混凝土的結(jié)合就是通過鋼材表面握裹足夠數(shù)量的混凝土來獲得的，簡單地增加鋼承載的橫斷面，并不會使承載握裹面積相應(yīng)增加。而預(yù)應(yīng)力混凝土是充分利用混凝土抗壓性能是抗拉性能十倍的優(yōu)點，把其抗拉載荷轉(zhuǎn)移到抗壓載荷上來的一種優(yōu)良設(shè)計方法，因而其應(yīng)用迅速發(fā)展。
預(yù)應(yīng)力鋼筋中預(yù)應(yīng)力產(chǎn)生有先張法和后張法兩種，用先張法的鋼絞線，被直接埋置在混凝土中，因握裹在無腐蝕元素的環(huán)境中，并且具有有效覆蓋保護層，就不大可能出現(xiàn)有關(guān)腐蝕問題。但基本條件是保持原始堿度不變（或pH值不小于9）。這就要求在鋼筋附近的孔隙空間不超過14％及混凝土具有合適的覆蓋保護層。該資料還指出了混凝土中的氯化物會弓愧鋼的氫脆，目前美國氯離子的含量限制在混凝土重量的0.014％～0.025％［2］。
后張法的預(yù)應(yīng)力鋼絞線現(xiàn)通常有兩種方法：一是把鋼筋插入一個預(yù)制管中，進行預(yù)應(yīng)力張拉，接著再將保護性材料（一般用砂漿）填充孔道和密封錨固端。二是采用無粘結(jié)鋼絞線（后作分析），就預(yù)制管中插入鋼絞線的后張法而言，其腐蝕事故通常與在有腐蝕介質(zhì)環(huán)境中施工有關(guān)。環(huán)境和輕型填料中的硫化物，填充砂漿中的氯化物、填充砂漿孔隙空間過大，錨固端密封不實，都是造成腐蝕損壞的隱患。所有這些，已引起國內(nèi)學者的足夠重視。呼吁要加強預(yù)應(yīng)力技術(shù)行業(yè)的管理，規(guī)范預(yù)應(yīng)力工程市場，制定出行之有效的預(yù)應(yīng)力工程施工和設(shè)備材料生產(chǎn)的行業(yè)規(guī)章制度，以及資質(zhì)批準的規(guī)定，以確保工程質(zhì)量，防止重大事故的發(fā)生[3].就當前光面鋼絞線直徑偏面減小的誤導(dǎo)傾向，提出我們的看法，供各方工程建設(shè)人員深思。對制造廠來講，隨著原料結(jié)構(gòu)的改善，負偏差生產(chǎn)已不是制造廠的技術(shù)水平問題。即使1860MPa的φ15.24mm鋼絞線，減少到φ15.lmm，其米重僅減少1.8％，但對工程質(zhì)量的隱患是無可估量的，因為高強度鋼絞線是在高應(yīng)力腐蝕的條件下服役，加大預(yù)應(yīng)力鋼材的斷面是工程安全措施之一，美國ASTMA416-94a規(guī)定，強度級別從1720MPa提高到1860Mpa