服役20年预应力锚索耐蚀性能研究-中国水利水电科学研究院学报.PDF

第12卷 第4期 中国水利水电科学研究院学报 Vol.12 No.4 2014年12月 Journal of China Institute of Water Resources and Hydropower Research December，2014 文章编号：1672-3031（2014）04-0410-04 服役20 年预应力锚索耐蚀性能研究 1 2 3 4 任爱武 ，王 琼 ，彭林军 ，郭志飚 （1. 中国水利水电科学研究院 岩土研究所，北京 100048；2. 河北农业大学 理工学院，河北 保定 071001； 3. 大连大学院士创业园，辽宁 大连 116622；4. 中国矿业大学（北京）力学与建筑工程学院，北京 100083） 摘要：预应力锚索在地下密闭的空间中长期工作耐蚀性是否发生变化，这个问题目前仍然是一个谜团。室内有害 离子腐蚀极化试验是揭示预应力锚索长期耐蚀性能变化的有效手段。本文以漫湾水电站服役20年的预应力锚索 为试验样品，通过室内有害离子腐蚀极化试验，分析比较了在5种不同的有害离子（氯离子）浓度作用下，耐蚀性 能的演化特征，最终得到如下结论：长期处于密闭环境中使得服役20年的钢绞线的耐蚀性能降低，处于活化激 活状态，钢筋表面不能产生钝化膜。一旦暴露在空气中，钢绞线与周围岩体中地下水、氧气接触，锈蚀将迅速发 生。 关键词：岩土工程；预应力锚索；有害离子极化腐蚀试验；极化曲线 中图分类号：TU443 文献标识码：A doi ：10.13244/ki.jiwhr.2014.04.012 1 研究背景 自从1934年预应力锚固技术在阿尔及利亚的舍尔法大坝成功应用以来，预应力锚固技术以其工 ［1-2］ 艺方便、效果明显的特点，在世界范围内得到了广泛的认可，并且应用的数量极大 。近年来，中 ［3］ 国在建的水电工程中锚索加固费用耗资均在亿元左右 。例如，云南小湾水电站使用的大吨位预应力 锚索数量超过万根；在建的锦屏一级水电站缆机平台仅边坡加固工程一项所需锚索就达6900余根。 这些运行在恶劣的岩土环境中（如低PH值地下水的长期浸泡、地下电流、岩土体中的氯离子的侵蚀 等），且长期在预应力作用下的锚索系统，很难保证锚固工程长期可靠和安全。 近年来，这一问题开始受到国内外学者的广泛关注。1986年，国际预应力协会（FIP）曾对35起 ［3-4］ 因腐蚀造成锚索体断裂的事故进行调查，发现断裂部位多数位于锚头附近和自由段范围内 。 我国安徽梅山水库的预应力锚索在使用6~ 8年后，发现有3根锚索的部分钢绞线因应力腐蚀而 ［5-6］ ［7］ 断裂（兼有氢脆） 。现场试验和室内腐蚀试验是深入研究预应力锚索耐久性问题的有效途径 。 HassellRC等通过室内腐蚀试验和力学试验，研究了三片式锚具腐蚀对锚索长期耐久性的影响，试 ［8］ 验结果表明：三片式锚具的腐蚀将导致锚索最大承载力的降低 。DhaneshChandra等在美国能源局 的资助下，开展了在YuccaMountain地质环境中，不同锚索材料在核废料影响下的锈蚀特征和机理研 ［9-10］ ［11-15］ 究 。AtrensA，GrayP，ErwinGamboa，HebblewhiteB，GamboaE等