錨桿壽命的討論講解材料

巖石力學與工程學報2002年1月關(guān)于錨桿“定時炸彈”問題的討論——答郭映忠教授Contents錨桿“定時炸彈”問題的提出1現(xiàn)場取樣調(diào)查結(jié)果與分析2室內(nèi)模擬實驗結(jié)果與分析3砂漿錨桿使用壽命評估4錨桿“定時炸彈”問題的提出2000年5月8~10日，“邊坡災害及其防治研究會”在香港召開。鑒于我國在20世紀60年代以來各類工程中使用了大量錨桿，70年代以后使用了許多錨索。這些錨桿、錨索的先進性、可靠性、經(jīng)濟性無可懷疑。問題是，在用作永久支護的無數(shù)工程中，它們的使用壽命究竟有多長？會否有一天壽終正寢，成為工程中的“定時炸彈”，使工程毀于一旦？對現(xiàn)場調(diào)查的分析（1）地下工程中以普通水泥砂漿為錨桿注漿材料時，其碳化速度甚緩，可不考慮握裹層碳化對錨桿銹蝕的影響。（2）錨桿桿體須對中放置，以保證握裹層厚度。其較薄或無砂漿者，在滲漏水作用下均產(chǎn)生了不同程度的銹蝕。（3）錨桿因各地環(huán)境條件、使用年限不同而具有不同的腐蝕速度。處于干濕交替或觸水條件下錨桿腐蝕率為0.03~0.08mm/a，承載力下降較大；裸露而不觸水者為0.002~0.004mm/a，承載力下降較少；握裹層質(zhì)量好者8~12a無銹蝕；無砂漿的錨桿銹蝕嚴重，使用28a即已不能滿足設(shè)計要求。實驗室模擬實驗承載力損失率預測：當Δr很小時，式（1）近似為（1）錨桿應力腐蝕實驗結(jié)果試件編號涂料種類砂漿配比實驗環(huán)境施加應力MPa實驗齡期d裂縫處銹蝕面積mm2腐蝕速度mm/a應PG-1/425號普通硅酸鹽水泥：中砂：水1:1:0.42干濕交替，每14d循環(huán)一次23.612030.22180210.25應PB丙烯酸酯共聚乳液水泥漿二道23.6180170.06應PH環(huán)氧瀝青一道/23.618040.04表二分析結(jié)果：(1)握裹層開裂對錨桿的銹蝕規(guī)律為裂縫越寬其銹蝕面積及深度越大(2)摻有減水劑膨脹劑和阻銹劑的砂漿錨桿的平均銹蝕程度最輕普通硅酸鹽水泥砂漿錨桿的最重而丙乳錨桿的則居中(3)對無涂層試件密閉潮濕條件下均無銹蝕永久浸泡試件銹蝕程度高于干濕交替試件(4)對有涂料試件環(huán)氧瀝青涂料試件潮濕條件下無銹蝕干濕交替條件下銹蝕面積大于永久浸泡試件(5)丙乳試件潮濕條件下銹蝕面積小于相應的干濕交替試件但銹蝕深度則大于后者裸露錨桿腐蝕速度實驗結(jié)果試件編號實驗溶液之PH值實驗方式不同齡期腐蝕速度mm/a30d90d180dC7.4密閉潮濕0.0120.0090.005Z7.4永久浸泡0.1180.0480.028J7.4干濕交替0.0830.0490.030S5.0~5.5永久浸泡0.0270.1500.089A8.5~9.0永久浸泡0.1420.0600.034研究表明：(1)在永久浸泡3種試件中錨桿體在弱酸性溶液中的平均腐蝕速度較規(guī)律地為中性和弱堿性中的2倍以上而在弱堿性溶液中的腐蝕速度又比在中性中的略高。(2)置于密閉且空氣相對濕度為100%條件下的錨桿其腐蝕速度僅為永久浸泡和干濕交替試件腐蝕速度的1/5左右。(3)無論在何種實驗環(huán)境中錨桿腐蝕量均隨時間延長而增加腐蝕速度則隨時間延長而減小。錨桿腐蝕速度-時間關(guān)系曲線有涂料錨桿腐蝕實驗結(jié)果試件編號涂料種類實驗方式桿體銹蝕面積百分比%（齡期18d）最大腐蝕速度mm/a（齡期180d）TH環(huán)氧瀝青一道密閉潮濕0.3≈0中性永久浸泡0.5干濕交替0.7弱酸性水永久浸泡2.7弱堿性水永久浸泡1.2TL陽離子氯丁膠乳水泥漿二道密閉潮濕12.10.087中性永久浸泡2.70.094干濕交替9.10.193弱酸性水永久浸泡42.50.123弱堿性水永久浸泡9.40.175TB丙烯酸酯共聚乳液水泥漿二道密閉潮濕2.20.195中性永久浸泡1.60.116干濕交替5.50.083弱酸性水永久浸泡17.50.157弱堿性水永久浸泡0.50.142砂漿錨桿使用壽命 （1）優(yōu)質(zhì)砂漿錨桿使用壽命X為碳化深度（mm）；α為碳化深度系數(shù)；t為碳化齡期（a）；B為常數(shù)，b=0.4~0.6。砂漿錨桿使用壽命 （2）施工質(zhì)量不良砂漿錨桿使用壽命約50年（3）施工質(zhì)量不良且環(huán)境惡劣時砂漿錨桿使用壽命約20~25年結(jié)語（1）“永久性”根本不存在；（2）有必要對錨桿使用壽命問題作更深入、系統(tǒng)的研究