地层腐蚀对锚索的影响

地层对锚索的腐蚀是从锚索体表面开始，首先腐蚀金属表面的钝化层，继而腐蚀锚索体本身，腐蚀锚索体材料的速度决定于注浆体的质量、渗透性、注浆体是否开裂、裂缝宽度、锚索的工作环境和锚索的应力状态。通常埋入地下的金属构件主要由电化学反应引起腐蚀而破坏，其腐蚀的条件如下：

1）两种性质不同的金属材料在接触时形成电位差，活性差的金属起阴极作用，另一种金属起阳极作用，在适当条件下，阴极金属就会出现腐蚀。

2）金属表面存在不均匀性，在化学成分变化的局部区域产生电位差而开始腐蚀。

3）分子金属表面常存在一层防护氧化膜，当某处氧化膜破坏时产生电位差而开始腐蚀。

4）金属处于离子浓度有变化的环境中形成电位差而腐蚀。

5）金属所处的环境条件（例如细菌、氧气、有害元素、湿度等）加速了腐蚀速度。

在进行锚固设计时，应根据对地层水土的测试和分析结果，划分出地层对锚索体和地层对注浆体的腐蚀等级（表8.14、表8.15）。一般而言，腐蚀等级按下列顺序减少：回填土→有机土→粘性土→粉土→砂→砾石。

表8.14　地层对锚索体腐蚀等级

注　当地层的实测值至少有两项与表中相符时，即可将地层划分为该腐蚀级别。

从地层腐蚀性角度出发，国际预应力协会（FIP1990）规定在下列地层中不宜设置永久性锚索，当条件限制不能避开时，应对锚固段采取特别防腐措施：

1）地下水pH值小于6.5的地层。

2）地下水中CaO的含量大于30mg/L的地层。

3）CO2含量大于15mg/L的地层。

4）NH4+含量大于15mg/L的地层。(www.xing528.com)

5）Mg2+含量大于100mg/L的地层。

6）含量大于200mg/L的地层。

表8.15　地层对注浆体的腐蚀级别及使用水泥的建议

实践表明，工作在下列地层环境中的锚索，应特别注意其防腐问题：

1）出露于海水、含有氯化物和硫酸盐环境中的锚索。

2）氧含量低而硫含量高的饱和粘土。

3）含有氯化物蒸发盐的环境中。

4）在有腐蚀性废水或受腐蚀性气体污染的化工厂附近。

5）穿过地下水位起伏变化较大区域内的锚索。

6）穿过部分饱和土的锚索。

7）穿过化学组成特征不同、水或气体含量差异较大地层中的锚索。

8）锚索应力受到循环波动的环境。

另外，预应力锚索在使用过程中，宜采取措施尽量预防钢绞线在拉应力和腐蚀性介质共同作用下发生应力腐蚀，例如圈盘的钢绞线在运输、储存过程中，应避免潮湿、腐蚀性环境；控制钢绞线拉应力不应过高，在设计张拉力时的强度利用系数控制在60%～65%，超张拉力时控制在70%～75%内；保证锚索注浆质量等。