摘要：斜拉索橋跨度較大，造型優美，是目前被廣泛應用的橋型。斜拉索是斜拉橋的主要承重傳力結構件，主要由高強度鋼絲和錨固構成。由于其長期置于江河湖海不利外部條件下，導致鋼絲和錨索結構件極易被腐蝕，嚴重影響橋梁的美觀和使用壽命。如何采取方法防止斜拉索的腐蝕是橋梁工作者要研究的重要課題。本文首先分析了斜拉索腐蝕的原因，對斜拉索原材料的防腐要求進行了說明，重點探討了斜拉索的防腐措施，最后從檢測和新材料應用方面探討了斜拉索防腐的保證措施。

　　關鍵詞：斜拉索,防腐,腐蝕,錨具,新材料

　　一、斜拉索易被腐蝕的原因

　　斜拉索長期處于跨江河、跨海灣的地域，長期暴露在風雨、潮濕和污染空氣的環境中，且主要材料為鋼材，若防護不當，極易受到腐蝕。斜拉索的腐蝕主要是索體中的鋼材與周圍介質發生電化作用，造成氧化還原反應所致。引起斜拉索腐蝕的常見因素有空氣、水、氯離子以及持續作用于高強鋼絲的拉應力等，這些因素都會引起鋼材腐蝕，產生應力腐蝕裂縫和氫化斷裂。在斜拉索鋼絲中的合金元素、滲碳體及其它雜質往往構成陰極，鐵元素構成陽極，當斜拉索表面凝結吸附水汽而形成水膜時，就構成了無數微電池，空氣中的氧、二氧化硫及二氧化碳等還會不斷地溶解到水膜中去，促進鐵元素電離，加快鋼材的腐蝕速度，最終致使斜拉索被腐蝕。

　　二、斜拉索原材料的防腐要求

　　(一)高強度鋼絲的防腐蝕

　　高強鋼絲是拉索的重要原材料。在電化學腐蝕中，處于陽極的金屬首先被溶解，則會在鋼絲表面鍍上較活潑的金屬。因此對斜拉索的鋼絲采取熱鍍鋅穩定化處理，要求鍍鋅層應均勻、連續、附著牢固，不允許有裂紋、斑痕和未鍍上鋅的地方。在斜拉索生產中，應對每批鋼絲取不小于5%的盤數進行鍍鋅層質量檢驗，要求不得有裂紋、小刺、機械損傷、氧化鐵皮、油跡和無連接點。鍍鋅層的單位重量不小于300g/m2。鍍鋅層的均勻性檢驗，應采用浸CuSO4溶液實驗，要求不小于5次/min。鍍鋅層的附著力，要求在鋼絲公稱直徑5倍的芯棒上纏繞2圈，以鍍鋅層不剝落為合格。

　　(二)纏包帶

　　對于熱擠聚乙烯半平行鋼絲拉索，為了便于其運輸，用聚酯類薄膜復合纏包帶將鋼絲索纏包。纏包帶除需要有足夠的拉力強度和韌性外，還應對鋼絲無腐蝕作用，其pH 值在61.5～81.5，防止加工好的纏包帶受潮含水。

　　(三)熱擠PE護套

　　熱擠PE護套是斜拉索的第一道防護層，直接暴露在自然環境下，除經受南方地區的高溫、北方地區的嚴寒外，還受空氣中各種有害氣體的浸蝕。這就要求PE護套具有較高的耐候性、耐腐蝕性和耐光性等抗老化能力。

　　(四)錨具的防銹

　　錨具是斜拉索的重要傳力構件。為防止錨具生銹，錨具各構件表面均應作防銹處理。

　　三、斜拉索防腐措施探討

　　(一)對拉索內部進行除濕處理

　　所謂除濕是將干燥空氣通過機械方式送入拉索內部, 在拉索內外形成正氣壓差, 保持一定量的干燥空氣在拉索內流動, 從而盡可能降低拉索內空氣的相對濕度。1999 年丹麥的Little Belt 大橋首先采用除濕技術。日本建成于1998 年的Akashi Kaikyo 大橋，采用除濕技術歷經6個月時間使拉索內的相對濕度低于60%以下。我國潤揚大橋的主纜也采用了這種除濕技術。至今這些除濕技術均運行良好,有效地延緩了鋼絲的腐蝕。

　　(二)對拉索表面涂覆復合緩蝕劑

　　這種復合緩蝕劑由鉛酸鈣、有機鉛、碳酸鈣、亞麻油等組成，涂覆于熱鍍鋅鋼絲的外表，然后在復合緩蝕劑涂層外沿拉索的徑向均勻纏繞經過退火處理的熱鍍鋅鋼絲，最外層涂覆耐候性較好的有機涂料。這是美國紐約布魯克林(Broo klyn)大橋100多年前采用的防腐方法。日本也曾采用這種技術，但隨著拉索內部除濕技術的采用。在拉索外涂復合緩蝕劑的方法逐漸失去了其固有的優勢。

　　(三)在拉索鋼絲表面涂覆防銹油脂

　　拉索腐蝕損傷的主體是鋼絲，在拉索鋼絲表面涂覆防銹油脂也能提高拉索的耐候能力。防銹油脂還可以通過拉索內附加的麻芯引入，因受拉力和壓力的作用，油脂被擠壓至各股鋼絲之間的表面上起到防銹和潤滑作用。1997年建成的香港汲水門橋的斜拉索，采用鍍鋅高強度鋼絲并涂覆防銹油脂，最外層用HDPE包裹。汲水門橋的拉索防護方式是大跨度斜拉橋防腐處理的新嘗試，已有多座大橋采用，但需要關注的問題仍然是防銹油脂在自然環境中的穩定性。一般而言，油脂在自然環境中有酸化傾向，而鋼絲表面的熱鍍鋅耐酸性和堿性介質的能力較弱，油脂酸化產物在拉索內部的聚集，對熱鍍鋅鋼絲產生何種影響進而對拉索強度產生什么影響是值得認真研究的問題。

　　(四)錨具的永久防護

　　由于斜拉索的錨具一部分外露在自然環境中，一部分進入橋體預埋的鋼索導管內。如果外露部分長期暴露在大氣中，會引起錨具腐蝕、生銹。對兩端錨具外露部分的內、外壁應涂刷一層錨具專用防護油脂，并加設不銹鋼防水護罩，以防止油脂損壞而導致錨具銹蝕。對索導管內應采用封閉性處理，采用特制的填充材料(如聚氨酯發泡塑料)，使導管內的錨具與水氣及其他腐蝕介質相隔離，可以在較長時間內防止索端錨具銹蝕。

　　(五)斜拉索的減振

　　斜拉橋由于鋼度相對較小，在車輛、風雨等載荷作用下，極易發生振動。引起拉索根部積水，加速拉索腐蝕，縮短拉索的使用壽命。為此應在拉索兩端的接口部位設置黏彈性高阻尼材料減振塊，發揮減振作用，達到保護斜拉索的目的。另外必要時也可在拉索之間設置分隔索夾，使幾根拉索互為約束不易起振。

　　(六)錨索與索體結合部的防腐

　　斜拉索索體與錨具結合部位是斜拉索防腐蝕的薄弱環節，其原因是索體與錨具結構不同，結合部位存在結構差異，錨固區有一段鋼絲索的PE要剝開，以方便錨固。這一區間密封困難，容易造成腐蝕，必須采取有效的結構措施和合適的材料、工藝進行特殊處理，防止水分和其他污染源進人。

　　1、平行鋼絲索結合部是冷鑄錨(或熱鑄錨)錨固，填充料是耐蝕性能較好的環氧鐵砂配方料(或鋅銅合金)。考慮到PE剝開區特點，利用抗疲勞結構的連接管，在管內用耐蝕的填料密封PE剝開區段。在連接管和PE索體分界處用橡膠密封圈或熱收縮管密封口。

　　2、平行鋼絞線索是夾片群錨錨固，結合部位應用過環氧樹脂或水泥砂漿密封，考慮到換索需要，在錨固區用防腐油脂保護。在室外環境中長期使用的防腐油脂，需具備滴點高、漏失量小、防腐蝕、耐候抗氧化等性能。主要保護區是錨具延伸管內的鋼絞線PE剝開區和錨具端口，為此專門設計錨具防護配件使夾片端口浸在油脂中，用密封配件將剝開PE的一段鋼絞線密封在延伸管內，保持結合區內的防腐油脂，隔絕水和空氣，延伸管內的防護油脂采用專用工具和工藝注入。如圖所示。

　　四、 斜拉索防腐的保證措施

　　(一)定期對斜拉索進行檢測

　　采用無損檢測技術定期對使用過一段時期的斜拉索進行檢測，如已經開發和應用的電磁檢測方法和聲波檢測方法，以及成像技術，及時檢查和發現拉索腐蝕缺陷，采取有效措施。這方面應引起橋梁管理部門重視。

　　(二)加強新材料的開發和應用

　　例如應用纖維加勁塑料(FRP)材料代替鋼絲和鋼絞線，這種材料的特點是高強度、耐腐蝕、耐疲勞、質量輕。瑞士己在1996年4月將此材料斜拉索應用于斯多克〔stork)斜拉橋，并進行試驗觀察，取得了一些數據。但這也有其局限性，尚需通過進一步的試驗研究，才可能推廣應用在纜索結構中。近年來對憎水納米復合涂層的研究也取得了一定進步。這種材料主要采用溶膠凝膠方法, 合成有機無機雜化溶膠, 在拉索鋼絲熱鍍鋅層表面形成高憎水性的納米復合涂層, 減少拉索內部水汽的凝結, 最大限度降低相對濕度, 保護基體金屬免受環境的侵蝕。通過添加不同種類和不同含量的溶膠組分, 控制納米復合涂層的固化時間，優化憎水性能以及耐候性能。由于這種涂層固化后具有較好的環境穩定性, 其對熱鍍鋅層、PE外套等均具有較好的相容性, 因而有望在拉索鋼絲的防腐過程中獲得廣泛應用。

　　結語

　　腐蝕會直接影響斜拉索橋的使用壽命和運營安全，因此對其的防腐工作必須高度重視。目前的防腐手段還需進一步研究和深化，要加強更高性能的防腐材料的研究和應用，不斷將此項研究推向前進。

　　參考文獻

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