钢管桩的腐蚀与防腐公开 (2)

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1、 钢管桩钢管桩在上海超高层建筑的基础在上海超高层建筑的基础中已有所应用中已有所应用,如如金茂大厦金茂大厦等等.随着我国随着我国经济的高速发展经济的高速发展,钢管桩的应用必将越钢管桩的应用必将越来越多来越多.广大设计施工人员对广大设计施工人员对钢管桩钢管桩的的性能应该有一些认识性能应该有一些认识.目前大家比较关目前大家比较关注的问题一是注的问题一是钢管桩的腐蚀与防腐钢管桩的腐蚀与防腐问问题题,二是二是开口钢管桩的桩端阻力开口钢管桩的桩端阻力问题问题.腐蚀的现象与原因腐蚀的现象与原因 钢铁受环境的作用而变为氧化钢铁受环境的作用而变为氧化铁等的现象称为腐蚀铁等的现象称为腐蚀.钢管桩工作的环境是海水、

2、淡钢管桩工作的环境是海水、淡水、大气和土等水、大气和土等,而使钢管桩发生腐而使钢管桩发生腐蚀的就是其中的水和氧蚀的就是其中的水和氧.水和氧与钢水和氧与钢铁发生反应生成铁锈铁发生反应生成铁锈.钢铁变为铁锈钢铁变为铁锈的反应是一种电化学电化学反应反应.也可以说是根据”电池作用电池作用”进行的反应.在钢铁的表面表面由于种种原因存在无数非常细小的阳极阳极和阴极阴极,形成了了局部电局部电池池.在局部电池的阳极上发生生铁的溶解铁的溶解,阴极上发生氧的还原氧的还原,就这样进行着腐蚀反腐蚀反应应.钢管桩钢管桩腐蚀的速度腐蚀的速度决定于决定于单位时间内到达并扩散到钢表面的氧的量氧的量.而促使氧增加的主要因素是水

3、中溶存的氧的浓度、流速、氧的浓度、流速、混合的程度和温度等混合的程度和温度等.由于腐蚀而在钢表面形成的铁铁锈锈,在某种程度上成为氧扩散的屏氧扩散的屏障障,具有抑制氧扩散的作用抑制氧扩散的作用.而这种已经形成的铁锈层的保护作用铁锈层的保护作用,在大气中较大,在水中较小.当水中溶有食盐等中性盐溶有食盐等中性盐类类时,腐蚀的机理原则上没有变化.但食盐的存在影响作为氧扩影响作为氧扩散屏障的铁锈层的性质散屏障的铁锈层的性质.如果钢的如果钢的金属组织、应力金属组织、应力和塑性变形的和塑性变形的程度不同程度不同,在水中在水中的的电位就不同电位就不同.如两种不同成分如两种不同成分钢的钢的连接部位连接部位,成为

4、腐蚀电池阳成为腐蚀电池阳极的一方就会极的一方就会促进腐蚀促进腐蚀.钢表面钢表面的的压痕也会促进腐蚀压痕也会促进腐蚀.在低合金钢中,合金的元素进入铁合金的元素进入铁锈层中会引起铁锈层性质的变化锈层中会引起铁锈层性质的变化,从而从而影响钢的耐腐蚀性影响钢的耐腐蚀性.如在低合金钢中加入适量的磷、铬和铜磷、铬和铜,则在大气或海水中,其耐腐蚀性为普通钢的耐腐蚀性为普通钢的23倍倍.而在淡水或土中则没有没有太大的变化变化.腐蚀的形态腐蚀的形态 构筑物基础使用的钢除构筑物基础使用的钢除全面腐蚀全面腐蚀外外,还会发生还会发生“孔蚀孔蚀”和和“腐蚀疲劳腐蚀疲劳”等等形态的腐蚀形态的腐蚀.在钢表面的某些部位在钢表

5、面的某些部位,阳极反应集中阳极反应集中发生发生,严重腐蚀严重腐蚀,成为成为“孔蚀孔蚀”.孔蚀最孔蚀最主要的主要的原因原因是是通气性差通气性差.例如在例如在缝隙缝隙和和贝类附着的部贝类附着的部位位等等,氧的供给氧的供给比其他部位比其他部位少少,供给供给少的部位少的部位成为成为阳极阳极,供给供给多的部位多的部位成为成为阴极阴极,这样就形成了这样就形成了“电池电池”,在阳极部位就发生在阳极部位就发生“孔蚀孔蚀”.使钢发生激烈使钢发生激烈孔蚀孔蚀的诸多原因的诸多原因中中,还有还有“迷走电流迷走电流”的作用的作用.从从电电气铁路气铁路和和电焊机电焊机洩漏的洩漏的直流电直流电,一旦一旦流入流入土和水中的土

6、和水中的钢结构钢结构物物,再从钢结再从钢结构物流到土和水中构物流到土和水中,流出的点流出的点即发生即发生腐蚀腐蚀.电流容易流出的部位会造成深电流容易流出的部位会造成深深的孔蚀深的孔蚀.“腐蚀疲劳腐蚀疲劳”是钢铁在是钢铁在腐蚀性的环腐蚀性的环境中在拉应力的反复作用境中在拉应力的反复作用下在某一周下在某一周期以后发生期以后发生破裂的现象破裂的现象.腐蚀疲劳与没腐蚀疲劳与没有腐蚀作用的疲劳相比有腐蚀作用的疲劳相比,在在一定的应力一定的应力下下,达到破坏的达到破坏的反复次数少反复次数少.并且即使并且即使应应力较低力较低,如果如果反复次数非常大反复次数非常大,也会出现也会出现破坏的特征破坏的特征.应力腐

7、蚀破坏应力腐蚀破坏是钢在静拉应力是钢在静拉应力的作用下、在的作用下、在特定的腐蚀环境特定的腐蚀环境(热而热而浓的碱、硝酸盐、氰化氢水溶液或浓的碱、硝酸盐、氰化氢水溶液或液体氨等液体氨等)中发生的中发生的.这些腐蚀环境不这些腐蚀环境不是在通常的自然环境中遇到的是在通常的自然环境中遇到的,因此因此发生发生应力腐蚀的可能性非常小应力腐蚀的可能性非常小.钢表面铁锈层的厚度钢表面铁锈层的厚度 与与板厚减少量的关系板厚减少量的关系 因腐蚀而失去的因腐蚀而失去的铁的量铁的量中中,相当一部分相当一部分(一般一般1/2以上以上)用于用于钢表面铁锈层的形成钢表面铁锈层的形成,剩余剩余的一部分的一部分作为铁锈一度残

8、留在钢表面作为铁锈一度残留在钢表面,而后剥而后剥离离.另一部分另一部分不在表面生成铁锈不在表面生成铁锈,而以而以离子状离子状态流失态流失.这几部分铁的这几部分铁的比例比例根据淡水、海水、根据淡水、海水、大气、土等的大气、土等的环境变化而定环境变化而定.作为钢表面铁锈作为钢表面铁锈残存的残存的铁铁的比例的比例,一般在一般在土中较高土中较高,大气中较大气中较低低.并并随液体的流动而变化随液体的流动而变化.现假定因腐蚀而失去的铁全部用于在钢表面形成铁锈,则钢表面铁锈层的厚度与板厚减少量的铁锈层的厚度与板厚减少量的关系关系如下式所示:y=D S x/100 A式中 y-钢材的板厚减少量(mm);D-铁

9、锈的表观比重;S-铁锈层中铁的含有率(%);x-铁锈层的厚度(mm);A-铁的比重(7.85)例 y=D S x/100 A 在海洋环境中钢管桩铁锈层的测试结果为D=2.01,S=52.4%,代入公式计算:y=(2.0152.4x)/(1007.85)=0.134 x x/y=7.46 即铁锈层的厚度为板厚减少量的7.46倍 这一算例表明,若因腐蚀而失去的铁约一半用失去的铁约一半用于形成铁锈于形成铁锈,则铁锈层的厚度比板厚减少量大得多则铁锈层的厚度比板厚减少量大得多(34倍倍).所以应当注意应当注意,不要误以为铁锈层的厚度等于不要误以为铁锈层的厚度等于板厚减少量板厚减少量.铁锈层的厚度与板厚减

10、少量的关系铁锈层的厚度与板厚减少量的关系如下图所示如下图所示:钢管桩在土中的腐蚀情况钢管桩在土中的腐蚀情况 1 日本建设省土木研究所的调查研究日本建设省土木研究所的调查研究 调查对象调查对象是幸谷桥幸谷桥的的钢管桩钢管桩 钢管桩钢管桩外径486mm、壁厚16 mm、9mm 1958年1011月施工,经过17年后拔出,进行腐蚀调查.调查方法调查方法 为了解钢管桩在深度方向大致的腐蚀程度和腐蚀形态,先用肉眼观察表面附着物的颜色先用肉眼观察表面附着物的颜色和状态和状态,以及以及附着物清除后的腐蚀形态和程度附着物清除后的腐蚀形态和程度.然后取样测试取样测试,定量地了解钢管桩各部位的腐蚀量.根据外观,认

11、为腐蚀大的表层部位连续取样,腐蚀小的深层部位间隔取样,取样时还要考虑土层变化情况,试样尺寸为 1010 cm,在柠檬酸二铵水溶液中浸泡冼净,再用点测微计量点测微计量测量厚度.取样和试样上测点位置如图所示.因为没有钢管桩打设前壁厚的测试资料,所以原始壁厚是根据实测结果推算的原始壁厚是根据实测结果推算的.调查结果调查结果 如表所示如表所示 深度 m土质表面 原 始 壁 厚 mm 实 测 壁 厚 mm 最小 平均 腐 蚀 速 度 mm/yr最大值 平均值-0.30.00.00.20.20.91.72.55.26.110.211.117.218.124.225.118.229.135.236.1大气土

12、 细 砂淤泥夹细砂 粘土夹淤泥 。细砂涂涂裸下 同 15。8115。8115。8115。8115。429。029。218。748。749。5714。04 15。6115。26 15。7615。14 15。6514。76 15。41 15。28 15。398。90 8。998。86 9。158。61 8。738。21 8。709。38 9。520。104 0。0240。032 0。0030。039 0。0090。062 0。0240。008 0。0020。007 0。0020。021 0。0040。008 0。0010。031 0。0020。011 0。003 从表中可见：从表中可见：1 外观外

13、观：大气中涂膜损坏部分腐蚀显著；表层土中部分腐蚀；细砂层中除全面腐蚀外有局部腐蚀，到淤泥夹砂层中局部腐蚀更多；从粘土夹淤泥层以下几乎没有腐蚀从粘土夹淤泥层以下几乎没有腐蚀。2 在土中腐蚀速度总平均总平均为0。007mm/yr.3 腐蚀速度表层部位表层部位明显大于深层部位深层部位；同在表层，淤泥夹砂淤泥夹砂大于细砂细砂；4 腐蚀速度最大最大部位平均不过0。024mm/yr,2mm的壁厚可耐腐蚀耐腐蚀80年。年。2 日本土质工学会的腐蚀调查日本土质工学会的腐蚀调查 日本土质工学会日本土质工学会为在大范围内各种土质为在大范围内各种土质条件下的条件下的钢桩钢桩进行腐蚀试验进行腐蚀试验,从从1962年到

14、年到1966年年,在日本在日本10个地方个地方设置了设置了126根钢桩根钢桩,桩的桩的断面为断面为L型型,桩长约桩长约15 m.然后分别在打然后分别在打设后的第设后的第二二年、第年、第五五年、第年、第十年十年各拔出各拔出42根根,进行进行腐蚀状况观察和板厚减少量的测定腐蚀状况观察和板厚减少量的测定.结果如表所示结果如表所示.桩所在地 土质调查目的根数平均腐蚀速度 (mm/yr两面)东京电力冲积淤泥 普通钢腐蚀90.0045川崎制铁填海地普通钢合金钢腐蚀 电防腐120.0114广岛大学砂.淤泥普通钢腐蚀100.0116新日铁关东砂粘 普通钢腐蚀90.0112关西电力海边填土 普通钢 耐候性钢焊接

15、部位蚀150.0083鹿岛建设 砂砾普通钢腐蚀90.0093住宅公团 砂粘互层普通钢腐蚀电车轨道迷走电流影响 涂装防腐120.0148农林省淤泥普通钢腐蚀90.0094武里团地 砂.淤泥普通钢腐蚀钢管桩内面防腐110.0061川崎制铁 填海地普通钢腐蚀钢筋混凝土基础内钢筋的影响等300.0127总计总计126 根根平均平均 0.0106mm/yr 根据试验结果可以作出如下判断根据试验结果可以作出如下判断:1 除接近地表部分外,经过10年的桩表面几乎保持原状;2 各地10 年总平均腐蚀速度腐蚀速度(两面两面)为0.0106mm/yr单面为0.0053 mm/yr 最大值最大值为0.0297mm/

16、yr;3 腐蚀速度随年数增加而减少;4 推荐设计用腐蚀速度为推荐设计用腐蚀速度为0.02mm/yr 3 日本钢管桩协会的腐蚀调查日本钢管桩协会的腐蚀调查 钢管桩协会在大宫城县盐釜市,对正在使用的构筑物钢管桩进行了腐蚀实态调查.这些桩已打设4年.土层状况是地表至3m为填土,38m为淤泥,以下持力层为泥岩(基岩).钢管桩 外径 508 mm、壁厚9.5mm、桩长711m.调查方法调查方法 露出三根钢管桩露出三根钢管桩,在基底以下约在基底以下约1020cm的桩顶附近的桩顶附近(深度约深度约2.3m)切下切下60110mm110mm的试验片的试验片.在试验片切取以前在试验片切取以前,先清除切取部位先清

17、除切取部位附近的铁锈附近的铁锈,用超声波测厚仪测定壁厚用超声波测厚仪测定壁厚.测定的位置和结果如图所示测定的位置和结果如图所示.No.1No.1桩桩 测测得得9.3mm 9.3mm、9.4mm9.4mm的壁厚的壁厚较多较多,比比当初当初的的公称壁厚公称壁厚9.5mm9.5mm有所减有所减少少.No.2No.2、No.3No.3桩桩与当初与当初的的公称壁厚完公称壁厚完全相同全相同.从试验片可见钢管桩的外表钢管桩的外表面有凹凸状的腐蚀面有凹凸状的腐蚀,而内表面几乎而内表面几乎看不到腐蚀看不到腐蚀.用测微计测定的结果是壁厚的平均减少量为 0.052mm,即腐蚀速度为腐蚀速度为 0.013mm/yr

18、4 美国美国 NBS (National Bureau 0f Standards)(国家标准署)的腐蚀调查的腐蚀调查 美国美国 NBS 得到美国钢铁协会美国钢铁协会和陆军工兵队陆军工兵队的协助,对长年埋设在地下的钢桩钢桩等拔出或挖出来,进行实进行实地腐蚀调查地腐蚀调查,结果如表所示.所 在 地 土 质年数 比 阻 抗 .cmpH 腐腐水位上蚀状蚀状水位处+_2 f t.况况水位下Bonnet CarreSpill way砂.淤泥.粘土1740010506.78.1UMUSparrows Point砂.淤泥.粘土18113040003.76.6P0.9P2.8SQuachita River淤泥质

19、粘土.粘土40137012400 4.97.3_UGrenada Dam有机质粘性土12380015400 3.64.9MP3.1_Sardis Dam淤泥质砂.粘土2016902.9_P1.5 所 在 地 土 质年数 比比 阻阻 抗抗 .cm.cmpH 腐腐水位上蚀状蚀状水位处况况水位下Chef Menteur Pass淤泥质砂.粘土323004006.97.8_MP3.7WilmingtonMarineTerminal有机质淤泥.砂.粘土23_P3.8_Lumber River亚砂.淤泥质粘土37110049002.35.9_P1.5 P1.5Memphis Floodwall粘土.淤泥质

20、粘土7100086007.67.8UP0.9 _Memphis Floodwall粘土.淤泥质粘土7103079006.87.8UU_ 所 在 地 土 质年数 比 阻 抗 .cmpH 腐腐水位上蚀状蚀状水位处况况水位下Vickburg Floodwall亚砂.粘土.炭渣78507007.48.2P1.0P1.2_ Vickburg Floodwall淤泥质砂.粘土.炭渣762592007.18.6MM_SordisDam粘土2030007510 5.46.0_MSGrenadaDam North粘质砂土.淤泥质土111700165004.04.4P2.7_GrenadaDam South淤泥质

21、砂114300110006.9P4.1_ 所 在 地 土 质 年数 比 阻 抗 .cmpH 腐腐水位上蚀状蚀状水位处况况水位下Berwick lock West粘土1180012908.1SSSBerwick lock East粘土1175016107.98.1_P1.9SAlgiers Lock淤泥质粘土.有机质粘性土1234513007.78.4_P1.0_Enid Dam淤泥质.粘土.砂淤泥128000102005.15.3M_ 从调查可知从调查可知:除在除在Ph值特别低的土中以外值特别低的土中以外,钢桩钢桩的腐蚀出乎预想地少的腐蚀出乎预想地少;特别是在水位以下的腐蚀对钢材强特别是在水位

22、以下的腐蚀对钢材强度没有影响度没有影响;土的性质与腐蚀速度一般没有什么土的性质与腐蚀速度一般没有什么关系关系.可以认为在没有扰动的土中可以认为在没有扰动的土中,腐蚀腐蚀轻微的原因是缺少氧轻微的原因是缺少氧 土的腐蚀性土的腐蚀性 日本建设省土木研究所日本建设省土木研究所和土质工学会土质工学会从土的从土的比阻抗比阻抗、复极作用复极作用、酸性和酸性和pH值值、氧化还原电位氧化还原电位、细菌腐蚀细菌腐蚀、溶解成分溶解成分等对等对土的腐蚀性进行了研究土的腐蚀性进行了研究,得到的得到的结论与前面结论与前面所讲的大致相同所讲的大致相同.海水的腐蚀性海水的腐蚀性 海水中钢海水中钢管桩腐蚀速管桩腐蚀速度的分布状

23、度的分布状况如图所示况如图所示从图中可见:在飞沫带腐蚀速度最大在飞沫带腐蚀速度最大,因为水花和潮汐的作用,使钢表面经常存在海水薄膜,通过薄膜供给丰富的氧,造成钢表面极大 的腐蚀.海上漂浮的树木、船只和波浪使腐蚀加速.因为涂膜的损伤常常很大,电防腐的效果就没有了.所以,这里是海洋环境中防腐最困难的地方.潮汐涨落带潮汐涨落带受海水周期性反复浸润,腐蚀速度似乎应与飞沫带一样大.但实实际上比较小际上比较小.原因是潮汐涨落带与海水之间,由于氧供给之差形成了巨大的电池,而潮汐涨落带作为阴极,腐蚀减少了.与之相接的与之相接的海水海水上部上部作为阳极而促进了腐作为阳极而促进了腐蚀蚀.而且而且海水的上下部相差海

24、水的上下部相差不大不大.腐蚀仅次于飞沫带腐蚀仅次于飞沫带.在在海水中海水中和和潮汐涨落潮汐涨落带带,海草与生物附着在钢表海草与生物附着在钢表面面,氧的浓淡形成电池、生氧的浓淡形成电池、生物死亡发生的有机物及细物死亡发生的有机物及细菌等会促进钢管桩菌等会促进钢管桩 的腐蚀的腐蚀,夏季的腐蚀更严重夏季的腐蚀更严重.海上大气部位海上大气部位因飞来的海盐粒子和水花多,腐蚀环境比陆上大气厉害得多.而且象临海工业带亚硫酸气体的影响使腐蚀加大.海底土中部位海底土中部位由于与海水的接触少,氧的供给少,腐蚀最小腐蚀最小.但在污染海域,污泥堆积的场所,也可能比海水中的腐蚀大.在海洋环境中钢的腐蚀调查结在海洋环境中

25、钢的腐蚀调查结果如表所示果如表所示,由于影响腐蚀的因素很由于影响腐蚀的因素很多多,测试方法不同测试方法不同,得到得到 的腐蚀量的的腐蚀量的值也是不同的值也是不同的.部部 位位 试试 验验 材材测测 定定 数数 量量暴露时间暴露时间 yr 腐蚀速度腐蚀速度 mm/yr 海海 上上 大大 腐蚀试验片腐蚀试验片 19 0.416 0.128 气气 部部 位位 平平 均均 19 0.128 飞飞 钢钢 板板 桩桩 8 640 0.112 钢钢 管管 桩桩 1 8 0.25 沫沫 H 钢钢 桩桩 2 57 0.198 腐蚀试验片腐蚀试验片 16 0.415 0.363 带带 平平 均均 27 0.272

26、 潮潮 钢钢 板板 桩桩 35 540 0.044 汐汐 钢钢 管管 桩桩 4 38.5 0.070 涨涨 H 钢钢 桩桩 2 57 0.055 落落 腐蚀试验片腐蚀试验片 27 0.416 0.137 带带 平平 均均 68 0.083 部部 位位 试试 验验 材材测测 定定 数数 量量 暴露时间暴露时间 yr 腐腐 蚀蚀 速速 度度 mm/yr 干干 潮潮 位位钢钢 板板 桩桩 42 542 0.047平平 均均 42 0.047 海海 钢钢 板板 桩桩 59 542 0.039 钢钢 管管 桩桩 5 38.5 0.062 水水 H 钢钢 桩桩 3 523.6 0.049 腐蚀试验片腐蚀试

27、验片 61 0.316 0.143 中中 平平 均均 128 0.090 海海 H 钢钢 桩桩 2 57 0.033 底土底土 腐蚀试验片腐蚀试验片 3 35 0.103 中中 平平 均均 5 0.075 应考虑的腐蚀量应考虑的腐蚀量 所要考虑的所要考虑的腐蚀的量腐蚀的量是是实际壁厚实际壁厚承载力必需承载力必需的壁厚的壁厚.设计时采用的腐蚀量应符合下式要求设计时采用的腐蚀量应符合下式要求;腐蚀量腐蚀量(mm)平均腐蚀速度平均腐蚀速度(mm/y/y耐用年数耐用年数(yr)(yr)实际壁厚实际壁厚承载力必须的壁厚承载力必须的壁厚腐蚀量腐蚀量在腐蚀较少的情况下，可以这样推算在腐蚀在腐蚀较少的情况下，

28、可以这样推算在腐蚀大的情况下，应采用大的情况下，应采用防腐措施防腐措施 再看一个在再看一个在日本千叶海滩日本千叶海滩的试验的试验,在在暴露的钢管桩第五年暴露的钢管桩第五年,按图取样按图取样,测测定结果如表所示定结果如表所示.从试验结果可以明显看出从试验结果可以明显看出,钢管钢管桩内表面的腐蚀极小桩内表面的腐蚀极小.位位 置置钢管桩钢管桩 凹凸凹凸 平平 均均(mm)最最 大大 海海 面面 上上 D.L+2.4m 外外 面面 内内 面面 0.21 0.08 0.51 0.42 海海 中中 D.L-4.5m 外外 面面 内内 面面 0.40 0.07 1.13 0.33 制制 造造 时时 原原 压

29、压 痕痕 0.07 0.30防腐蚀方法防腐蚀方法 1 低合金耐腐蚀性钢低合金耐腐蚀性钢 耐海水钢耐海水钢 针对钢的耐海水性针对钢的耐海水性,添加元素的效果添加元素的效果,随暴随暴露的环境、元素的组合与添加量而异露的环境、元素的组合与添加量而异.综合的综合的评价评价是对是对飞沫带飞沫带加加磷、铜、镍磷、铜、镍,海水中海水中加加硅、硅、铬、铝铬、铝,镍和钼镍和钼对对减少海水中的孔蚀减少海水中的孔蚀有效有效.据此开发了不同系列的低合金钢据此开发了不同系列的低合金钢.耐海水性钢耐海水性钢耐腐蚀性耐腐蚀性实例如下图所示实例如下图所示 耐候性钢耐候性钢(耐大气腐蚀耐大气腐蚀 性钢性钢)添加添加磷、铜、铬磷

30、、铜、铬可使钢的耐大气腐蚀性可使钢的耐大气腐蚀性大幅增加大幅增加,而而镍、硅、钼、铝镍、硅、钼、铝对此也颇有效对此也颇有效.据据此开发了两种耐大气腐蚀性钢此开发了两种耐大气腐蚀性钢:高耐候性钢高耐候性钢:含磷、铜、铬含磷、铜、铬 焊接结构用耐候性钢焊接结构用耐候性钢:含铜、铬为主含铜、铬为主 耐候耐候 性钢性钢是使铁锈緻密是使铁锈緻密,抑制氧的浸透抑制氧的浸透,阻止腐蚀阻止腐蚀.如对水面上钢管桩弯曲部分如对水面上钢管桩弯曲部分,其其耐耐腐蚀性腐蚀性为为普通钢的普通钢的23倍倍.为充分发挥这种钢为充分发挥这种钢的耐腐蚀性的耐腐蚀性,使其干燥、避免飞沫是必要的使其干燥、避免飞沫是必要的.2 涂装法

31、涂装法 涂装法常在桥墩、栈桥等地上突出部位涂装法常在桥墩、栈桥等地上突出部位使用使用.钢管桩在土中使用的涂料钢管桩在土中使用的涂料,必须必须防腐性防腐性好好,在土中在土中不易老化不易老化,粘结性好粘结性好,打桩时涂层不打桩时涂层不会因磨擦而剥离或损伤会因磨擦而剥离或损伤.要满足这些性质要满足这些性质,常常用用焦油环氧涂料焦油环氧涂料(tar epoxy).在在海水海水或或淡水淡水中还使用中还使用厚膜富锌防锈漆厚膜富锌防锈漆和和焦油环氧涂料焦油环氧涂料.特别是特别是飞沫带飞沫带防腐常常将防腐常常将厚膜富锌防锈漆厚膜富锌防锈漆和和焦油环氧涂料焦油环氧涂料或或环氧涂料环氧涂料组合使用组合使用.3 有

32、机材料覆盖有机材料覆盖 有机材料主要有有机材料主要有树脂砂浆、聚乙烯、强树脂砂浆、聚乙烯、强化塑料化塑料等等.该法该法防腐性好防腐性好,成本低成本低.使用最多的使用最多的是聚乙烯覆盖是聚乙烯覆盖.4 无机材料覆盖无机材料覆盖 无机材料主要是无机材料主要是水泥混凝土硬化体水泥混凝土硬化体,用于用于飞沫带飞沫带和和潮汐涨落带潮汐涨落带等腐蚀特别厉害的地方等腐蚀特别厉害的地方.水泥混凝土硬化体应加入水泥混凝土硬化体应加入金属丝网金属丝网和和钢钢筋筋以及以及树脂合成纤维树脂合成纤维等复合材料硬化体等复合材料硬化体厚厚度度一般为一般为 6 cm.5 电防腐法电防腐法 电防腐法是电防腐法是根据腐蚀的机根据

33、腐蚀的机理理,用直流电消用直流电消除钢材表面局除钢材表面局部电池阴阳极部电池阴阳极电位差的防腐电位差的防腐方法方法.如图所示如图所示,直流电源装直流电源装置的置的“-”极与水或土极与水或土中的钢材连中的钢材连接作为接作为阴极阴极,让电流从让电流从阳阳极流入极流入.由于电流主要流入阴极由于电流主要流入阴极,使钢材表面使钢材表面阴极的电位降低阴极的电位降低,降低到与阳极电位相等降低到与阳极电位相等,局部电池的电位差消除了局部电池的电位差消除了,腐蚀腐蚀 也就消除也就消除了了.在海水或土中在海水或土中,钢铁的钢铁的自然状态电位自然状态电位约为约为-600650mV,防腐电位为防腐电位为-770mV.

34、1 外部电源方式外部电源方式 在水中或土中如在水中或土中如图设置电极图设置电极,将交流将交流电变成直流电电变成直流电,通过通过配线管从阳极输入配线管从阳极输入电流电流.电流可根据腐蚀电流可根据腐蚀速度调节速度调节,电极不必电极不必经常更换经常更换,适用于半适用于半永久性大型护壁工永久性大型护壁工程程.2 流电阳极方式流电阳极方式 通过电线将通过电线将锌、铝、镁或其锌、铝、镁或其合金与钢管桩连合金与钢管桩连接形成流电防腐接形成流电防腐系统系统.该法施工方该法施工方便便,成本低成本低,毋须毋须维护管理维护管理.适用适用于平均水位以下于平均水位以下,对飞沫带不适用对飞沫带不适用.在日本在日本,建筑、

35、土木、港湾、治山、建筑、土木、港湾、治山、治水等领域的各种法令、指示、标准治水等领域的各种法令、指示、标准中中,对对腐蚀量的限制腐蚀量的限制和防腐方法都有具和防腐方法都有具体的规定体的规定.对对建筑建筑而言而言,简要地说简要地说:1 进行腐蚀试验的进行腐蚀试验的,采用采用年腐蚀速年腐蚀速度乘以度乘以80年或耐用年数年或耐用年数;2 不试验的不试验的,直接采用直接采用 2 mm.谢谢 谢谢 ！(以上内容引自 日本钢管桩协会日本钢管桩协会 一书)(下接钢管桩的闭塞效果下接钢管桩的闭塞效果)开口钢管桩的闭塞效果开口钢管桩的闭塞效果几个概念几个概念1 土芯土芯 从钢管桩下端开口涌入的土从钢管桩下端开口

36、涌入的土;2 土芯率土芯率 土芯长度土芯长度 LP与贯入深度与贯入深度 L 之比之比;3 3 闭闭塞系塞系数数 开口桩的桩端阻力开口桩的桩端阻力Qb与闭口与闭口桩桩的桩端阻力的桩端阻力Qb之比之比,即即 =Qb/Qb 式中式中 Qb-开口桩的桩端阻力开口桩的桩端阻力,在静载条在静载条件下等于管壁端阻力、内壁摩阻力与土芯自件下等于管壁端阻力、内壁摩阻力与土芯自重之和重之和;同济大学宰同济大学宰金璋等研究了上金璋等研究了上海软土开口钢管海软土开口钢管桩土芯长度桩土芯长度、贯贯入深度与桩径的入深度与桩径的关系关系,如右图所示如右图所示.609.6 609.6 钢管桩的土芯率土芯率约为0.70.7;1200 1200 钢管桩的土芯率土芯率接近1.01.0.进入砂层进入砂层钢管桩的钢管桩的闭塞闭塞系数系数如右图所如右图所示示:609.6的的开口桩进入砂开口桩进入砂层层(2.53.0)D时时,闭塞系数闭塞系数 0.8 日本不少学者对钢管桩的闭日本不少学者对钢管桩的闭塞效果进行了研究塞效果进行了研究,提出了许多计提出了许多计算方法算方法,如如山原浩山原浩、田岛重男田岛重男、山山肩肩水井水井、后藤后藤胜见胜见等等,在此就不在此就不一一列举了一一列举了.