懸索橋主纜腐蝕問題淺析

駱乾乾

（四川路橋橋梁工程有限責任公司，四川 成都 610031）

隨著科技的不斷發展，建造技術的不斷升級，現代的橋梁技術也是得到了很大的提升。很多大跨度的橋梁在日趨增多，大跨度的橋梁給人類的交通帶來了很大的便利，也進一步的促進了經濟的發展。為了使橋梁更加的堅固耐用對主纜的腐蝕問題我們進行了進一步的研究。以下對研究結果做一下總結和分析。

1 懸索橋主纜的易被腐蝕的原因

懸索橋的發明已經有了幾百年的歷史了 ，給人們的工作和生活帶來了很大的便利。隨著經濟技術的發展，橋梁的技術也在不斷地升級，但是主纜的腐蝕問題一直都是一個關系到橋梁使用的關鍵問題。下面就介紹一下懸索橋主纜被腐蝕的幾個原因。

1.1 懸索橋主纜的材料決定了其易被腐蝕的性質

懸索橋主纜的一般是由鋼絲（高強度冷拔碳素鋼絲）鋼纜制成，這種材料擁有很大的強度和很好的延展性。足以承受住很大的重量來承載橋上的重量。但是這種金屬材質本身非常容易被腐蝕，其化學活性很活潑，在環境的影響下容易發生反應，從而使其被腐蝕。主纜被腐蝕，相對應的懸索橋的強度就會下降，極易發生危險。

1.2 懸索橋主纜所處的環境促進其被腐蝕

懸索橋主纜往往承擔著巨大的負荷且工作環境惡劣，加劇了其相較其他金屬被腐蝕的的速度。

首先是物理方面的腐蝕。懸索橋主纜往往承受較大的應力負荷，大多數合金，在其他條件相同的情況下，所受應力越大，其受腐蝕程度越大。因懸索橋主纜多為高強度冷拔碳素鋼絲，其發生應力腐蝕的可能性更高。其次，在日復一日的工作中，由于懸索橋材料不可避免的存在裂紋、坑面等缺陷，其在交變應力的反復作用下，會擴大其缺陷面積，不斷增大其缺陷程度，加深其疲勞程度，嚴重時會導致其部分斷裂。加之之前談到的應力腐蝕，不斷交替的應力，更會加深其受物理腐蝕的速度。

其次，懸索橋主纜往往會受化學腐蝕。在其所受化學腐蝕中，最常見的往往是由于合金中金屬的氧化反應造成。氧化反應會不斷使合金穩定的化學性質遭到破壞，往往是由外而內的一層層的破壞其表面，改變其化學性質，降低其穩定性。其次，由于空氣中存在大量水，金屬離子等，往往沿海地區的懸索橋或更易受腐蝕的跨海懸索橋則被腐蝕速度更快，懸索橋主纜吸附空氣中的水分后增強其導電性，繼而吸附空氣中細小微粒，從而發生電化學反應產生電化學腐蝕，其中以空氣中的氯離子、硫酸根離子等為主要腐蝕離子。

綜上所述，懸索橋主纜所處工作條件復雜多樣且往往惡劣，其受腐蝕因素也較為繁多，且往往物理腐蝕同化學腐蝕同時存在，互相促進，會進一步加深其腐蝕程度。

1.3 主纜膩子纏絲涂裝防護體系在實際操作中還存在著許多不足

首先，防腐膩子往往會出現開裂的原因，往往是因為主纜線材在不同的環境中會發生一定的形變，而防腐膩子自身抗形變能力不足導致。為了改善其所帶來的問題，往往會采取聚氨酯等材料作為膩子主材，但由于纏絲外表漆面在一定日期后必定會老化導致膩子會長時間暴露于空氣之中，與空氣中的水、各種陰陽離子發生化學反應，改變其物理性質及化學性質，發生氧化、開裂等現象，并不能有效的改變現狀。其次，我國主要采用退火后的直徑為4mm的圓形鍍鋅軟鋼絲進行纏絲，但在實際操作過程中難免會產生細小的誤差，不可能達到絲線之間零縫隙，拋去操作產生的誤差外，受工作環境溫度、應力交替的影響，主纜線材本體會因熱脹冷縮產生一定的形變，不斷的產生細微的伸縮，會增大纏絲之間的縫隙，從而使空氣中的水分接觸到主材本身。

2 懸索橋主纜防腐蝕的措施

同上來說物理腐蝕往往難以避免，故懸索橋主纜的防護工作主要集中在化學腐蝕防護部分。

2.1 選用更適合的防腐材料

我國比較主流的懸索橋主纜仿佛方法為主纜鍍鋅后涂抹防腐膩子，最后進行纏絲處理。最后涂抹外防護涂層的方式。其中，防腐膩子的作用主要為隔絕線纜主題同空氣中的水、腐蝕性離子接觸，其主要材料一般為聚氨酯或合成橡膠，輔以桐油等物質增加塑性，大多數防腐膩子的填充物為對懸索橋主纜主材陰極起保護作用的金屬粉，且采用的防腐膩子大多具有延展性好、揮發性小、固體占比高等特點，但經過實際調查發現，傳統的防護方法在經過一段時間后還是會出現涂層開裂的情況。質量輕、強度高且耐腐蝕的熱塑性樹脂基復合材料或經過玻璃纖維和碳纖維增強熱塑性樹脂或許是防腐材料的良好選擇之一，該材料增加了大量纖維填充物以增強其強度與耐磨性，同時拉伸強度也得到了很大的提升，在滿足抗化學腐蝕應變的條件下，額外增強了對物理腐蝕應變的能力。

2.2 加保護套

經過長期的觀察調查可以發現，傳統的表面覆蓋涂料的方法并不理想，本文建議采用一定強度的纖維復合卷材替代外層涂料，直接緊密覆蓋在膩子層外纏絲的外部，然后進行加熱固化處理使纖維層完全貼合與纏絲之上。這種做法可極大的縮短后期主纜維護保養的時間成本，且纖維卷材穩定性較涂料高，不易發生化學性質改變，從而增強懸索橋主纜整體的防護性能。若條件允許，或可直接采用高強纖維復合卷材替代纏絲，減輕主纜負重。

2.3 采用科學的方法實時進行監測

隨著科技的不斷發展，應在懸索橋主纜特別是年數較舊上加裝一定量的實時監測系統，通過超聲波探傷等技術對主纜主體健康程度進行監測，定期對主纜健康程度進行評估。創新研發超聲波技術在主纜檢測中的應用，通過聲波信號的傳遞判斷主纜的健康程度，建立一套主纜安全性能評估方法，為實際工作中懸索橋主纜的檢測提供依據。

2.4 主纜內部采用改造空氣除濕法

由于在施工過程中，主纜內部往往會積攢一定的水分。拋開因涂層老化，膩子膜干裂導致的水分侵蝕外，主纜內部也需要一個相對干燥的環境。日本曾經做過的一個銹蝕實驗的結果表明處于干燥環境中的金屬部件在 3個月后仍能保持較好的金屬光澤及性能，這充分反映出創造一個相對干燥的環境對主纜的防腐有的重要的意義。空氣除濕法其主要原理為向主纜內部間隙灌輸干燥并持續流動的空氣，將潮濕的空氣帶走。另有日本另一實驗表明在主纜的任何部位，即使不將干燥空氣射入其內部，而射入其鋼絲表面，仍能將其內層水分帶走。

3 結語

懸索橋主纜的腐蝕是一個世界性的難題，傳統的防腐結構不僅在一段時間后會發生開裂問題，導致后期的檢測維修費用非常的高。從各個國家的檢測反饋來看，各國的懸索橋主纜均發生的一定程度的腐蝕。本文簡要的分析了懸索橋主纜易發生腐蝕的主要原因及提出一些可行的解決方案，可供懸索橋主纜腐蝕問題的研究參考。