悬索桥主缆腐蚀问题浅析

骆乾乾

（四川路桥桥梁工程有限责任公司，四川 成都 610031）

随着科技的不断发展，建造技术的不断升级，现代的桥梁技术也是得到了很大的提升。很多大跨度的桥梁在日趋增多，大跨度的桥梁给人类的交通带来了很大的便利，也进一步的促进了经济的发展。为了使桥梁更加的坚固耐用对主缆的腐蚀问题我们进行了进一步的研究。以下对研究结果做一下总结和分析。

1 悬索桥主缆的易被腐蚀的原因

悬索桥的发明已经有了几百年的历史了 ，给人们的工作和生活带来了很大的便利。随着经济技术的发展，桥梁的技术也在不断地升级，但是主缆的腐蚀问题一直都是一个关系到桥梁使用的关键问题。下面就介绍一下悬索桥主缆被腐蚀的几个原因。

1.1 悬索桥主缆的材料决定了其易被腐蚀的性质

悬索桥主缆的一般是由钢丝（高强度冷拔碳素钢丝）钢缆制成，这种材料拥有很大的强度和很好的延展性。足以承受住很大的重量来承载桥上的重量。但是这种金属材质本身非常容易被腐蚀，其化学活性很活泼，在环境的影响下容易发生反应，从而使其被腐蚀。主缆被腐蚀，相对应的悬索桥的强度就会下降，极易发生危险。

1.2 悬索桥主缆所处的环境促进其被腐蚀

悬索桥主缆往往承担着巨大的负荷且工作环境恶劣，加剧了其相较其他金属被腐蚀的的速度。

首先是物理方面的腐蚀。悬索桥主缆往往承受较大的应力负荷，大多数合金，在其他条件相同的情况下，所受应力越大，其受腐蚀程度越大。因悬索桥主缆多为高强度冷拔碳素钢丝，其发生应力腐蚀的可能性更高。其次，在日复一日的工作中，由于悬索桥材料不可避免的存在裂纹、坑面等缺陷，其在交变应力的反复作用下，会扩大其缺陷面积，不断增大其缺陷程度，加深其疲劳程度，严重时会导致其部分断裂。加之之前谈到的应力腐蚀，不断交替的应力，更会加深其受物理腐蚀的速度。

其次，悬索桥主缆往往会受化学腐蚀。在其所受化学腐蚀中，最常见的往往是由于合金中金属的氧化反应造成。氧化反应会不断使合金稳定的化学性质遭到破坏，往往是由外而内的一层层的破坏其表面，改变其化学性质，降低其稳定性。其次，由于空气中存在大量水，金属离子等，往往沿海地区的悬索桥或更易受腐蚀的跨海悬索桥则被腐蚀速度更快，悬索桥主缆吸附空气中的水分后增强其导电性，继而吸附空气中细小微粒，从而发生电化学反应产生电化学腐蚀，其中以空气中的氯离子、硫酸根离子等为主要腐蚀离子。

综上所述，悬索桥主缆所处工作条件复杂多样且往往恶劣，其受腐蚀因素也较为繁多，且往往物理腐蚀同化学腐蚀同时存在，互相促进，会进一步加深其腐蚀程度。

1.3 主缆腻子缠丝涂装防护体系在实际操作中还存在着许多不足

首先，防腐腻子往往会出现开裂的原因，往往是因为主缆线材在不同的环境中会发生一定的形变，而防腐腻子自身抗形变能力不足导致。为了改善其所带来的问题，往往会采取聚氨酯等材料作为腻子主材，但由于缠丝外表漆面在一定日期后必定会老化导致腻子会长时间暴露于空气之中，与空气中的水、各种阴阳离子发生化学反应，改变其物理性质及化学性质，发生氧化、开裂等现象，并不能有效的改变现状。其次，我国主要采用退火后的直径为4mm的圆形镀锌软钢丝进行缠丝，但在实际操作过程中难免会产生细小的误差，不可能达到丝线之间零缝隙，抛去操作产生的误差外，受工作环境温度、应力交替的影响，主缆线材本体会因热胀冷缩产生一定的形变，不断的产生细微的伸缩，会增大缠丝之间的缝隙，从而使空气中的水分接触到主材本身。

2 悬索桥主缆防腐蚀的措施

同上来说物理腐蚀往往难以避免，故悬索桥主缆的防护工作主要集中在化学腐蚀防护部分。

2.1 选用更适合的防腐材料

我国比较主流的悬索桥主缆仿佛方法为主缆镀锌后涂抹防腐腻子，最后进行缠丝处理。最后涂抹外防护涂层的方式。其中，防腐腻子的作用主要为隔绝线缆主题同空气中的水、腐蚀性离子接触，其主要材料一般为聚氨酯或合成橡胶，辅以桐油等物质增加塑性，大多数防腐腻子的填充物为对悬索桥主缆主材阴极起保护作用的金属粉，且采用的防腐腻子大多具有延展性好、挥发性小、固体占比高等特点，但经过实际调查发现，传统的防护方法在经过一段时间后还是会出现涂层开裂的情况。质量轻、强度高且耐腐蚀的热塑性树脂基复合材料或经过玻璃纤维和碳纤维增强热塑性树脂或许是防腐材料的良好选择之一，该材料增加了大量纤维填充物以增强其强度与耐磨性，同时拉伸强度也得到了很大的提升，在满足抗化学腐蚀应变的条件下，额外增强了对物理腐蚀应变的能力。

2.2 加保护套

经过长期的观察调查可以发现，传统的表面覆盖涂料的方法并不理想，本文建议采用一定强度的纤维复合卷材替代外层涂料，直接紧密覆盖在腻子层外缠丝的外部，然后进行加热固化处理使纤维层完全贴合与缠丝之上。这种做法可极大的缩短后期主缆维护保养的时间成本，且纤维卷材稳定性较涂料高，不易发生化学性质改变，从而增强悬索桥主缆整体的防护性能。若条件允许，或可直接采用高强纤维复合卷材替代缠丝，减轻主缆负重。

2.3 采用科学的方法实时进行监测

随着科技的不断发展，应在悬索桥主缆特别是年数较旧上加装一定量的实时监测系统，通过超声波探伤等技术对主缆主体健康程度进行监测，定期对主缆健康程度进行评估。创新研发超声波技术在主缆检测中的应用，通过声波信号的传递判断主缆的健康程度，建立一套主缆安全性能评估方法，为实际工作中悬索桥主缆的检测提供依据。

2.4 主缆内部采用改造空气除湿法

由于在施工过程中，主缆内部往往会积攒一定的水分。抛开因涂层老化，腻子膜干裂导致的水分侵蚀外，主缆内部也需要一个相对干燥的环境。日本曾经做过的一个锈蚀实验的结果表明处于干燥环境中的金属部件在 3个月后仍能保持较好的金属光泽及性能，这充分反映出创造一个相对干燥的环境对主缆的防腐有的重要的意义。空气除湿法其主要原理为向主缆内部间隙灌输干燥并持续流动的空气，将潮湿的空气带走。另有日本另一实验表明在主缆的任何部位，即使不将干燥空气射入其内部，而射入其钢丝表面，仍能将其内层水分带走。

3 结语

悬索桥主缆的腐蚀是一个世界性的难题，传统的防腐结构不仅在一段时间后会发生开裂问题，导致后期的检测维修费用非常的高。从各个国家的检测反馈来看，各国的悬索桥主缆均发生的一定程度的腐蚀。本文简要的分析了悬索桥主缆易发生腐蚀的主要原因及提出一些可行的解决方案，可供悬索桥主缆腐蚀问题的研究参考。