锚杆的锈蚀与防护.pdf

第卷第期
333冶金矿山设计与建设
2001年5月Metalminedesignandconstruction13

文章编号:1004-1273(2001)03-0013-04

锚杆的锈蚀与防护

杜或
(鞍钢矿业公司齐大山扩建指挥部,辽宁鞍山114001)

摘要:对锚杆锈蚀原理进行了分析,并探讨了锚杆在岩土加固过程中所采用的工程防
护措施。
关键词:锚杆锈蚀;化学原电池;防护;灌浆
中图分类号:TU503文献标识码:A

Corrosionofanchorboltanditsprotection
DUYu
Abstract:Thecorrosionprincipleofanchorboltwasanalyzed,andtheen-
gineeringprotectionmeasuresadoptedinrockandsoilreinforcementprocessfor
theanchorboltwerealsodiscussed.
Keywords:corrosionofanchorbolt;chemicalprimarycell;protection;
grouting

的任何附加支护称为永久支护(二次支护)。为了
1前言
保证岩土工程服务周期内的稳定,锚杆锈蚀与防
锚杆加固是各种土木工程和采矿工程中岩护问题尤为重要,必须深入研究。
土开挖加固的一种最有效和最经济的方法之一。
锚杆锈蚀原理分析
工程实践证明,除了极软弱、破碎的岩体中开挖2
的岩石工程外,锚杆加固技术可以用于几乎全部众所周知,工程结构或结构构件的使用期限
岩土工程加固。受三个主要因素:锈蚀、疲劳和磨损[1,2]。对锚杆
岩土工程是通过人工手段调动和利用岩土来说,后两个问题就不那么重要。然而,锈蚀是
固有强度实现岩土体自支撑的岩土层控制方法。很重要的,因为所有的金属都会锈蚀,并且锈蚀
岩石加固中最常用的方法是安装预应力锚杆(锚的严重性取决于金属所处于的自然环境[3]。金属
索),由于在安装的同时对岩土体施加作用力,又发生锈蚀的原理很简单:大多数金属都是由它们
称这种加固方式为主动支护。利用人为措施增加的氧化物加工制成的,因此,其稳定性能就比它
岩土体强度而安设的支护,称之为临时支护(一的天然状态要差些。如果环境条件适当,金属就
次支护),一次支护(包括“支护”和“加固”两方试图还原它的氧化物状态,即发生锈蚀。
面可以是达到岩土工程稳定所需支护的一部
)H2O
金属+O2金属(OH)(1)
分,也可能是其全部。在临时支护完成的后所做
这种化学反应导致了金属的损失,且水和氧
转化成氢氧离子此外电子从金属中迁移生成氢
收稿日期:2001-03-26;
作者简介:杜或(1966-),男,山西朔州人,鞍钢矿业氧离子;而金属离子则迁移到含水的电解质中。
公司工程师,学士,主要从事建筑施工工作。出现金属损失区域是阳极,氧和水转移变成离子
14冶金矿山设计与建设第33卷第3期

的区域是阴极(如图1)。
在阳极:铁离子进入溶液;在阴极:氢氧化钠
溶液界面上生成氢氧离子
--
H2O+O+2e2(OH)(2)
阳极区和阴极区的产物在图1中处相图2不同形式锈蚀的形态
遇,形成氢氧化铁。区大到相等时出现,这种锈蚀较均匀。锈蚀后产
++-
Fe+2(OH)Fe(OH)2(3)生一种大致连续的膜从而阻抑金属表面进一步
侵蚀。
(2)局部锈蚀出现在有独立的锈蚀电池的
地方。这是由金属表面形成各个双金属电池构造
的电位差引起的,见图3。这种局部侵蚀与金属
面上防护涂料和防护氧化膜的局部破裂有关,结
图1原电池锈蚀原理图果形成了孔穴和裂缝,从而导致锈蚀。这种锈蚀
这种电池反应可能以多方式形成,例如锚杆也可能是严重的,特别是有诸如氯化物侵蚀性离
埋在地下,当穿过两种土壤时,锈蚀就可能发生。子的地方。
2.1锈蚀产生的充要条件
土和岩石的化学性能及其随时间可能发生
的变化都是非常复杂的,而且目前人们仅能局部

了解它[4]。预应力锚杆的锈蚀是一种电解现象,图3双金属电池示意图
这里,电解质与阳极和阴极相互作用,两极都有(3)氢膜或加荷引起的锈蚀,在拉伸或弯曲
正的金属键。锈蚀要发生,在阴极和阳极同时出作用下促成裂缝构造的腐蚀是材料加荷与局部
现反应。锈蚀速率受流动电流大小控制。腐蚀相结合的结果,这两个因素起作用就可以引
(1)如果两种金属以化学方式接触,那么,起比它们分别作用影响的总和要大得多的破坏。
电化学就会因各个金属的电位上差值而建立、组这个机理很复杂,但可作理想化解释,局部锈蚀
成一个化学原电池。阳极金属就出现锈蚀。的影响实在金属表面产生孔穴或凹槽,这些构件
(2)锚杆表面存在不均匀性的地方,例如局受到拉伸或弯曲荷载时,在这些孔穴和凹槽的尖
部损伤,就产生不同的电位差,于是