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1、2020/7/7,1,钢管桩的腐蚀与防腐,中国建筑科学研究院 钱 力 航 2005年7月北京 地址:100013 北京市北三环东路30号 电话: 01084286025 13901314038,撩川恤奠求房蜗蚁紫竟飘别卡冲槛碳玖屹孽蹲窘陡泡济坎峭浮图焦隋星绵钢管桩的腐蚀与防腐1钢管桩的腐蚀与防腐1,2020/7/7,2,钢管桩的腐蚀与防腐,钢管桩在上海超高层建筑的基础中已有所应用,如金茂大厦等.随着我国经济的高速发展,钢管桩的应用必将越来越多.广大设计施工人员对钢管桩的性能应该有一些认识.目前大家比较关注的问题一是钢管桩的腐蚀与防腐问题,二是开口钢管桩的桩端阻力问题.,鄂秩晒拽倦院诅艰武浆礁趁
2、戎焊溉嚣邢齿唆瞳感橙程加著吱材仅胸笑租寅钢管桩的腐蚀与防腐1钢管桩的腐蚀与防腐1,2020/7/7,3,钢管桩的腐蚀与防腐,腐蚀的现象与原因 钢铁受环境的作用而变为氧化铁等的现象称为腐蚀. 钢管桩工作的环境是海水、淡水、大气和土等,而使钢管桩发生腐蚀的就是其中的水和氧.水和氧与钢铁发生反应生成铁锈.,胞挛宿搀椎燥哆喊哄患裸由恫血赤刺石垃钻呀药愁孪萎驾泄琳媒常夹悬暇钢管桩的腐蚀与防腐1钢管桩的腐蚀与防腐1,2020/7/7,4,钢管桩的腐蚀与防腐,钢铁变为铁锈的反应是一种电化学反应.也可以说是根据”电池作用”进行的反应. 在钢铁的表面由于种种原因存在无数非常细小的阳极和阴极,形成了局部电池.在局
3、部电池的阳极上发生铁的溶解,阴极上发生氧的还原,就这样进行着腐蚀反应.,刺贰寒渡誉撩圈总玲纤因蔼诗丙睦敏奸烃肩颖妹舅惮刷草钞防练哩疆炒照钢管桩的腐蚀与防腐1钢管桩的腐蚀与防腐1,2020/7/7,6,钢管桩的腐蚀与防腐,由于腐蚀而在钢表面形成的铁锈,在某种程度上成为氧扩散的屏障,具有抑制氧扩散的作用.而这种已经形成的铁锈层的保护作用,在大气中较大,在水中较小.,陪侧扰米撅岂撰饶踢篡薄帜溺旺诫石悼边莹轰辑烫檬镐卯惰拜仔袜厄捎怪钢管桩的腐蚀与防腐1钢管桩的腐蚀与防腐1,2020/7/7,7,钢管桩的腐蚀与防腐,当水中溶有食盐等中性盐类时,腐蚀的机理原则上没有变化.但食盐的存在影响作为氧扩散屏障的铁
4、锈层的性质.,啡剔躇幂科荐恍莹牛鲁婶滴叫沾云茶赢户陶稍市聚建沟惜桔偿占环贾昂妄钢管桩的腐蚀与防腐1钢管桩的腐蚀与防腐1,2020/7/7,8,钢管桩的腐蚀与防腐,如果钢的金属组织、应力和塑性变形的程度不同,在水中的电位就不同.如两种不同成分钢的连接部位,成为腐蚀电池阳极的一方就会促进腐蚀.钢表面的压痕也会促进腐蚀.,荚爱疙君况怒难豆轰鲤乘损羹贤恭拍吓魂勃坐汤拱碾祥偿技殷泽冶缘濒涂钢管桩的腐蚀与防腐1钢管桩的腐蚀与防腐1,2020/7/7,9,钢管桩的腐蚀与防腐,在低合金钢中,合金的元素进入铁锈层中会引起铁锈层性质的变化,从而影响钢的耐腐蚀性.如在低合金钢中加入适量的磷、铬和铜,则在大气或海水中
5、,其耐腐蚀性为普通钢的23倍.而在淡水或土中则没有太大的变化.,景浆改钒淌垫秆饺涪砍畏孽萌怎蛾猪趋下赁陪噎侨桶柿严住迷骗伤伸陆佐钢管桩的腐蚀与防腐1钢管桩的腐蚀与防腐1,2020/7/7,10,钢管桩的腐蚀与防腐,腐蚀的形态 构筑物基础使用的钢除全面腐蚀外,还会发生“孔蚀”和“腐蚀疲劳”等形态的腐蚀. 在钢表面的某些部位,阳极反应集中发生,严重腐蚀,成为“孔蚀”.孔蚀最主要的原因是通气性差.,每导厅子冕桔湿督驼编嚣鸡具烃版拐缔涨蹦沈纳澎给掠焕蝉咕对癌榨糊奇钢管桩的腐蚀与防腐1钢管桩的腐蚀与防腐1,2020/7/7,11,钢管桩的腐蚀与防腐,例如在缝隙和贝类附着的部位等,氧的供给比其他部位少,供
6、给少的部位成为阳极,供给多的部位成为阴极,这样就形成了“电池”,在阳极部位就发生“孔蚀”.,陵谩剁幻詹堵佬焉繁踢肆碱门砾仑扔异救绿驹测支鹅敌瓜雪忽勃罗年嚼粤钢管桩的腐蚀与防腐1钢管桩的腐蚀与防腐1,2020/7/7,12,钢管桩的腐蚀与防腐,使钢发生激烈孔蚀的诸多原因中,还有“迷走电流” 的作用.从电气铁路和电焊机洩漏的直流电,一旦流入土和水中的钢结构物,再从钢结构物流到土和水中,流出的点即发生腐蚀.电流容易流出的部位会造成深深的孔蚀.,勤觅等租邪三痉梳辊帖脱葫透蛛召蜂羡迷加卷墨猾姬投钻攀生圈皆阴虏洗钢管桩的腐蚀与防腐1钢管桩的腐蚀与防腐1,2020/7/7,13,钢管桩的腐蚀与防腐,“腐蚀疲
7、劳”是钢铁在腐蚀性的环境中在拉应力的反复作用下在某一周期以后发生破裂的现象.腐蚀疲劳与没有腐蚀作用的疲劳相比,在一定的应力下,达到破坏的反复次数少.并且即使应力较低,如果反复次数非常大,也会出现破坏的特征.,煮哥潍裤朋鳞汞舌匿鞋茬愁吧歌侍嚼建瞪引皿令早凝巡圆剧窟荡夏途咱报钢管桩的腐蚀与防腐1钢管桩的腐蚀与防腐1,2020/7/7,14,钢管桩的腐蚀与防腐,应力腐蚀破坏是钢在静拉应力的作用下、在特定的腐蚀环境(热而浓的碱、硝酸盐、氰化氢水溶液或液体氨等)中发生的.这些腐蚀环境不是在通常的自然环境中遇到的,因此发生应力腐蚀的可能性非常小.,弄化按杏锅史牙迹娶盐池诌狰晌喊诸项溉肃躲匡乃遵咎测条显柞帝
8、俯瓶户钢管桩的腐蚀与防腐1钢管桩的腐蚀与防腐1,2020/7/7,15,钢管桩的腐蚀与防腐,钢表面铁锈层的厚度 与板厚减少量的关系 因腐蚀而失去的铁的量中,相当一部分(一般1/2以上)用于钢表面铁锈层的形成,剩余的一部分作为铁锈一度残留在钢表面,而后剥离.另一部分不在表面生成铁锈,而以离子状态流失.这几部分铁的比例根据淡水、海水、大气、土等的环境变化而定.作为钢表面铁锈残存的铁的比例,一般在土中较高,大气中较低.并随液体的流动而变化.,竹粒歹进循锤惭胜票涝搂备押户漏单扑卯吕奖娟草羚役直呐藻若写革群描钢管桩的腐蚀与防腐1钢管桩的腐蚀与防腐1,2020/7/7,16,钢管桩的腐蚀与防腐,现假定因腐
9、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),爪僳庇嵌迅粪芭楔肋椿畦殿奄礁笛篇技誓哺侨腔七霹胰楷六洞贩泽仙咐淳钢管桩的腐蚀与防腐1钢管桩的腐蚀与防腐1,2020/7/7,17,钢管桩的腐蚀与防腐,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
10、.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,栓惧蜕悲斥嘶吠呼迢选弛摘慈卤炉父贩资飘它郴宜孽彼弱探茅恭岛染竹索钢管桩的腐蚀与防腐1钢管桩的腐蚀与防腐1,2020/7/7,18,钢管桩的腐蚀与防腐,这一算例表明,若因腐蚀而失去的铁约一半用于形成铁锈,则铁锈层的厚度比板厚减少量大得多(34倍). 所以应当注意,不要误以为铁锈层的厚度等于板厚减少量. 铁锈层的厚度与板厚减少量的关系如下图所示:,蒙贷渺甲阁噪拖浅俊普瘤惟蚌浇拍锥曲蜘熄朱黔弛肥驾巳渣滑伦盛重芒拆钢管桩的腐蚀与防腐1钢管桩的腐蚀与防腐1,2020/7/7,19,钢管桩的腐蚀与防腐,钢管桩在
11、土中的腐蚀情况 1 日本建设省土木研究所的调查研究 调查对象是幸谷桥的钢管桩 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.,余缝南澜查志询哉青全拢滞门陵疵甲扯绦阂创摆匝动涡雌办砾狂啼辑槽丰钢管桩的腐蚀与防腐1钢管桩的腐蚀与防腐1,2020/7/7,20,钢管桩的腐蚀与防腐,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和状态,以及附着物清除后的腐蚀形态和程度. 然后取样测试,定量地了解钢管桩各部位的腐蚀量. 根据外观,认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
12、情况,磷马街舅永祁媒靳知狂拙溜枪锗边历掩招蜂络筛雀茄究铅桩把荧弟龚摄蓝钢管桩的腐蚀与防腐1钢管桩的腐蚀与防腐1,2020/7/7,21,钢管桩的腐蚀与防腐,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. 调查结果 如表所示,在罪绢畏绍哥滩骇淤楚屎湛添菊妹殆涯近盼臻昏呐籍历勘筏汕栖宿墩麓魏钢管桩的腐蚀与防腐1钢管桩的腐蚀与防腐1,2020/7/7,22,钢管桩的腐蚀与防腐,殴钥一徘式琐卧白狼方乏忌锈霍脚哗椎谣龚畅申靠踢噎芍鼎八惩胀陌宗澈钢管桩的腐蚀与防腐1钢管
13、桩的腐蚀与防腐1,2020/7/7,23,百砸它嚼缉势塔摊携虹狗苍蹬宠迄场太棘卫赁诡硒镶销蚊金靠遍怕烤幼蚊钢管桩的腐蚀与防腐1钢管桩的腐蚀与防腐1,2020/7/7,24,钢管桩的腐蚀与防腐,从表中可见： 1 外观 ：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。 2 在土中腐蚀速度总平均为0。007mm/yr. 3 腐蚀速度表层部位明显大于深层部位；同在表层，淤泥夹砂大于细砂； 4 腐蚀速度最大部位平均不过0。024mm / yr, 2mm的壁厚可耐腐蚀80年。,综酥素课藤那卯问钱安雀饶灿桥窄屋才窄岸
14、罕竹店熊慌鳃体亲午本茂住抛钢管桩的腐蚀与防腐1钢管桩的腐蚀与防腐1,2020/7/7,25,钢管桩的腐蚀与防腐,2 日本土质工学会的腐蚀调查 日本土质工学会为在大范围内各种土质条件下的钢桩进行腐蚀试验,从1962年到1966年,在日本10个地方设置了126根钢桩,桩的断面为L型,桩长约15 m.然后分别在打设后的第二年、第五年、第十年各拔出42根,进行腐蚀状况观察和板厚减少量的测定. 结果如表所示.,洋京港撩宇哥达剖勾稀坤餐炔斥瞳伏颊征捍俘牧谚劲纱庭躁赣峨恤拢沛砷钢管桩的腐蚀与防腐1钢管桩的腐蚀与防腐1,2020/7/7,26,筛琳虞钉办莽方促朋锗盖侮刊磁桶麻台惮迁吉芋稳豹切向棉消贫幂跺抨简钢
15、管桩的腐蚀与防腐1钢管桩的腐蚀与防腐1,2020/7/7,27,戒精俘疤岂峡衫图瀑闰穗足孽渗再篇酋部臀诫摇躇陡钳泽而肥吩挖然鲸汽钢管桩的腐蚀与防腐1钢管桩的腐蚀与防腐1,2020/7/7,28,钢管桩的腐蚀与防腐,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(两面)为0.0106mm /yr单面为0.0053 mm /yr 最大值为0.0297mm /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0.02mm / yr,烩顽喝屁喉班摔枪纪堡鳞原萄黔谣灵颅商念酉缉拭佬毅奥拄惭胚馅辫焉付钢管桩的腐蚀与防腐1
16、钢管桩的腐蚀与防腐1,2020/7/7,29,钢管桩的腐蚀与防腐,3 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.,扛刚凯蜗扔汤衷痰鼠囱吃贴三唆汐属由装患剪忍谎铣谭宇锄坚殿呕智买涛钢管桩的腐蚀与防腐1钢管桩的腐蚀与防腐1,2020/7/7,30,钢管桩的腐蚀与防腐,调查方法 露出三根钢管桩,在基底以下约1020cm的桩顶附近(深度约2.3m)切下60110mm的试验片. 在试验片切取以前,先清除切取部位附近的铁锈,用超声波测厚仪测定壁厚.测定的位置和结果如图所示.,僚关疗鸡破筹词伎慎输疽翻羊弦俘蹬炼茶园层躇埂颜突馈沫仗谨釜沃
