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1、岩石力学与工程学报 2002年1月关于锚杆“定时炸弹”问题的讨论答郭映忠教授Contents锚杆“定时炸弹”问题的提出1现场取样调查结果与分析2室内模拟实验结果与分析3砂浆锚杆使用寿命评估4锚杆“定时炸弹”问题的提出 2000年5月810日，“边坡灾害及其防治研究 会”在香港召开。鉴于我国在20世纪60年代以来 各类工程中使用了大量锚杆，70年代以后使用了 许多锚索。这些锚杆、锚索的先进性、可靠性、 经济性无可怀疑。问题是，在用作永久支护的无 数工程中，它们的使用寿命究竟有多长？会否有 一天寿终正寝，成为工程中的“定时炸弹”，使工 程毁于一旦？现场取样调查结果取样工程工程年限 （年）锚杆情况武
2、汉龟山工 程3砂浆未开始中性化，锚杆完好无锈。焦作冯营矿8砂浆握裹部位基本无锈蚀，无砂浆过砂浆握裹不良部位。 坑蚀最深处为0.65mm，腐蚀速度为0.041mm/a焦作焦东矿12安设时对中不良，握裹层最薄处仅12mm，表层中性化 深处约0.8mm，杆体表面有浮锈；但握裹层厚度大于 3mm段无锈蚀。 鹤壁矿务局 四矿28坑蚀深度分别为0.41.5mm（2#和5#，有渗透水）和 0.050.10mm（1#，3#和4#，无渗透水）。山东海泽县 某工程17喷射混凝土钢筋挂网，厚40mm喷层下17年丝毫无锈蚀对现场调查的分析（1）地下工程中以普通水泥砂浆为锚杆注浆材料时，其碳化速度甚缓，可 不考虑握裹层
3、碳化对锚杆锈蚀的影响。 （2）锚杆杆体须对中放置，以保证握裹层厚度。其较薄或无砂浆者，在渗 漏水作用下均产生了不同程度的锈蚀。 （3）锚杆因各地环境条件、使用年限不同而具有不同的腐蚀速度。处于干 湿交替或触水条件下锚杆腐蚀率为0.030.08mm/a，承载力下降较大； 裸露而不触水者为0.0020.004mm/a，承载力下降较少；握裹层质量 好者812a无锈蚀；无砂浆的锚杆锈蚀严重，使用28a即已不能满足设计 要求。实验室模拟实验 承载力损失率预测： 当r很小时，式（1）近似为（1）锚杆应力腐蚀实验结果试件编号涂料种类砂浆配比实验环境施加应力 MPa实验龄期d裂缝处锈 蚀面积 mm腐蚀速度 m
4、m/a应PG-1/425号普通 硅酸盐水泥 ：中砂：水 1:1:0.42干湿交替， 每14d循环 一次23.612030.22180210.25应PB丙烯酸酯 共聚乳液 水泥浆二 道23.6180170.06应PH环氧沥青 一道/23.618040.04表二分析结果：(1) 握裹层开裂对锚杆的锈蚀规律为裂缝越宽其锈蚀面积及深度越大 (2) 掺有减水剂 膨胀剂和阻锈剂的砂浆锚杆的平均锈蚀程度最轻普 通硅酸盐水泥砂浆锚杆的最重而丙乳锚杆的则居中 (3) 对无涂层试件密闭潮湿条件下均无锈蚀永久浸泡试件锈蚀程度高 于干湿交替试件 (4) 对有涂料试件环氧沥青涂料试件潮湿条件下无锈蚀干湿交替条件 下锈蚀
5、面积大于永久浸泡试件 (5) 丙乳试件潮湿条件下锈蚀面积小于相应的干湿交替试件但锈蚀深 度则大于后者裸露锚杆腐蚀速度实验结果试件编号实验溶液 之PH值实验方式不同龄期腐蚀速度mm/a30d90d180dC7.4密闭潮湿0.0120.0090.005Z7.4永久浸泡0.1180.0480.028J7.4干湿交替0.0830.0490.030S5.05.5永久浸泡0.0270.1500.089A8.59.0永久浸泡0.1420.0600.034研究表明： (1) 在永久浸泡3 种试件中锚杆体在弱酸性溶液中的平均 腐蚀速度较规律地为中性和弱碱性中的2 倍以上而在弱碱 性溶液中的腐蚀速度又比在中性中的
6、略高。 (2) 置于密闭且空气相对湿度为 100% 条件下的锚杆其 腐蚀速度仅为永久浸泡和干湿交替试件腐蚀速度的1/5 左 右。 (3) 无论在何种实验环境中锚杆腐蚀量均随时间延长而增 加腐蚀速度则随时间延长而减小。锚杆腐蚀速度-时间关系曲线有涂料锚杆腐蚀实验结果试件编号涂料种类实验方式杆体锈蚀面积百分 比%（龄期18d）最大腐蚀速度mm/a （龄期180d）TH环氧沥青 一道密闭潮湿0.30 中性永久浸泡0.5干湿交替0.7弱酸性水永久浸泡2.7弱碱性水永久浸泡1.2TL阳离子氯 丁胶乳水 泥浆二道密闭潮湿12.10.087中性永久浸泡2.70.094干湿交替9.10.193弱酸性水永久浸泡
7、42.50.123弱碱性水永久浸泡9.40.175TB丙烯酸酯 共聚乳液 水泥浆二 道密闭潮湿2.20.195中性永久浸泡1.60.116干湿交替5.50.083弱酸性水永久浸泡17.50.157弱碱性水永久浸泡0.50.142砂浆锚杆使用寿命（1）优质砂浆锚杆使用寿命X为碳化深度（mm）；为碳化深度系数；t为碳化龄期（a）；B为常数，b=0.40.6。砂浆锚杆使用寿命（2）施工质量不良砂浆锚杆使用寿命约50年 （3）施工质量不良且环境恶劣时砂浆锚杆使用寿命约2025年 结语（1）“永久性”根本不存在； （2）有必要对锚杆使用寿命问题作更深入、系统 的研究； （3）砂浆锚杆使用寿命问题具有普遍意义； （4）对重大工程中锚杆、土钉、锚索及其他钢筋 的施工质量作出较准确的评定，并记录在案，以 备在其使用寿命到期之前，采取更先进的技术进 行加固。
