黃紹祈 技師
交通部高公局北區養護工程分局關西工務段 陳添宇段長、高台強副段長、鄒世琦工程師
一、緣起
民國99年,國道3號高速公路3.1k發生順向坡滑動事件,地錨銹蝕議題開始受到各界重視。中華民國大地工程學會,經由災害分析與評估影響因子,建議『地錨自由端鋼腱與錨頭防鏽,應給予加強』。
高速公路局各養護分局,先於民國101年~102年間,進行地錨自由端二次補灌漿、及錨頭保護蓋置換成鍍鋅材質,並填注防銹脂。另在完成改善工作後的全面檢測,發現部分地錨錨頭有防銹脂變質等狀況。為能瞭解防銹脂抗銹能力,本文特就地錨防銹脂予以探討,期能瞭解防銹材料之適用性。
二、防銹脂檢測項目與標準值
地錨防銹脂檢驗標準,依據民國110年版高速公路養護手冊規定,其檢測項目與標準值,詳表1所示。
表1 防銹脂檢測項目與標準值
防銹脂標準 |
||
項目 |
試驗方式 |
容許之規定 |
針入度 |
ASTM D217 |
175~340單位(1單位=0.1mm) |
滴點 |
ASTM D566、ASTM D2265 |
>149℃ |
氧化穩定性 |
ASTM D942 |
100小時≦70kPa |
鹽水噴霧試驗 (1mm厚500小時) |
ASTM B117 |
無腐蝕現象 |
閃點 |
ASTM D93、ASTM D92 |
>150℃ |
含水量 |
ASTM D95、ASTM D1744 |
≦0.1% |
三、防銹檢測材料
經由工務段與地錨廠商訪談後,選定五種應用於地錨錨頭之市售防銹材料,包含齒索油、2號多效滑脂、防鏽油、防蝕膏、防銹膠等,作為試驗材料,簡介如下:
A.齒索油:本油脂為黑色高黏度潤滑油,其潤滑油膜黏著性特強而耐水份沖刷,具有抵抗濕氣、酸霧、保護機件,不使機件腐蝕之特性。齒索油廣用於各種暴露型齒輪、鋼纜、暴露之金屬摩擦面等之潤滑。
B.2號多效滑脂:本滑脂具有相當優異的耐水性能與耐負荷能力,適用在水或水氣嚴重的潤滑環境,同時具有良好氧化穩定性、防銹性與機械穩定性。
C.防鏽油:本油脂具優良長期防銹效果,塗膜為透明無色薄膜,耐水性優良,具良好之抗氧化性,長久與大氣接觸時亦不變質。適用於鍊條、鋼索、鋼纜及各種切削刀具、金屬工件之防銹及防水塗膜用。
D.防蝕膏:防蝕膏成分,為植物短纖維混合多種防蝕材料製成,本防蝕膏具有黏彈性,不受震動影響、不龜裂、不老化、不收縮,係半永久性防蝕材料。
E.防銹膠:防銹膠由A、B劑組成,使用時需將A、B劑混合,再倒入透明訂製容器內,經約70分鐘後,才能凝固成半透明膠狀(類似偏硬之果凍,琥珀色)。防銹膠具有低吸水性、高透光性、具可目視檢視鋼絞線鏽蝕狀況、耐化學性等優點,但缺點為不可重複使用。
四、檢測與試驗方式
材料本身的性質檢測,依據表1規定由試驗室進行;另以模擬現地地錨配置(詳圖1)進行試驗。試驗共11組樣品,其中5組模擬水入侵狀況、5組模擬無水入侵狀況,1組為對照組將鋼腱泡置水裡;試驗觀測期間,為109年10月~110年5月共八個月,觀測頻率為每月1次。
圖1 模擬現地地錨抗銹試驗配置圖
五、檢測與試驗結果
材料本身的性質檢測結果,詳表2所示;另模擬現地地錨抗銹試驗結果,詳表3所示。無論是水入侵狀況、或是無水入侵狀況,在有防銹檢測材料的情況下,均無發現鋼絞線銹蝕狀況;反觀對照組,於試驗第1個月時,即呈現鋼腱明顯銹蝕。
另外,試驗發現2號多效滑脂、防鏽油與防蝕膏,於有水狀況下,材料可能有變質情形。初步研判,2號多效滑脂、防鏽油,屬油脂類,在水分與油脂混合下,發生層狀乳化狀況;防蝕膏則於表層有薄層變化。
六、結論與建議
1.目前頒定的防銹脂規範為油脂類,因此非油脂類材料,尚待另訂規範。
2.由試驗顯示,除齒索油外,其餘油脂類材料會發生受水影響產生變質乳化;而油脂變質與鋼絞線銹蝕之相關性,尚待進一步研究探討。
3.地錨防銹議題,可採阻絕地下水進入方式處置,惟以抗水性較佳油脂類材料為妥,另非油脂類材料之應用,尚待另訂規範。
表2 檢測結果
項次 |
名稱 |
錐入度試驗 (單位:0.1mm) |
滴點 (℃) |
含水量(%) |
鹽水噴霧試驗 |
1 |
齒索油 |
液態無法試驗 |
液態無法試驗 |
<0.033 |
無腐蝕 |
2 |
2號多效滑脂 |
282.8 |
186 |
<0.033 |
無腐蝕 |
3 |
防鏽油 |
228.7 |
178 |
<0.033 |
無腐蝕 |
4 |
防蝕膏 |
96.2 |
151 |
<0.033 |
無腐蝕 |
5 |
防銹膠 |
半固態狀 |
半固態狀無法試驗 |
半固態狀無法試驗 |
無腐蝕 |
表3 試驗結果
項次 |
測試樣品 |
外觀 |
說明 |
|
模擬無水狀況 |
模擬有水狀況 |
|||
1 |
齒索油 |
液態狀 |
|
|
2 |
2號多效 滑脂 |
油狀 |
|
|
3 |
防鏽油 |
油狀 |
|
|
4 |
防蝕膏 |
半固體狀(類似黏土) |
|
|
5 |
防銹膠 |
透明膠狀 |
|
參考資料
1.預力地錨錨頭及其下方鋼腱之防蝕保護,廖洪鈞、高煒倫、鄭世豪、陳俊仲,大地技師期刊2015年,第11期,p23~p29。
2.高速公路養護手冊,民國110年5月版。
【本文稿經由台灣省土木技師公會技師報同意轉載;未經允許請勿任意轉載】
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