地錨防銹脂之探討

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。

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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
  無法試驗

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

  • 鋼絞線無銹蝕狀況
  • 油脂無異狀
  • 鋼絞線無銹蝕狀況
  • 油脂無狀
 

2

2號多效 滑脂

油狀

  • 鋼絞線無銹蝕狀況
  • 油脂無異狀
  • 鋼絞線無銹蝕狀況
  • 油脂與水接觸部分變質,變質顏色為淺白色
 

3

防鏽油

油狀

  • 鋼絞線無銹蝕狀況
  • 油脂無異狀
  • 鋼絞線無銹蝕狀況
  • 油脂與水接觸部分明顯變質,變質顏色為乳白色
 

4

防蝕膏

半固體狀(類似黏土)

  • 鋼絞線無銹蝕狀況
  • 防蝕膏無異狀
  • 鋼絞線無銹蝕狀況
  • 防蝕膏與水接觸部分之表面薄層有變質,變質顏色為淺白色
 

5

防銹膠

透明膠狀

  • 鋼絞線無銹蝕狀況
  • 防銹膠無異狀
  • 鋼絞線無銹蝕狀況
  • 防銹膠無異狀
 

 

 

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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