專利名稱：防腐蝕防火纜索的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種帶防護層的纜索，該防護層對各種形式的鋼制纜索都具有長效防腐蝕功能或具有防腐蝕和防火雙重功能，按本實用新型制作的纜索適用于各種大型鋼結(jié)構(gòu)建筑，例如各種大型橋梁以及機場設(shè)施、體育館、展覽館等大型鋼結(jié)構(gòu)建筑物所需的懸索或斜拉索等纜索，避免鋼結(jié)構(gòu)建筑因腐蝕或火災(zāi)引起的安全事故。
背景技術(shù)：
隨著現(xiàn)代建設(shè)事業(yè)的發(fā)展，由紐絞鋼絲形成的斜拉索和平行鋼絲束組成的懸索在眾多的現(xiàn)代橋梁和鋼結(jié)構(gòu)建筑中得到了廣泛的應(yīng)用，纜索的防腐蝕和防火成為影響橋梁和建筑物的安全和使用壽命的一項極為重要的技術(shù)難題。由于纜索結(jié)構(gòu)的特殊性，很難采用常規(guī)的防腐蝕涂料或防火涂料來保護，現(xiàn)有的纜索多數(shù)采用PE樹脂或加有阻燃劑的PE樹脂作為保護層，在長期使用過程中PE保護層因老化，或其他原因難免出現(xiàn)細小縫隙，水分或腐蝕介質(zhì)很容易滲入，特別是在錨具的接縫處更易滲入腐蝕介質(zhì)，使鋼絲銹蝕和纜索喪失機械強度而斷裂，引起嚴(yán)重事故，雖然加了阻燃劑也只能對PE保護層自身起阻燃作用，它不具備隔熱效果，發(fā)生火災(zāi)時鋼制纜索受熱后強度下降引起建筑物坍塌，因此不能有效防止腐蝕或火災(zāi)造成的破壞，對鋼結(jié)構(gòu)建筑物的安全性和使用壽命造成嚴(yán)重影響。

發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的就是要解決上述的技術(shù)難題，尋求一種能完全適應(yīng)纜索的特點，同時具有防腐蝕和防火雙重功能的技術(shù)方案，該技術(shù)方案必須具備以下三個特點一、由于纜索屬柔性的建筑材料，因此與它相配合的防腐蝕和防火材料也必須是柔性的，能長期牢固地附著于纜索表面。
二、在鋼結(jié)構(gòu)建筑物的設(shè)計壽命內(nèi)能長期保持可靠的防腐蝕和防火效果。
三、遇火災(zāi)時保護層能迅速膨脹，形成一層厚實牢固的防火隔熱層，耐火極限能滿足消防要求。
現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)一種柔性的具有極好的防腐蝕功能或同時具有防腐蝕和防火雙重功能的組合物，把它用擠壓或其他方法將其擠入纜索的外保護層內(nèi)，使它包覆于纜索鋼絲的外表，并在鋼絲與鋼絲的間隙中滲入防腐組合物(9)，就能達到本實用新型的目的。該防腐蝕防火組合物是具有對電解質(zhì)離子導(dǎo)通，對鋼鐵有極好的緩蝕功能的組合物，能大幅度提高纜索的防腐蝕壽命，該組合物還同時具有遇火能膨脹形成防火隔熱層。發(fā)生火災(zāi)時當(dāng)纜索的由PE或由其它樹脂制成的外保護層被燒軟時，里面的防火防腐組合物(2)就開始膨脹，當(dāng)外保護層燒損破裂和脫落后，該組合物繼續(xù)膨脹形成一層厚實牢固的防火隔熱層，耐火極限可達2小時以上。
下面對本實用新型的技術(shù)方案作詳細介紹所述的防腐蝕組合物或同時具有防腐蝕和防火雙重功能的組合物選自各種類型的硅酸鹽，多聚硅酸鹽、各種類型的磷酸鹽、多聚磷酸鹽、各種類型的硼酸鹽、硼酸、三氧化二硼、鋁酸鹽、部份水解硅酸乙酯、水玻璃、鉀水玻璃、鋰水玻璃、氣相二氧化硅、白炭黑、鈦白粉、氫氧化鋁、氧化鋁、氫氧化鋅、氧化鋅、氫氧化鎂、氧化鎂、氫氧化鈣、氧化鋯、粉狀水玻璃、硅溶膠、滑石粉、有機胺系含氮化合物、雙氰胺、三聚氰胺、六次甲基四胺、尿素、草酸銨、碳酸銨、或上述各種化合物的含水物，其中的一種或數(shù)種。其中各種類型的硅酸鹽、多聚硅酸鹽、各種類型的磷酸鹽、多聚磷酸鹽、各種類型的硼酸鹽、硼酸、三氧化二硼、鋁酸鹽、水玻璃、鉀水玻璃、鋰水玻璃、粉狀水玻璃、硅溶膠和部分水解硅酸乙酯都是對電解質(zhì)離子能導(dǎo)通的無機物，而且對鋼鐵都具有很好的緩蝕功能，在含水狀態(tài)或加熱熔融狀態(tài)時都是粘稠的膠狀物，受熱時在膨脹氣體的作用下都能發(fā)泡，這些物質(zhì)和上面指出的各種二、三、四價金屬(或非金屬)的氫氧化物或氧化物混合在一起，經(jīng)加熱熔融發(fā)泡膨脹后能形成堅固的耐高溫的隔熱層，因此起到有效的防火作用。此外在上述組合物中還可添加各種有機胺系含氮化合物，或無機銨系化合物、例如雙氰胺、三聚氰胺、六次甲基四胺、尿素、草酸銨、碳酸銨、磷酸銨、多聚磷酸銨等，遇火災(zāi)時這些有機胺或無機銨的化合物受熱分解產(chǎn)生大量二氧化碳和氨氣促使組合物發(fā)泡，提高隔熱效果。為了提高膨脹隔熱的效果，還可以添加其他的膨脹防火組合物，選自有機或無機膨脹型防火組合物、自膨脹單體、氨基苯磺酸鹽、氯磺酰對苯胺、成炭型膨脹防火組合物、膨脹型硅酸鹽系防火組合物、膨脹型磷酸鹽系防火組合物，其中的一種或數(shù)種。為了提高緩蝕效果可以添加各種離子導(dǎo)電型緩蝕劑，例如鉻酸鹽、重鉻酸鹽、鉬酸鹽、鋅酸鹽、亞硝酸鹽、苯甲酸鹽、碳酸鹽、碳酸氫鹽、檸檬酸鹽、酒石酸鹽、葡萄糖、葡萄糖酸鹽、硫脲、防銹顏料、亞硝酸二環(huán)己胺、為了增強組合物的粘附力，提高組合物的物理性能、防腐蝕性能和隔熱效果，還可以添加各種天燃樹脂或合成樹脂、動物膠、乳膠、白乳膠、熱溶膠、EVA、VAE、聚醚、聚酯、聚酰胺、環(huán)氧樹脂、聚乙烯醇、聚乙烯醇縮醛樹脂、聚醋酸乙烯酯乳液、羧甲基纖維素、淀粉、離子交換樹脂、甘油、乙二醇、季戊四醇、膨潤土、有機膨潤土、凹凸棒、粉煤灰玻璃微珠，滑石粉、氧化鋯、鋯酸鎂、硅藻土、云母粉、防沉劑、膨脹軟質(zhì)炭，其中一種或數(shù)種。
對于要求防火的場合，本實用新型的外保護層應(yīng)采用遇火時能軟化、破裂和脫落的材料制作，這樣才不會妨礙里面的防腐防火組合物受熱向外膨脹形成隔熱層，根據(jù)不同的防腐防火組合物開始膨脹的不同溫度來選用外保護層的材料，可以采用現(xiàn)有的PE樹脂或加有阻燃劑的PE樹脂，為了降低軟化溫度可以采用EVA樹脂或者是PE與EVA的組合物以及PE或EVA的改性物，也可采用其他合成樹脂、天然樹脂、熱熔膠或橡膠，或加有增強纖維或增塑劑或增強劑的上述各種樹脂或橡膠、或鋁塑復(fù)合物，以及加有阻燃劑的上述各種樹脂或橡膠或鋁塑復(fù)合物。所述的阻燃劑選自無機阻燃劑、有機阻燃劑、鹵化物阻燃劑、磷酸酯類阻燃劑、鹵化磷酸脂類阻燃劑、氯化石蠟、氯化聯(lián)苯、十溴聯(lián)苯醚、磷酸三甲苯酯、β一三氯乙烯磷酸酯、聚2、6二溴苯醚(PBO)、四溴雙酚、四溴乙烷、三氧化二銻，其中至少一種。為了防止纜索在貯存、停放和運輸過程中，因鋼制纜索自身重量的影響將防腐防火組合物擠壓到一側(cè)，引起組合物分布不均，應(yīng)在外保護層內(nèi)加有支撐物或由外保護層向內(nèi)延伸的凸起支撐物或螺旋鋼絲圈支撐(5)，從而保持外保護層和纜索之間有均勻的間距，使防腐防火組合物得以均勻分布，見圖1、2、3。按照上述方案制作的防腐防火纜索經(jīng)模擬試驗證明，耐火極限可2小時以上，見圖5。也可以采用遇滅災(zāi)時易較化或破裂的薄壁細管(10)裝填防腐防火組合物，從而使防腐防火組合物均勻分布，如圖8所示，該薄壁細管最好具有半透性質(zhì)，使緩蝕劑離子能導(dǎo)通，從而提高防腐蝕效果。
對于需要更好的防腐蝕效果的場合，采用由電極電位比碳鋼至少負100mV的負電性金屬材料制成的薄板或金屬箔或金屬絲作為內(nèi)陽極層，通過包裹或纏繞的方法，把鋼制纜索包覆，并使相互間導(dǎo)通(電子導(dǎo)通)使其間的電阻小于1Ω。在PE外保護層內(nèi)、內(nèi)陽極層的里外和纜索鋼絲的縫隙間都充滿了對電解質(zhì)離子能導(dǎo)通的防腐組合物(9)或防腐防火組合物(2)，從而形成了一個電化學(xué)閉路系統(tǒng)，見圖4。因此該負電性金屬材料制作的內(nèi)陽極層對纜索的全部鋼絲起到極有效的陰極保護作用，制作該內(nèi)陽極層的負電性金屬材料選自添加有鋅、硅、鎂、汞、銦、鎵、錫、鎘、鋁、錳、鈦、碳、鎳、鉍、鉛、鈣、鈹、鋰、銻、鍶、鈧、鋯、釩、鉻、鉬、磷、硼、鍺、稀土金屬或其他無素中的一種或數(shù)種無素的鋁、鋁合金、鋅或鋅合金，其中至少一種。以其中的一種鋁合金為例，其主要成份是含鋅9～10％，含鎂0.9～1％，含鋯0.3～0.45％，其余為鋁，該金屬的電極電位比鐵負200mV～220mV，又有很好的塑性，可拉絲或擠壓成薄板或箔，用它來保護纜索起到極好的陰極保護作用。
按照上述方案制作的防腐防火纜索，經(jīng)刻破外保護層作耐鹽霧試驗達3000小時以上，纜索鋼絲不銹，因此能保證纜索在各種潮濕自然環(huán)境中的長期不腐蝕。
對于防腐蝕要求更高的場合，采用可控的陰極保護與屏蔽保護相結(jié)合的措施，該纜索是由一層或多層外保護層(1)、防腐組合物(9)或防腐防火組合物(2)、內(nèi)陽極層(4)、電子隔離層(11)、鋼制纜索(3)、滲透于纜索鋼絲間的防腐組合物(9)和纜索兩端的錨具(13)組成，通過導(dǎo)電連接件和外接導(dǎo)線，將纜索與內(nèi)陽極層及測試儀表電連通，或其間再串接一個可調(diào)控的外接直流穩(wěn)壓電源(15)形成一種可調(diào)控、可監(jiān)測的陰極保護與屏蔽保護相結(jié)合的防腐蝕體系或同時還具有防火功能的纜索，制作內(nèi)陽極層或?qū)щ娺B接件的材料是負電性金屬材料或非犧牲性導(dǎo)電材料，通過負電性金屬材料或通過外接直流穩(wěn)壓電源或通過兩者共同作用提供陰極保護電流，對纜索起陰極保護作用，通過調(diào)控和監(jiān)測使陰極保護長期處于最佳狀態(tài)。所述的電子隔離層是指對電子絕緣的各種非金屬材料制作的膜層、隔離層或編織物，或指對電子絕緣但對電解質(zhì)離子能導(dǎo)通的半透膜或離子交換膜。
對于防腐蝕要求更加高但不需要防火或防火要求低的場合，可采用增加外陽極層的措施，該纜索是由一層或多層外保護層(1)、外陽極層(6)、防腐組合物(9)、內(nèi)陽極層(4)、電子隔離層(11)、鋼制纜索(3)、滲透于纜索鋼絲間的防腐組合物(9)和纜索兩端的錨具(13)組成，通過導(dǎo)電連接件和外接導(dǎo)線，將纜索與內(nèi)陽極層、外陽極層及測試儀表電連通，或其間再串接一個可調(diào)控的直流穩(wěn)壓電源(15)，形成一種可調(diào)控、可監(jiān)測的陰極保護與屏蔽保護相結(jié)合的防腐蝕體系，制作內(nèi)陽極層或外陽極層或?qū)щ娺B接件的材料是負電性金屬材料或非犧牲性導(dǎo)電材料，通過負電性金屬材料或通過外接直流穩(wěn)壓電源或通過兩者共同作用提供陰極保護電流，對纜索起陰極保護作用。根據(jù)不同需要，也可取消內(nèi)陽極層(4)，外陽極層直接與纜索電連接提供陰極保護和屏蔽保護，或經(jīng)電子隔離層及防腐組合物隔離外陽極層與纜索之間的電子通路后，再通過導(dǎo)電連接件和外接導(dǎo)線，將外陽極層與纜索及測試儀表電子連通，或其間再串接一個可調(diào)控的直流穩(wěn)壓電源，形成一種可調(diào)控、可監(jiān)測的陰極保護體系，在外陽極層(6)的外面可以加外保層(1)，起增強作用，見圖7，也可以不另加外保護層，外陽極層同時起外保層的作用，見圖6。


圖1外保護層有向內(nèi)延伸的凸起支撐的防腐蝕防火蝕纜索橫斷面示意圖。
圖2是帶有螺旋鋼絲圈支撐的防腐蝕防火纜索橫斷面的示意圖。
圖3是帶有螺旋鋼絲圈支撐的防腐蝕防火纜索縱斷面的示意圖。
圖4包裹有負電性金屬內(nèi)保護層的防腐蝕防火纜索橫斷面的示意圖。
圖5本實用新型的纜索下側(cè)經(jīng)火焰噴燒形成膨脹隔熱層后的斷面示意圖。
圖6用外陽極層代替PE外保護層的高效防腐蝕(不防火)纜索斷面示意圖。
圖7在圖6所示的外陽極層外再增加一層增強的外保護層的纜索橫斷面的示意圖。
圖8采用薄壁細管填裝防腐防火組合物的防腐蝕防火蝕纜索橫斷面示意圖。
圖9可調(diào)控、可監(jiān)測的陰極保護與屏蔽保護相結(jié)合的防腐蝕體系示意圖。
1.外保護層2.防腐防火組合物3.鋼制纜索4.內(nèi)陽極層5.螺旋形鋼絲圈支撐6.外陽極層7.導(dǎo)電連接件8.防腐防火組合物遇火膨脹后形成的耐火隔熱層9.防腐組合物10.薄壁細管11.電子隔離層12.導(dǎo)線13.錨具14.測試儀表15.可調(diào)控的直流穩(wěn)壓電源具體實施方式
下面舉例說明本實用新型的實施方案，它們僅是其中的一些例子，并不能代表本實用新型的全部內(nèi)容一、防腐防火組合物配方舉例配方一水玻璃 35％ 季戊四醇2％氧化鎂 8％ 三聚氰胺10％氫氧化鋁30％ 鉬酸銨 3％氣相二氧化硅5％ 三氧化二硼 7％
配方二多聚磷酸鋁 20％ 明膠(10％液) 10％滑石粉 20％ 鋅黃 3％苯甲酸鈉10％ 季戊四醇 5％硅酸鈉 30％ 淀粉 2％配方三(供浸泡纜索用的防腐組合物)水玻璃 60％ 葡萄糖5％氫氧化鋁25％ 氫氧化鎂 10％二、實施舉例實施例一首先用加有阻燃劑的PE樹脂制作起外保護層作用的塑料管，管子的內(nèi)徑比所要包覆的鋼制纜索(3)的外徑大3mm，在鋼制纜索的外表纏繞螺旋形鋼絲圈支撐(5)，螺旋形鋼絲圈支撐的外徑略小于外保護層的內(nèi)徑，然后將纏繞有螺旋形鋼絲圈支撐(5)的鋼制纜索(3)在按配方三配制的防腐組合物(9)中浸泡，使纜索鋼絲間的縫隙中都充滿滲透的防腐組合物(9)，然后將鋼制纜索(3)塞于外保護層(1)內(nèi)再通過擠壓方式將配方一的防腐防火組合物(2)充滿于外保護層(1)和鋼制纜索(3)之間的空腔中，將纜索的兩端裝上錨具，并嚴(yán)密封閉，確?？涨恢械姆栏阑鸾M合物不會泄漏。
實施例二在鋼制纜索(3)的外表事先纏繞或包裹1～2層負電性金屬絲或其他由負電性金屬材料制的內(nèi)陽極層(4)，適當(dāng)增大外保護層的內(nèi)徑，保持空腔的容積同實施例一，其他都和實施例一相同，按本方法制作的防腐蝕防火纜索耐腐蝕性能更好，耐火情況同上。
實施例三采用PE樹脂作外保護層，以負電性金屬材料制作外陽極層，經(jīng)電子隔離層及防腐組合物隔離外陽極層與纜索之間的電子通路后，再通過導(dǎo)電連接件和外接導(dǎo)線將外陽極層與纜索及測試儀表電子連通，其間再串接一可調(diào)控的直流穩(wěn)壓電源，形成一種可調(diào)控、可監(jiān)測的陰極保護與屏蔽保護相結(jié)合的體系，用于不需要防火，但防腐蝕要求更高的場合，見圖9。
權(quán)利要求1.一種防腐蝕防火纜索，其特征是在纜索的外保護層(1)和鋼制纜索(3)之間的空腔內(nèi)，充滿防腐組合物(9)或防腐防火組合物(2)，在纜索鋼絲的間隙中充滿滲透于其間的防腐組合物(9)，并通過纜索兩端所裝的錨具(13)，將防腐組合物(9)或防腐防火組合物(2)嚴(yán)密封閉于上述空腔內(nèi)，從而組成一種具有防腐功能或防腐蝕、防火雙重功能的纜索。
2.按權(quán)利要求1所述的防腐蝕防火纜索，其特征在于在防腐組合物(9)或防腐防火組合物(2)之內(nèi)和在鋼制纜索(3)之外，還增加了一層或多層電極電位比鋼至少負100mV的內(nèi)陽極層(4)，該內(nèi)陽極層與鋼制纜索之間對電子是導(dǎo)通的，其間的電阻小于1Ω，因此該內(nèi)陽極層對鋼制纜索起陰極保護作用。
3.按權(quán)利要求2所述的防腐蝕防火纜索，其特征在于在內(nèi)陽極層(4)之內(nèi)和鋼制纜索(3)之外，還增加了一層電子隔離層(11)，通過導(dǎo)電連接件和外接導(dǎo)線，將鋼制纜索與內(nèi)陽極層及測試儀表連接，組成對電子導(dǎo)通的電路，或其間再串接一個可調(diào)控的直流穩(wěn)壓電源(15)，形成一種可監(jiān)測或可監(jiān)測又可調(diào)控的陰極保護與屏蔽保護相結(jié)合的防腐蝕體系或同時還具有防火功能的纜索。
4.按權(quán)利要求1或權(quán)利要求2或權(quán)利要求3所述的防腐蝕防火纜索，其特征在于在外保護層(1)之內(nèi)，防腐組合物(9)之外，還增加有外陽極層(6)，通過直接接觸或通過導(dǎo)電連接件和外接導(dǎo)線，將鋼制纜索與外陽極層連接，組成對電子導(dǎo)通的電路，形成一種可監(jiān)測或可監(jiān)測又可調(diào)控的陰極保護與屏蔽保護相結(jié)合的防腐蝕體系，用于防腐蝕要求高和不需防火的場合。
5.按權(quán)利要求1或權(quán)利要求2或權(quán)利要求3所述的防腐蝕防火纜索，其特征在于由外陽極層(6)取代外保護層(1)，通過直接接觸或通過導(dǎo)電連接件和外接導(dǎo)線，將鋼制纜索與外陽極層連接，組成對電子導(dǎo)通的電路，形成一種可監(jiān)測或可監(jiān)測又可調(diào)控的陰極保護與屏蔽保護相結(jié)合的防腐蝕體系，用于防腐蝕要求高和不需防火的場合。
6.按權(quán)利要求1或權(quán)利要求2或權(quán)利要求3所述的防腐蝕防火纜索，其特征在于在所述的外保護層內(nèi)加有支撐物或由外保護層向內(nèi)延伸的凸起支撐物或螺旋鋼絲圈支撐(5)，從而保持外保護層和纜索之間有均勻的間距，或采用薄壁細管(10)裝填防腐防火組合物，從而使防腐防火組合物均勻分布。
專利摘要本實用新型涉及一種帶有防腐蝕、防火雙功能防護層的纜索，具有可監(jiān)測可調(diào)控的陰極保護功能與屏蔽保護功能相結(jié)合的防腐蝕體系，能夠在各種潮濕自然環(huán)境中保持纜索長期不腐蝕，遇火災(zāi)時防護層中的組合物能迅速膨脹形成一層牢固和高效的隔熱層，使纜索的耐火極限達2小時以上。本實用新型適用于需要長效防腐蝕或既要防腐蝕又同時需要防火的各種大型鋼結(jié)構(gòu)，例如用作各種大型橋梁、大型鋼結(jié)構(gòu)建筑，以及機場設(shè)施、體育館、展覽廳等大型鋼結(jié)構(gòu)建筑物所需的斜拉索或懸索等纜索。
文檔編號C23F13/00GK2775094SQ200420033629
公開日2006年4月26日 申請日期2004年5月20日 優(yōu)先權(quán)日2004年5月20日
發(fā)明者趙全璽, 趙鴻, 趙毅 申請人:趙全璽