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第四章 新结构中的防腐保护措施

4.1——介绍
对于预应力混凝土和普通钢筋混凝土结构来说，防腐措施基本是相同的。然而，对于无粘结钢筋，其更多的是依赖保护层和涂层，因此需要额外的保护措施。ACI222R中提供了许多的资料适用于预应力混凝土结构，可以适当的参考以避免重复。这一章主要讲新的预应力混凝土结构中的防腐保护措施。对混凝土中的金属腐蚀不熟悉的人可以参考ACI222R。
混凝土中的钢筋或预应力钢筋的腐蚀是复杂的，而且由多种因素导致。在这份222.R-16ACI委员会报告中讲到，最好的防腐措施是能够提供几种防止不同影响和损坏的方法或任何一种保护措施的限制。这就是经常提到的多重保护。预应力混凝土结构中的防腐措施应能够采取多种形式，并且在设计的不同时期都应该予以考虑。预应力混凝土的防腐措施主要有以下三种：
1、 由混凝土提供的最大的保护措施；
2、 防止氯化物进入混凝土的措施；
3、 直接避免预应力腐蚀的措施。
前两种方法与普通钢筋混凝土结构是相同的。
对于混凝土种的预应力因素，混凝土的质量在确定结构寿命、耐久性方面，包括钢筋腐蚀是最唯重要的。同钢筋的保护一样，混凝土依赖于两个同等重要的因素：混凝土的组成材料、设计和实际结构。为了防腐，许多好的信息资源都可以应用于确保混凝土的质量上（ACI222R，ACI201.2R Perenchio,Fraczek，和Pfeifer1989）。这些资源对材料的组成、设计和构造有所帮助。ACI301和ACI318以标准规范的形式提供额外的指导。第二种防腐保护措施包括防止氯化物进入到混凝土的技术。这包括诸如防水膜、镀金和注入聚合物的处理。ACI222R中提供一个关于这方面课题的好的处理方法。最终的防腐措施的种类包括预应力混凝土独特方面，并且这是本章的重点。需要考虑的细节有预应力钢筋的选择、先张混凝土的保护系统和阴极保护法。
4.2预应力钢筋材料的选择
预应力钢筋材料的选择由结构和耐久性决定。本章介绍当涉及到腐蚀时预应力钢筋材料的选择。
预应力钢丝、七股力筋或钢筋的选择主要依赖于结构的需要、构造考虑和经济方面，而不是耐久性。
在北美，用于结构的预应力钢的材料和制造方法是按照标准客建筑规范要求统一控制的。例如ACI301和ACI318。在一些国家，骤冷钢和回火钢已经应用于预应力方面。根据SCC（ACI-ASCE423.3R;Schupack1976）,这一制造方法（没有特殊的合金和制造过程）能够使其比冷淬预应力钢更容易被接受。ACI301和ACI318要求的材料避免使用骤冷钢和回火钢作为预应力钢，只有冷淬预应力钢筋和热轧钢筋用于北美。
金属和非金属保护层已经作为钢筋的保护方法而被研究（ACI222R; McDonald, Pfeifer, and Blake 1996）。最普通应用最广的涂层是环氧涂层和镀锌涂层。在实验室测试中镀不锈钢钢筋、镀钢钢筋和镀锌钢筋已经通过。（McDonald, Pfeifer, and Blake 1996）。预应力钢筋中已经开始考虑一些涂层(Moore Klodt, and Hensen 1970; Perenchio, Fraczek, and Pfeifer 1989)。预应力钢涂层应该有某种重要的组成以避免正常情况下适用于低碳钢的涂层被使用（Moore， Klodt，and Hensen 1970）。例如：涂层应该没有强度或钢延性上的不利的因素，而且应该有足够的韧性和延性来抵抗在制造和张拉过程中产生的开裂或脱皮。涂层在钢与混凝土的结合处不应该有不利的因素，且应该能够禁得住运送、放置和无损害的重压。最后，有涂层的防护措施不应该高的负担不起。目前，只有环氧涂层和镀锌涂层已经成功的应用于预应力钢。在本章中都会讲到。
先进合成材料或纤维加强的聚合体的持续发展在预应力钢筋的选择中产生额外的机会。这些材料不会被腐蚀，但是长期的耐久性仍然限制它们。在本章的最后一部分将讨论一些特殊的设计。
4.2.1用于预应力钢的环氧涂层——环氧涂层是一种能够使钢隔离氧气、水分和带有侵蚀性的化学品的应用广泛的有机涂层。涂有环氧树脂的七股预应力力筋在美国是可使用的，在设计和构造中需要特别的考虑。
4.2.1.1环氧涂层力筋——环氧涂层力筋可用于两种结构中：只涂敷的和涂敷且填充的。（如图4.1）

Fig. 4.1¡ªEpoxy-coated strand types.
只涂敷的结构中，在七股力筋的外部涂一定厚度的环氧树脂涂层。涂敷且填充的结构中，在钢丝线之间的空隙页填充了环氧树脂来防止湿气和氯化物的进入。两种构造在表面光滑和表面有砂砾的情况都可以使用以改变其结合处的传递特性。表面光滑的环氧树脂涂层力筋用于结合处不重要的地方。例如无结合的后张系统、外部后张系统和支撑力筋。当用于不结合的系统中，这种力筋应该放入一个套管中，因为光滑的环氧涂层在单股力筋后张系统中不能代替保护层。目前正在考虑将带有砂砾的环氧涂层力筋用于后张系统和有同样要求的结构中。
制造环氧涂层力筋符合ASTM A 882和ASTM A 416的要求。用于预应力力筋的环氧涂层明显不同于用于低碳钢的那些。因预应力力筋而发展起来的环氧涂层十分坚硬且易延展，能够同钢筋一起禁得住高强的张拉。涂层也是持久的且具有抵抗磨损而使在运送、放置和重压下的损坏降到最少。完成的力筋涂层厚度一般0.03英尺（0.76毫米）(Moore 1994)；尽管按照ASTM A 882，厚度范围可以从0.025到0.045英尺（0.63到1.14毫米）。这远远超过了低碳钢的厚度要求。[0.007到0.012英尺（0.18到0.30毫米）]（ASTM A 775）
热－凝、熔解－结合的环氧涂层应用于裸露力筋的连续过程。制造过程始于符合ASTM A 416的力筋。力筋在适合涂敷前先被清理干净，然后预加热到华氏572度（摄氏300度）。力筋不间断的在充满环氧树脂的液化静电床上穿过。当通电的力筋通过电床时，带电粒子吸附到力筋表面。对于生产涂层和填充的力筋，外部的六股钢丝线在进入液化床之前用力面同里面的钢丝线分开。当钢丝线经过环氧树处理固化后，钢丝线之间的空隙完全充满了环氧树脂。
在后张的环氧涂层钢筋的使用和短钢丝线也需要特殊的楔子来通过环氧涂层咬合进入到内部力筋。由于环氧树脂的保护屏障在一个重要的地方被楔子破坏而使关注提高。实验已经确认腐蚀发生在钢中齿状裂缝的位置(Hamilton 1995)。在齿状裂缝处环氧涂层下也会出现腐蚀，裂缝处的腐蚀重要性可能改变。在粘结的后张结构中，裂缝处的腐蚀不应破坏粘结处的完整性。尤其是在使用涂层或填充的钢筋时。然而，在无粘结的后张钢筋中或延性钢丝线中，由于开裂处腐蚀导致的锚座可能导致钢筋或钢丝线的破坏。在这种情形下，需要在开裂处为钢筋提供额外的保护 (Hamilton 1995) 。
在PCI报告中关于环氧涂层钢筋的使用提供了安装的细节和压紧过程。(Prestressed Concrete Institute 1993)。
4.2.1.2 环氧涂层预应力钢筋——通常用于后张的高强钢筋由环氧涂层决定。环氧涂层钢筋根据ASTM A 775涂敷。相同的标准应用于环氧涂层的低碳钢钢筋中。锚具（包括垫板、螺钉帽和粘结处）也是环氧树脂涂敷的。螺钉和粘结在不损坏环氧涂层的情况下可以在钢丝线上自由活动。
融合、环氧涂敷的过程类似于预应力钢筋。首先要清理钢筋，预加热，然后通过静电作用将环氧树脂粉末喷涂到钢筋上。最终的环氧涂层厚度范围从0.007到0.012英尺（018到0.30毫米）（ASTM A 775）。
环氧涂层预应力钢筋的质量控制要求类似于环氧涂层低碳钢筋。由于环氧涂层产生的防腐保护依赖于涂层的质量和涂层损坏数量。涂层损坏通常由运输和加工造成。在运输过程中，捆绑、支撑间隔和非金属吊绳都应避免损坏。在安放或钢筋受压过程中应尽量减少涂层损坏。在破坏处用双层环氧树脂可以修复损坏的涂层。然而，希望能够避免涂层的实质性破坏。
4.2.2 镀锌预应力钢——镀锌被证明是金属防腐中最有效的涂层。当暴露于腐蚀环境，锌通过牺牲钢的办法来实现保护。锌为电场中的阳极且在它们和电解液之间出现电流时会牺牲钢。电镀保护法的优点在于理论上不必完全涂敷被保护部分。镀锌处的缺口和磨损不允许出现内部钢的腐蚀。
锌广泛用于保护暴露的钢免于大气的腐蚀。混凝土中镀锌涂层低碳钢的腐蚀多种多样。人们发现镀锌在一些情况下增加混凝土开裂时间。同时在另一些情况下减少开裂时间（ACI 222R）。当在与水泥接触环境中使用镀锌钢尤其是刚强钢时需要额外的注意。在混凝土的高碱环境中或水泥浆中，锌的腐蚀率非常高。在这种环境下，锌腐蚀的产物时氢气。需要高度的重视高强钢中的氦气。氦气不可能来自氢气。
4.2.2.1 镀锌预应力钢筋——镀锌预应力钢筋在北美并不普遍，而且目前联邦公路行政部门禁止将其应用于桥梁。然而，在预应力情况或延性钢丝线中使用镀锌在欧洲和日本非常普遍。
镀锌的过程对钢筋的力学性能也有影响。用于预应力钢筋的冷拉力筋的镀锌会减小钢丝线的抗拉强度、降低松弛性能，钢丝线的最终伸长量会增加，七股力筋的弹性模量一般会变小。预应力钢筋粘结处的镀锌效果也会出现很多的问题。已经得出复杂的结果(Moore, Klodt, and Hensen 1970)。
用于预应力的镀锌的七股钢筋的行业标准规格标准等级为直径从3/8到0.6英尺（9.5到15.2毫米）。钢筋应力减小（正常松弛）且根据ASTM A 416规定，除此之外需要镀锌。在生产过程中，钢丝线单根镀锌，然后做成力筋。钢筋的镀锌层的最小重量从0.90盎司到1.0盎司/（275到305g/）。当要制成符合最终尺寸要求（佛罗里达钢丝线和钢丝绳），镀锌前每根力筋都要符合270钢筋级别的要求（ASTM A 416）。
4.2.2.2 镀锌预应力钢筋——镀锌预应力螺纹钢筋在尺寸和预应力钢的强度已有行业标准。
尽管预应力钢筋不像预应力力筋那样冷淬，但镀锌过程仍然要重视氦气。在镀锌预应力钢筋方面形成规范来减小氦电位和力性能方面镀锌的效果。由氦导致的最高电位的损失发生在热浸镀锌之前钢筋酸洗过程中。快速酸洗钢筋应该严格控制酸洗的时间和酸的温度，并且在酸池中用氢抑制剂。酸洗后钢筋应当立刻镀锌(Dywidag Specifications, ASTM A 123)。镀锌层的最大允许重量为0.82盎司/（250 g/）。应该考虑到保持钢筋镀锌后仍由螺纹（ASTM A 123)。
镀锌在预应力钢筋的力学性能方面也有影响。镀锌会降低钢筋5%的屈服强度，会改变应力－应变的关系。然而，极限强度和延性并没有因为镀锌过程而改变(Dywidag Specifications)。
4.2.3 非金属预应力材料——纤维聚合产品在桥梁、建筑物、海上建筑、路面、岩石锚固领域的先张和后张中使用受限。但在混凝土结构中使用却有很多的好处。其中最主要的就是不会腐蚀，因此可以消除钢筋腐蚀有关的结构破坏。
FRP合成物一般是在环氧树脂或多元酯纤维混合物中埋入玻璃、尼龙或碳纤维构成。混合物在纤维中传递应力允许它们作为一个单独部分工作。混合物同时在纤维和混凝土和保护纤维之间传递应力。
FRP预应力钢筋的材料性能与预应力钢有明显的不同。因此，它们的使用需要特别的设计考虑。读者可以查阅ACI 440 R来获得更多的信息。
4.3 ——预应力结构中的防腐措施
4.3.1 先张结构——先张混凝土的基本防腐保护有先张钢上的混凝土的质量和覆盖层提供。因此通常先张混凝土在工厂中以反复的原则制造，质量控制比通常这个领域发现的要高很大。高强混凝土通常用于生产目的的早期混凝土龄期的预应力的允许应力。现代高标准混凝土要求能够具有的早期强度、低透水性和良好的耐久性。工厂中的结构同时也提供受控制的养护条件以有助于降低透水性。
在一个侵蚀性的环境中使用高质量大面积低透水性的混凝土防腐混合剂或环氧涂层钢筋防腐或单独使用或同时使用。适当的涂层和保护层在先张法中应当用于非预应力低碳钢筋以确定这种钢的腐蚀不会导致裂缝、混凝土破碎以及预应力钢筋失去保护。
预应力钢筋的修理的末端也应该用可以抵抗特殊腐蚀环境和气候条件的合适的涂层来保护。否则，湿气和氯化物接触到钢筋可以引起腐蚀。除此之外，由于粘结不好或冻融损坏导致涂层破碎。随着时间的推移，湿气和氯化物能沿力筋中间的钢丝线发展，引起整个力筋的腐蚀，最终使混凝土破裂。
4.32 无粘结的单股钢筋后张结构——无粘结的单股钢筋（单股钢筋）在美国用于大体积后张钢筋中。单股钢筋主要用于建筑物、停产场结构和等级钢中。正如第1.1节中所述，单股钢筋结构使用涂脂（或打蜡）和七股钢筋结构预应力力筋和单股力筋锚固。

Fig. 4.2¡ªPTI recommended monostrand system details
(Schupack 1994c).

Fig 4.3¡ªTypical monostrand post-tensioning system components
(VSL post-tensioning).
在图4.2和4.3中详细介绍了一种典型的单股力筋。关于单股力筋部分，后张法手册（1990）中提供了额外的数据。
现代单股力筋钢筋的生产过程始于标准七股预应力力筋。力筋先是未绞结，然后涂脂（或打蜡），然后绞结。油脂或蜡中一般都含有防腐混合剂。过量的油脂清除吊，紧固的高密度的聚乙烯保护层喷涂在力筋上。保护层保护力筋并且作为防潮和防氯化物的屏障。油脂起到必要的润滑作用，可以张拉并且在湿气和氯化物穿过保护层时起到二级保护作用。紧固涂层主要用于解决松散保护层和热密封保护层的腐蚀问题。紧固保护层减少油脂空隙，同时减少湿气进入或沿钢筋长度方向运动的几率。
单股力筋结构的规范手册由后张法学会出版（PTI）（1990，1993），包括合适的保护层材料和防腐油脂。在ACT 423.3中有补充数据。
用于单股钢绞钢筋的现代防腐措施在下面部分将从多角度进行描述。
4.3.2.1 防腐涂层——用于力筋的油脂（或蜡）应该连续地涂敷在整个钢上且应该符合规范（1993）的要求。一般油脂或蜡应该含防腐混合剂，不应该溶于水、易干或易碎。
4.3.2.2 钢筋保护层——保护层应该时连续的涂敷于整个钢筋上而且要符合PTI规范（1993）要求。应当避免运输、输送和构造时对保护层的损伤。由此造成的损伤在混凝土浇注之前能够修补。由于混凝土的存在，后张时保护层的损伤不易被发现或修补。在强化阶段，保护层损伤的一般位置包括紧拉钢丝线、钢筋和低碳钢引起的保护层起皱。在受压产生高摩擦力时，钢筋截面处过度弯曲可能一起保护层损坏。
4.3.2.3 保护层和锚座之间的过渡段——通常，保护层到支座处就断了。过去，只有混凝土覆盖它一般保护的未保护部分。自从1985年以来，PTI规范规定在侵蚀性环境中，保护层应当连结起防水部分所有的拉件、中间物和固定锚座。关于侵蚀性环境由什么组成有很多不同的意见。特别是在一个宽松的适当保护层中，水能够通过未保护部分进入钢筋部分（后张法协会1993）。
比较不错的是钢筋被完全涂敷，并且连接保护层和锚座的孔道都用油脂填充。
4.3.2.4 锚座保护——应当尤其注意保护锚座和钢筋末端处。湿气和氯化物能够透过锚座传到钢筋，然后引起腐蚀。锚座本身的腐蚀可能损害锚座附近的混凝土，最终使湿气和氯化物进入。根据最近介绍，锚座最少的保护应当由塑料、钢筋端油脂填充的帽和砂浆或混凝土填充的锚座隐藏处组成。如图4.2所示。砂浆或混凝土应该有低透水性和与表面混凝土有较好的结合性以利于防腐保护。由砂浆或混凝土所提供的保护作用可以用真空试验器测完(Schupack 1991)。
4.3.2.5 密封和绝缘——密封和绝缘的单股钢筋结构提供较高的防腐保护。密封和绝缘可以交替使用。然而，值得注意的是密封结构不必非得绝缘。正常情况下，密封指由钢筋端处保护层、过渡套筒和油脂填充塑料提供的钢筋封闭。虽然钢筋完全密封，锚座依然可能暴露。完全密封和绝缘包括锚座的塑料涂层。如图4.4所示。

Fig. 4.4¡ªFully encapsulated, electrically isolated monostrand system details(Schupack 1994c).
这种方法未锚座提供积极保护并且保护整个体系免受由偶然趋势或连接未涂敷的低碳钢筋造成的腐蚀。绝缘单股钢筋体系在1980年首次出现(Schupack and Suarez 1980)。
密封单股钢筋体系能够提供完全的封闭和绝缘，包括高密度聚乙烯锚座(Dywidag Monostrand)涂层。其它的体系可以密封钢筋，然而锚座仍然未涂敷（VSL Post-tensioning）。
4.3.3粘结后张法结构——大多数普通的结构后张形式是多股钢筋和连接预应力钢筋。如图4.5和4.6中所示典型构件。图4.7中是多股钢筋体系的典型组成。

Fig. 4.5¡ªMultistrand tendon anchorage details, cut away view (Dywidag International).
Fig. 4.6¡ªThreadbar post-tensioning system anchorage details
(Dywidag International).

Fig. 4.7¡ªTypical multistrand post-tensioning system components
(VSL post-tensioning).
关于粘结的后张体系在PTI后张法手册（1990）和其它准则里(Dywidag Multistrand, Dywidag Threadbar, VSL Post-tensioning)有补充说明。
粘结后张系统的防腐保护有多种级别。专门为粘结的后张体系所做的防腐保护包括孔道、砂浆和锚座保护。预应力钢涂层也提供额外的防腐层。环氧涂层和镀锌预应力钢都用于有连接的后张体系中。如第4.2.2节和4.2.3节所述。其它的保护措施将在下面讲到。
4.3.3.1 后张的孔道——孔道在后张混凝土中有多种作用。在混凝土脱落、灌浆钢筋和混凝土之间传递应力之后，它们可以提供空隙来安放根据以及应力传递。孔道也可以作为湿气和氯化物的屏障起作用。对于像屏障一样起作用的孔道来说，它应该防潮、防腐。孔道连接锚座的固件应该防水。
镀锌钢管——使用最多的孔道材料是螺纹镀锌钢。钢应当足够防止在混凝土浇注是破碎或其它破损，并且能够禁得起后张时的摩擦力。同时镀锌可以防止孔道腐蚀。实验室(Perenchio ， Fraczek, and Pfeifer 1989; West 1999)和现场测试（见第7.5.2.3节）都表明这种保护是有限的。当处于海洋环境或有不冻盐时，会发生严重的腐蚀破坏（包括通过孔道产生的腐蚀）。
一些镀锌钢管制造时有一个纵向的波纹缝。波纹缝不可能不透水。即使钢管未损坏也会进入湿气。观察来自这种钢管的砂浆渗水产生的渗漏已经证实在这些孔道中存在潜在的潮湿路径。
镀锌钢管以各种不同的方式结合。一种常见的做法就是将管道与普通的孔道的连接处包裹住。有时特大孔道的弱长度处用来跨越孔道部分的连接处来维持调准。为了封闭电的连接发展起来的热收缩管道用于孔道的连接。实验研究发现孔道管连接处不能防水且热收缩管道实际上会产生水和氯化物 (Perenchio ， Fraczek,和Pfeifer 1989) 。
在以上列出的限制条件中，镀锌钢管不应该用于防止盐或海水可能发生的情况。
环氧涂层孔道——环氧涂层管道消除了镀锌管道中存在的一些问题。环氧树脂涂层保护孔道免于腐蚀同时密封纵向的孔道缝。实验研究表明环氧涂层孔道比镀锌钢管有着良好的性能(Perenchio ， Fraczek，和 Pfeifer 1989)。根据砂浆氯化物含量和孔道和钢筋腐蚀破坏的程度来测定性能。
环氧涂层孔道不能广泛应用且有一些缺陷。就像环氧涂层钢筋一样，涂层的质量和涂层损坏的程度将影响作为防腐保护的涂层的作用。目前日益关注的问题是环氧涂层禁得起运送、盘绕的能力和与安装需要断面有关的变形(Perenchio ， Fraczek 和 Pfeifer 1989)。
塑料孔道——塑料孔道能够提供后张根据防腐保护的最高水平的保护。因为它们耐腐蚀且不能渗透进侵蚀性合剂。塑料孔道发展有足够的强度、刚度、抵抗磨损和满足结构要求的结合性能。测试表明有较低的摩擦损失(Ganz 1992; Perenchio ， Fraczek 和 Pfeifer 1989)，同时与钢孔道相比，塑料孔道减少了磨损疲劳(Ganz 1992; Wollman, Yates, 和Breen 1988)。商用后张塑料孔道，用合适的连接物来做孔道连接用且与锚座相连。
聚丙烯塑料孔道用于双绞钢丝线和多股钢丝线结构中直径达到550.5英寸（12.7毫米）或370.6英寸（15.2毫米）（VSL后张法）。
4.3.3.2 临时的防腐措施——为了将钢筋未保护时的腐蚀危险减小，张拉和钢筋灌浆的时间应当进可能的短。许多的规范中对张拉和灌浆之间的时间长短有限制。PTI灌注规范手册（后张协会1997）中规定灌浆的最长时间为7到40天，具体依赖于周围的湿度。一旦超过极限，就需要临时防腐保护。
临时保护措施有很多种，最常见的是在预应力钢筋外面涂水溶性或水蒸气抑制剂。其它的材料，包括矽酸钠和可降解肥皂（通常用于切割金属的冷却剂）也被使用。除了水蒸气抑制剂，如果这些材料在张拉前用在钢筋上，它们可以减少张拉过程种的摩擦损失(Kittleman et al. 1993)。灌浆一结束，孔道应立即用水冲掉所有的临时防腐材料，不然会影响钢和砂浆的结合。其它的临时防腐措施包括密封孔道以防止湿气进入，通过孔道不间断地抽干燥空气以及用压缩空气或干燥气体清理（PTI 1997）。
临时防腐材料及后张法钢筋润滑的广泛研究发现，水溶性油无法完全从钢筋上清除掉，而且对钢筋与砂浆的连接存在不利影响(Kittleman et al. 1993)。如果结合处未经冲刷处理减少90％，如果用水彻底冲刷减少75％。矽酸钠对结合处的作用同水溶性油一样，在冲刷前减少50％，冲刷后10％。硬脂盐酸肥皂对结合处无影响。这些发现说明用于临时防腐分许多添加剂的阴极保护的作用。如果钢筋粘结，就不能用水溶性油作为临时防腐保护。
4.3.3.3 后张中的水泥砂浆——水泥砂浆将后张钢筋同周围的混凝土结合在一起，并且为钢提供防腐保护，对湿气和氯化物来说水泥砂浆是一个防护屏障且为钢筋提供碱性环境。
后张钢筋最适宜的砂浆结合了新拌防腐砂浆的性能。新拌砂浆的性能影响砂浆填充孔道的好坏。如果孔道只是部分或间歇地填充砂浆，那么由砂浆通过的防腐保护是无效的。这种情况能够导致严重的腐蚀。空隙或断面的出现会使湿气和氯化物沿钢筋方向进入。下面介绍新拌砂浆的重要性能。
流动性——流动性使衡量砂浆流度或泵送 。流动性不好会导致施工困难、堵塞和灌注不完全。流动性过大会导致螺纹钢筋顶端无效且灌注不充分。砂浆的流动性同样影响砂浆的填充多股钢筋中力筋间的空隙(Schupack 1974)。
抗渗能力——抗渗能力对后张法中的砂浆非常重要，不同于混凝土汇总的渗出水可以蒸发掉，砂浆填塞孔道中的渗出水往往移到孔道的高处形成水蒸气和空隙。最终，渗出水将再次被吸入到砂浆中，离开空隙。水蒸气和空隙使随高度有重大变化的孔道的个别问题。
体积变化——塑态的体积变形或收缩能够导致空隙且应该减到最小。在一些情况下，塑态砂浆需要一定的微膨胀来弥补由于空气或渗透引起的空隙。
凝结时间——快速凝结的砂浆没有足够的流动性，阻碍浇注，而且浇注不充分。
新拌砂浆的性能可以由水灰比、化学和矿物混合剂的使用和水泥的类型控制。不使用混合剂，流动性主要由水灰比控制。在大多数情况下，通过降低含水量来降低渗透性和渗水。在这种情况下，可以使用高效的增水剂来实现其流动性。对于水和水泥的比例相同的来说，将部分水泥用飞灰代替可以增加流动性。氧化矽气体的添加或作为部分水泥代替物往往由于它的颗粒小导致流动性的增加。通过降低水灰比或使用飞灰或氧化矽气体可以减少渗水。在钢筋断面一定高度处有较大变形和渗水积聚严重的情况下，可以使用抗渗剂。当砂浆振动（混合或泵送）时允许流动，抗渗剂（有时也称为触变剂）可以使砂浆具有胶体一样的性能来减少渗水。化学剂可以提供微膨胀性能。膨胀剂或非收缩剂通常根据是否产生气体、氧气、形成石膏或膨胀水泥来分类(Hamilton 1995)。缓凝剂用来控制凝固时间。虽然通过水泥的选择也可以实现其控制。
由砂浆提供的腐蚀保护与其渗透性有关。低透水性可以减少湿气和氯化物的进入。同混凝土一样，砂浆的渗透性可以通过减少水灰比、使用添加剂（如飞灰和氧化矽气体）来降低。降低水灰比就要求使用多的减水剂来实现其充分的流动性。防腐剂也能用来改善砂浆防腐保护。
适当的砂浆性能和添加剂的选择需要仔细考虑新拌砂浆性能和防腐保护。一些实验者已经开始研究各种不同混合剂和砂浆配合比对新拌砂浆和防腐保护的作用(Hamilton 1995; Schokker et al. 1997; Schupack 1974; Thompson, Lankard, 和 Sprinkel 1992; Ghorbanpoor 和 Madathanapalli 1993)。在PTI后张结构砂浆规范手册（1997）和混凝土界的报告“后张法大桥的耐久性”（1996）有关于混合物配合比和后张法中砂浆的规范守则。
由砂浆提供的防腐保护更多的依赖于工程实际。许多腐蚀问题是由于缺乏工程实践和承包商的无知导致（见7.5.2.1节）。如果砂浆不能放置合适且孔道未能填充完全，再好的设计也没有用的。应该注意称量和浇注/注入设备、钢筋轨道、由钢筋引起的渗水、沿孔道方向的排气口的定位和浇注程序。在后张结构中灌浆规范手册（后张协会1997）和后张大桥接点耐久性（混凝土协会1996）由工程实践指导。
4.3.3.4 锚座的保护——正如单股后张系统，锚座和钢筋端头也应该仔细防护。尽管锚座腐蚀能导致锚座破坏，但是，钢筋和混凝土结合处会避免预应力的损失。然而，锚座的腐蚀能导致裂缝和锚座附近混凝土破碎和连续的腐蚀。锚座和钢筋端的腐蚀能使湿气进入到孔道，引起钢筋腐蚀。为了保护钢筋末端，多股钢筋锚座系统要由一个密封的端涂层，由砂浆填塞或防腐油脂制成。不是所有的多股后张系统都由端涂层。锚座一般隐藏于末端或混凝土边缘的凹处。锚座的防腐保护通常由锚座凹处或砂浆或混凝土凹处组成。通常的做法是在用不收缩砂浆填充锚座凹处之前用环氧树脂涂敷在锚座和凹处表面。关于长期性能的附加资料和不同类型端锚座保护方法的耐久性同砂浆填充钢筋是能实现的(Schupack 1994 一,1992; Schupack 和 O'Neill 1997)。
构件里的锚座定位在防腐保护中起重要作用。在许多结构中，锚座定位于扩张结点下端的结构末端或构材端外部或钢板边缘。这些定位线通常暴露在湿气和氯化物下，导致严重的锚座腐蚀。后张锚座的定位线通常由结构决定。当锚座不能定位于远离侵蚀剂表面时，锚座应该做好多重防腐保护。一份混凝土协会报告中讨论了锚座保护的两种方法。第一种方法是使锚座不包于张拉后的砂浆或混凝土中。暴露的锚座由端帽和防水膜保护，并且利于锚座腐蚀损坏的稳定检查。第二种方法使在不检查的情况下通过填充锚座凹处来实现更高水平的防腐。这一填埋锚座形式的多水平的防腐保护的细节如图4.8中所示。

Fig. 4.8¡ªMultilayer corrosion production for buried post-tensioning anchorages
(dimensions in mm; 1 in. = 25.4 mm) (The Concrete Society 1996).

Fig. 4.9¡ªMember end details for anchorage corrosion protection (dimensions in mm; 1 in. = 25.4 mm) (The Concrete Society 1996).
构件端的末端细部也可以设计的通过伸张节点排水时减少与湿气和氯化物的接触，如图4.9所示。部件末端做细防止水滴到锚座区域上。一个相邻集水渠可以使检查人员检查锚座区域。
4.3.3.5 密封和电离系统——就像单股力筋后张系统，完全密封和电离的多股后张力筋系统可以提供更高水平的防腐保护。就像在前面4.3.2.5节中提到的一样，正常的密封一般是指后张钢筋，而锚座不必。钢筋的密封由不渗透的孔道、充分灌浆和一个密封的力筋或钢筋的端帽提供。完全的密封和电离包括锚座涂层或使用非金属锚座。理论上，这种方法提供一个不能渗透的屏障围绕在整个后张系统的周围来保护整个系统不受侵蚀性作用剂或由于游离电流或与低碳钢接触造成的腐蚀。
密封、不透水系统的使用也要进行渗漏测试。应力测试在灌注排气口和封闭端帽的前立即进行。孔道用空气施压，渗漏率用流量计检测。渗漏点可以用肥皂水或其它方法检测。严重的渗漏点应该尽可能修理，包括端帽重做、灌浆和修补和裂缝密封。不透水和密闭孔道系统的使用可以使用真空灌浆。在孔道的一端施加负压力，在另一端砂浆在应力下被泵抽。真空灌浆尤其用于长钢筋或那些在结构上有大的变化的。对于竖直钢筋，不允许用反渗砂浆时真空灌浆能促使渗出水和水泥乳的流动然后清除。
密封的多股后张系统可用于三种结构中，每一个都可以提供更高一级的防腐保护(VSL Composite, VSL Post-Tensioning)。所有的孔道、连接处都是塑料的，垫板是金属做成的且用水泥认真涂抹，还有一个密封的端帽。最高级别的保护是由一个钢筋的电隔离的结构提供且通过结构的寿命非破坏性的方法电测定钢筋。
4.3.4 无粘结的多股力筋后张结构
4.3.4.1 埋入式后张——虽然不能作为粘结的后张钢筋结构而广泛应用，多股力筋后张系统和无粘结后张钢筋系统是可利用的。无粘结的后张结构可以满足各种不同的要求和结构设计准则。一般的要求包括平板和基础、连接预制混凝土、预压缩支座、稍候分解的结构和原子压力容器。
无粘结的多股力筋和后张钢筋系统中的多级防腐保护类似于除了水泥灌注以外的粘结的系统。防腐保护措施包括塑料或非金属孔道和环氧涂层或镀锌力筋或钢筋。一些有涂脂和保护层钢筋的多股力筋系统适合于单股力筋系统（见4.3.2节）。无粘结系统的锚座保护与粘结的后张钢筋结构相同（见4.3.3.4节）
4.3.4.2 外部后张——外部后张有各种不同的要求，包括预制桥梁结构部分、结构加固和弹性钢丝绳。外部后张钢筋不埋入混凝土中但是与不连续的定位线相连，包括锚座和偏差器。
有几种方法可以为外部钢筋提供多级防腐保护。多数外部多股力筋钢筋装在一个钢或塑料的保护层里（图4.10），这些钢或塑料的保护层围绕钢筋提供外部保护屏障。

Fig. 4.10¡ªExternal post-tensioning tendon corrosion protection cross section shown at tendon high point.
就像使用后张钢筋孔道，塑料或其它非金属保护层提供一个更高级别的防腐保护。用于外部的力筋或钢筋可以使用环氧涂层或镀锌涂层。涂脂涂层钢筋（用于单股系统）一般也用于外部多股力筋钢筋。在外部保护层里的力筋或钢筋之间的空间可以用水泥砂浆、油脂或蜡提供额外的防腐保护。砂浆的性能应当与用于粘结的后张结构中的砂浆有相同的要求（见4.3.3.3节）。油脂或蜡应当与用于涂脂涂层的单股钢筋的相似（见4.3.2.1节），或为了更高水平的保护，与核工业需要使用的相似（ASME）。
4.4——阴极保护法
一些因素促使比普通钢筋复杂多的预应力混凝土中的钢筋的阴极保护法的产生。当对混凝土中的预应力钢筋使用阴极保护法时，要尤其注意氦气。如果使用阴极保护层系统而使极化数量过度，就会在表面产生氢原子而使钢发脆。大多数专家认为氦气在钢中的负极电位少于-900mVSCE(Federal Highway Administration 1998)。这就使得外加阴极保护比阳极保护系统更受关注。
另外受到关注的是在后张混凝土结构中的阴极保护的效果。如果金属孔道连接一个粘结的后张钢筋中，它将与钢筋持续带电。然而，如果阴极保护法用于这种结构中，金属孔道收到更多的电流保护里面的钢筋。如果使用塑料孔道，它将作为绝缘体和保护电流起作用。同时这种保护效果降低了过度极化和氦气电位的可能，它也极大的减少了钢或塑料孔道的阴极保护法的效果。相反，阴极保护法用于控制金属孔道的腐蚀，防止砂浆和钢筋的污物进到里面。同时，阴极保护法在控制锚座和普通钢筋方面是有效的，这种方法同时用于后张钢筋系统。
到目前为止，多数的新结构中的预应力钢的阴极保护法用于预应力混凝土圆筒。压电流和阳极电流系统用于土壤中作为管道中的预应力钢丝绳的防腐控制。然而，在意大利混凝土高架桥中新预应力钢筋部分，阴极保护应用超过17075000f(100000)。在这高架桥中，混合了金属－氧化物、钛－阳极网（压电流方法）用于连接新桥面的混凝土覆盖层(Bazzoni et al. 1996)。