混凝土配制润滑脂用于后张预应力系统

全球建筑观察咨询公司(Global Construction Perspectives)和牛津经济研究院(Oxford Economics)的一项研究显示，全球建筑业预计在未来十年内呈爆发性增长，2015年至2030年的产量将增长85%。这份题为《全球建设2030》(Global Construction 2030)的报告预测：中国、美国和印度将以57％的增长率领先，大部分支出将用于基础设施建设。

建筑施工领域应该提高对建筑润滑油的需求，从用于移动设备的发动机、变速箱油，到用于起重机的液压油，以及用于机械和其他加工过程的润滑脂。

总部位于印度加尔各答的润滑油和润滑脂生产商Balmer Lawrie一直致力于研究和开发用于混凝土加固的润滑脂，特别是用于后张预应力系统的钢缆。公司研发部总监N.Parameswaran表示，近年来预应力技术的使用日渐增加，因为它可以有效防止成品混凝土出现裂痕。

Parameswaran在印度国家润滑脂协会2月份的年度会议上解释说，在传统的钢筋混凝土加固方法中，混凝土板或梁在重载时开始弯曲，混凝土结构逐渐开始破裂，虽然钢筋将裂缝固定在一起，但仍然无法阻止裂痕。

预应力钢筋混凝土使用钢绞线（通常称为钢筋束）将混凝土保持在一起，即使在重荷下也能防止裂缝形成。预应力可以在混凝土浇筑前或硬化后对钢筋施加张力。在先张法中，要在浇筑混凝土构件前张拉预应力钢筋，并将张拉的预应力钢筋临时固定在台座或钢模上，然后再浇筑混凝土，待混凝土达到一定强度(一般不低于设计强度等级的75%)，保证预应力筋与混凝土有足够的粘结力时，放松预应力筋，借助于混凝土与预应力筋的粘结，使混凝土产生预压应力。而后张法是先浇筑混凝土，后张拉钢筋的方法。在制作构件或块体时，在放置预应力的部位预先留设孔道，待混凝土达到设计规定的强度后，将预应力筋穿入预留孔道内，用张拉机具将预应力筋张拉到设计规定的控制应力后，借助锚具把预应力筋锚固在构件端部，最后进行孔道灌浆。

Parameswaran在印度古瓦哈提举行的会议上表示，由于在施工过程中固有的优势，后张法的普及程度最近有所上升。“在美国，欧洲以及中国，后张法广泛应用于建筑行业，过去10年，采用后张法使施工量增加了两倍，并且这个方法在印度也取得了进展。”Parameswaran还指出后张法的优点有：减少混凝土用量、减轻建筑的重量，使梁和板更薄、承载能力更高，获得更长的结构寿命、更好的抗腐蚀性和更灵活的建筑选择。后张法可用于建筑的各个方面，例如，办公室、公寓楼、停车场、桥梁以及岩石土壤锚。

基本要求

后张法预应力钢绞线由七股钢丝制成，钢丝外部涂上防腐蚀油脂，在预应力钢丝形成期间包裹在高密度的聚乙烯保护套中。除了防止钢筋在混凝土内部腐蚀，后张法润滑脂还必须防止锚固处的腐蚀，减少钢丝以及聚合物护套之间的摩擦，防止塑料护套硬化或软化并与塑料材料相容。后张法润滑脂其他重要的性能包括：油分离最小化，抗水乳化，以及通过长期盐水腐蚀试验和盐水浸泡试验，Parameswaran如是说。后张法润滑脂的性能要求由美国后张力研究所（PTI）和瑞士国际结构混凝土联合会（FIB）来规定。

Parameswaran表示，增稠剂、基础油和添加剂是满足PTI和FIB规范的关键因素，锂或锂钙增稠剂可用于满足150摄氏度或更高要求的滴点(ASTM D566标准试验方法)。为了与聚合物护套材料相容，需要正确组合基础油，使其硬度变化小于15%，容量变化小于10%，抗拉强度变化小于30%(ASTM D4289标准，仅适用于PTI)。基础油也影响氧化稳定性，FIB要求100和1,000小时后，在100℃时压力变化要符合ASTM D942试验方法小于0.06兆帕。

Parameswaran还提到，需要一种优质的抗氧化剂来满足严格的抗氧化要求。坚固的腐蚀抑制剂可使润滑脂在几种不同的腐蚀试验中达到PTI和FIB限值，例如ASTM B117（盐雾设备基本操作规范）。

聚合物兼容性研究

Balmer Lawrie是印度最大的润滑脂供应商之一，采用APIⅠ类油(API GroupⅠ)、APIⅡ类油(API GroupⅡ)和环烷基油来配制锂基润滑脂，以评估其与后张预应力系统中使用的高密度聚乙烯（HDPE）聚合物护套的兼容性。这家政府运营的公司开发了四种不同基础油组合的润滑脂：润滑脂A（只包含Ⅰ类油），润滑脂B（只包含Ⅱ类油），润滑脂C（只包含环烷烃）以及润滑脂D（包含各25%的Ⅰ类油和Ⅱ类油，还有50%的环烷基油）。

ASTM D4289（润滑脂和流体弹性体相容性的标准测试方法）结果表明，具有Ⅰ类和Ⅱ类油的润滑脂增加了肖氏硬度并降低了聚合物的体积，而环烷油脂使聚合物软化并略微增加了体积，由三种基础油混合而成的润滑脂硬度和体积变化最小。

Parameswaran指出，四种润滑脂的聚合物相容性值都在可接受的范围内，但三种基础油混合后的润滑脂表现最佳，所以公司选用润滑脂D进行耐腐蚀性试验，并选用添加剂来进行乳液测试。

腐蚀和乳液测试

研究人员以润滑脂D为基础，采用两种不同的防腐添加剂研制出后张力润滑脂，测试了三种含有不同腐蚀抑制剂的润滑脂：润滑脂E（3.5%CP添加剂Ⅰ）、润滑脂F（3%CP添加剂Ⅱ）和润滑脂G（4%CP添加剂Ⅱ），三种润滑脂的配方里均含有1%相同的抗氧化添加剂。

该公司采用ASTM B117方法以及FIB条例要求的Emcor生锈实验法，使用盐水以及蒸馏水喷雾测试了三种润滑脂的抗腐蚀性能，同时还用盐雾以及满足PTI要求的浸泡(乳液)试验对油脂进行了评估。

实验表明，添加了CP添加剂Ⅰ的润滑脂E符合FIB要求但是没有通过PTI的腐蚀和乳化试验规范，润滑脂F跟润滑脂G含有不同数量的CP添加剂Ⅱ，都通过了FIB和PTI的规范要求。Parameswaran总结道：“润滑脂G远远超过了PTI要求的盐雾试验和乳液试验的失效时间。”

润滑脂F和润滑脂G进一步测试了所有PTI和FIB参数，例如：油分离、滴点、氧化稳定性和聚合物兼容性等，结果显示这两种润滑脂具备最适合后张法的性能。

Parameswaran相信在未来几年，后张法在印度建筑和基础设施领域将增加一倍或三倍。合适的润滑脂可以确保对此类应用钢筋的长效保护。