|
" S; Q8 e$ Y0 h 在海洋工程里,对工程质量造成最大的,最长期的影响因素,就是氯盐。
8 ]/ z9 S2 A3 u" r( N4 [ 钢筋的锈蚀是一个电化学过程,由于碳化和氯盐的侵蚀造成了钢筋表面钝化膜的破坏,露出铁基。氯离子是极强的去钝化剂,氯离子作为去钝化剂,破坏钢筋表面的保护性钝化膜;在钢筋表面形成腐蚀电池,造成局部坑蚀或均匀腐蚀;与阳极反应产物生成可溶性物质的去极化作用,加速腐蚀程度;形成离子通路,降低阴阳极间的欧姆电阻,提高腐蚀效率。
: A; J8 G9 P# A( \: X" U : g% h# ?+ w) d4 Z
- b7 B, H( O4 a5 h
4 i0 E( ` [9 \5 A5 |1 J- x
2 n6 t$ R/ z8 Q* r/ ~8 k% e
( K* \; W8 s- D, t 一般认为, Cl -渗入混凝土中主要有3 种方式,即扩散、毛细孔吸收和渗透。氯离子在混凝土中有3 种存在形式,即水泥水化产物不可逆的物理吸附所吸附;与水泥中的 C3A 反应生成3CaOAl2O3CaCl20H2O;以游离 Cl -存在于混凝土的孔溶液中。只有游离 Cl -达到一定的阙值才会造成钢筋的锈蚀。 $ A3 j4 S% h* v+ ~7 }$ L* P d
1981年,四航研究院牵头对华南沿海的18座海港码头进行了详细的码头腐蚀情况调研;调查结果显示,80%以上的码头都发生了严重或较严重的钢筋锈蚀破坏,大部分码头使用寿命不足20年,且当时海港工程的建设标准中几乎没有相关的耐久性技术指标。
, K+ C# M/ j2 o8 C3 }
0 H0 ^: I) r+ N0 C4 V
" Z) ?& s% p# s" a5 `" W
2 {% G6 s- P2 O- F" v& ^) v ; g& I3 {' I6 ~$ A
4 x6 C8 H T3 l$ Q5 p3 n7 k/ h 1987年,为了测试氯盐对桥墩材质的腐蚀程度,工程师开展了暴露试验站实验,对混凝土结构耐久性进行研究,他们将钢筋混凝土试件放在海边,测试海水的腐蚀程度。工程师每天会提取提取样本,统计数据。最长的一块钢筋混凝土试件在海水里放置了近30年。 ! w. Z& x, X; _* H
2 F- P' G& i$ x+ G, @+ x2 ~# }, G
, T/ ^7 q3 a( J3 `- e( |
! F. |+ m' s4 x9 K( D# N/ i" x- x , Y( ~$ _4 |; M( m w3 d/ u9 y$ b2 D4 T+ s
* Z7 j9 \, m [3 _7 f
1996年,研究院对“混凝土”的耐久性问题已有了深刻的理解,制定的《水运工程混凝土质量控制标准》正式颁布实施,并在全国水运系统首先开展大掺量粉煤灰高性能混凝土的研究。团队将粉煤灰掺量从最初常用的大约10%增加到30%甚至40%,大大提升了混凝土的抗海水腐蚀性能,这就是“高性能混凝土”的雏形。 2 o4 ^; n) c4 f: B1 B& C+ k8 y
E6 d6 |# x" _- k
2 u/ u2 y% F+ b
M0 s( d6 p* W' q& x & a# R) r; C4 G1 ^: \
- |. C1 a1 i3 J7 ]4 x
+ n) h, I2 ]3 @ 9 S& j1 p3 W4 [1 z
1 s$ m/ @& W, b+ _$ T
4 Y# F# k; T/ r6 U & W8 w" B3 V, p! a* u2 I
! |( D" u; |3 X, v0 G
( H% p- \) z& }: f) R
% T$ z; D9 g7 }$ | , q, K7 H! t3 W& ?# j, Q
+ g- [5 j$ Z/ @( I3 `/ t , E1 G: K2 k) T2 M, n0 v
/ ?) U6 [6 H1 y2 j: ~5 o
+ v. [+ ]# ^6 p* c @6 o " }, z6 Y$ \4 |; f7 o
. O1 \8 [& P+ N3 W* X) `: s/ h) P; J+ d
9 a2 f* j7 ?% g( D# O( d: t' u
' s& h5 d; ^5 G9 G
0 ?+ k/ _1 Y: z3 C2 w" L
# J! F) Z& e9 P% d/ e
. L* V/ N* }- s+ }) r: _" y 在经过近三十年的科学实验中,工程师们研究深入,团队进一步将磨细矿渣粉、硅粉等工业废渣废料掺入混凝土中,逐渐形成了国内至今仍在普遍采用的海工高性能混凝土技术,在抵抗氯离子能力方面,比普通混凝土高出了数倍。
$ i; P' h; O9 m0 ^# r }: a - _% G5 x# @5 F
' m1 E$ n& T9 s1 z) f# ~
$ R* S( N) u _0 d# G/ N' D
* ?' H, i2 `& d7 l' G
& L! Q) ]# n" M% [ 研发出的新型高性能混凝土,很好地保障了海洋工程抵御氯盐的侵蚀,在港珠澳大桥等一系列海洋工程中得到了应用。 0 T0 |# e% {" `
总长约55公里,作为集桥、岛、隧于一体的世界最长的跨海大桥,也是综合建设难度最大、最具挑战性的超级工程:在风大浪急的外海搭建使用寿命120年的钢铁巨桥、在海底40多米深处建造最长的沉管隧道、穿越30万吨级航道和白海豚保护区的施工现场……可以说,每一项挑战都前所未有。 6 Y5 [5 d! b6 _
尤其是120年的设计使用寿命,大桥位于珠三角伶仃洋和珠江流域的交汇口,这是一个洋流、航道、海床、气候等自然条件极其复杂的海域,高温高湿多盐的海洋环境对大桥根基混凝土的抗海水渗透性、耐腐蚀性提出了更高的要求。 / S" d" A$ D" ?. q# ^ N: i
4 S/ C! b7 v ]- ?, q : i+ q: U; l. v' _* f# M; |3 `
: ^/ ^) u/ E3 D! Q! I" ^
. q: _9 V/ D. m" H( H: q
# k0 M+ P: b+ K7 s5 b9 G
四航研究承担并组织实施了“港珠澳大桥混凝土结构120年使用寿命保障关键技术”系列研究,技术团队针对港珠澳大桥的服役环境,从7300多组暴露试验数据、1400多个实体工程样品入手,对近30年暴露试验站的历史数据进行有效筛选和科学分析,终于建立了基于概率理论的“港珠澳模型”,并为世纪工程编制了专用的《港珠澳大桥混凝土结构耐久性设计指南》,将港珠澳大桥120年的使用寿命由设想变成现实。 1 W+ l1 b- ]* H7 Z& a
高抗渗性、高抗冻性性、高抗腐性的新型高性能混凝土保障了港珠澳大桥的顺利建成,除此之外,它更是国家公路、铁路、大桥等基建工程必不可少的骨架结构。 4 s3 B1 t- u( x! Z+ [" T
( S5 N: @0 U8 U3 E& m+ E, \ 7 g# U3 _" v3 L2 z
& ? Y g0 B& L+ d3 J$ k 4 [1 P3 j0 @& r5 f. E& \& {0 i
) J0 m, M7 Z3 @4 l) u
8 g$ q) y4 C$ `( f, N; U6 E4 B" }7 d+ E$ F% w
4 Z3 } l1 @& h0 C8 y9 M. i9 ~
% m0 E! d! B$ a- r8 ]. K9 A2 J
$ ~3 E% v( ?. K# r
|