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“軍港混凝土延壽”有了新技術
[時間:2009-08-25 09:51:56] [點擊:7197] 

混凝土脫落、鋼筋銹蝕斑駁破損嚴重的碼頭梁板。

修復后煥然一新的軍港碼頭。

科研人員正在對銹蝕的碼頭進行檢測。唐軍務攝影

     新聞導引
  2008年12月31日,本報報道了海軍工程大學天津校區軍港與海防工程系的專家,經過3年不懈努力研制的軍港混凝土結構延壽成套技術通過專家鑒定的消息。4個多月過去了,筆者一直跟蹤采訪該課題組,對專家們如何從冰冷沉寂的混凝土身上拔除“頑疾”,從而將一座座瀕于崩毀的碼頭“起死回生”的傳奇經歷,有了更深刻的體悟。

  創新的魅力,不僅在于化腐朽為神奇,更在于變平凡為不凡。
  走進海軍工程大學天津校區海洋結構物耐久性研究課題組,一組組令人稱奇的實驗數據,一張張圖表展示出的實驗成果,讓人難以想象這些數據竟然是從堅固的混凝土結構身上“抽”出來的。在所有該課題組專家們的眼里,冰冷的混凝土變成了“活脫脫”的生命,捕獲他們的“基因密碼”,就是為了讓它們更加長壽,更加“朝氣蓬勃”地服務于我海軍建設轉型的發展需要。
  頻頻銹蝕誰是禍首
  多年來,在軍港碼頭的使用過程中,人們時常發現:隨著使用強度的不斷加大,處在高溫、高濕、高鹽等惡劣腐蝕環境條件下的軍港碼頭,還沒有達到設計使用壽命,便出現過早剝蝕、損壞,嚴重影響了軍港保障效能的正常發揮,而傳統的修復方式只治標、不治本,難以從根本上解決碼頭使用耐久性問題。
  現實中,一座始建于上世紀70年代的擴岸式高樁梁板碼頭,軍港部門在幾年前剛對其進行了搶救性大修,然而,沒過多久,部分樁、板和管溝梁等,在海浪送來的“三高”侵蝕下,再次出現剝蝕、裂縫和鋼筋銹蝕等破損問題,給艦艇??柯襝鋁搜現氐陌踩?。
  有沒有一種可從內部結構上解決鋼筋混凝土延壽的修復方式?總后、海后把這一設想,交給了軍內專門研究海洋結構物工程的海軍工程大學天津校區的專家組。不謀而合的是,天津校區的專家組也對這個問題產生了興趣,他們迅速開始科研立項,當年就展開了對這個問題的研究。
  而此時此刻,隨著人類對海洋開發的不斷深入,世界性的海洋結構物工程研究高潮迭起,大家都把目光聚焦在由于海洋環境中氯離子侵入,引起鋼筋銹蝕而導致結構過早破壞失效,嚴重影響工程保障效能這一核心問題上。一時間,延長鋼筋混凝土結構的使用壽命,成為各國科技界和工程界研究的熱點。
  土洋辦法緣何都行不通
  上世紀80年代,國外就開始了電化學脫鹽技術脫除混凝土中氯離子問題的研究,通過提高混凝土孔隙液的堿度,使已經受到活化腐蝕的鋼筋全面恢復鈍化,較好地解決了鋼筋腐蝕問題,且不必長期維護管理。上世紀90年代初期,世界上先后有20余個國家和地區應用了該項技術。我國也于90年代初開始從事電化學脫鹽技術的開發研究。
  但海軍在役軍港碼頭的現實環境中,由于混凝土結構中氯鹽含量非常高,如果單純采取較大電流密度或較大通電量,不但修復時間長,而且會對混凝土結構產生破壞性影響,比如降低鋼筋與混凝土附著強度,誘發堿集料反應等等。顯然,單純采用電化學分解技術難以根本解決問題。
  鋼筋是解決混凝土結構腐蝕問題的關鍵,過去一種通行辦法是采用鋼筋阻銹劑。這是一種經濟、有效的鋼筋防腐蝕措施。在鋼筋混凝土結構維修中,采用滲透遷移型阻銹劑防止鋼筋腐蝕。然而,專家們進一步研究發現,這種阻銹劑也存在缺陷,由于混凝土?;げ愫穸紉約盎炷撩蓯敵圓煌?,這類阻銹劑在混凝土中滲透深度有很大的差異,很多情況下,阻銹劑并不能達到鋼筋表面,因而起不到應有的阻銹效果,因此目前在混凝土?;げ愫穸冉洗?、密實度較高的我國軍港鋼筋混凝土結構上,尚無法應用。
  放在專家組面前的兩條路,似乎都被堵死了。
  嫁接整合也是創新
  有道是:“山窮水復疑無路,枊暗花明又一村?!弊易櫸治鋈銜?,由于長期處于海洋環境中,大量氯離子侵入混凝土結構激活了鋼筋的銹蝕基因,導致碼頭達不到設計使用壽命而過早損壞。常規修補方法由于不能有效清除氯離子,只治標,不治本。電化學脫鹽技術和鋼筋阻銹劑技術因受到現實環境、軍事需要的多重影響,也無法達到預期的修復效果。
  靈感起始于相對的偶然,但絕對歸結于苦思冥想的必然。一個大膽的設想逐漸在專家組腦海中清晰出來:利用電化學脫鹽技術和遷移型阻銹劑相結合的電滲阻銹修復技術,結合常規修補和涂層封閉技術,可有效解決碼頭結構修補中的氯離子殘留問題,極大提高結構使用壽命。通俗地說,就像“拔火罐”一樣將造成鋼筋腐蝕的氯離子有效“拔除”,同時將阻銹基團“針灸式”地植入混凝土結構內部,從根本上抑制了銹蝕。
  在混凝土表面鋪設陽極,并使陽極處于含有一定濃度阻銹劑的堿性電解質中,鋼筋作為陰極,與陽極之間通以直流電流。在電場作用下,外部電解質溶液中的陽離子阻銹基團快速向混凝土內部遷移,混凝土內帶負電的氯離子向外部“逃逸”。當鋼筋混凝土孔隙液中有效阻銹基團的含量與氯離子含量達到一定比例時,原先腐蝕的鋼筋就會恢復鈍態,停止腐蝕。
  2008年12月,經過3年的不懈努力,“軍港混凝土結構延壽成套技術”通過了專家鑒定。鑒定委員會認為:該技術可使碼頭延長壽命20年以上,可直接用于軍港維修,性價比高,且對碼頭保障功能影響小,具有顯著的軍事效益和推廣價值。經現場實驗測算,使用該技術每平方米僅需300元左右,相比傳統的拆除上部結構重建的修補方法,不僅省去每平方米近3000元的維修經費,而且可使碼頭保障功能在維修期間不喪失,具有較大的軍事經濟效益。
   (本文來源:解放軍報 )

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