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“军港混凝土延寿”有了新技术
[时间:2009-08-25 09:51:56] [点击:3834] 

混凝土脱落、钢筋锈蚀斑驳破损严重的码头梁板。

修复后焕然一新的军港码头。

科研人员正在对锈蚀的码头进行检测。唐军务摄影

     新闻导引
  2008年12月31日,本报报道了海军工程大学天津校区军港与海防工程系的专家,经过3年不懈努力研制的军港混凝土结构延寿成套技术通过专家鉴定的消息。4个多月过去了,笔者一直跟踪采访该课题组,对专家们如何从冰冷沉寂的混凝土身上拔除“顽疾”,从而将一座座濒于崩毁的码头“起死回生”的传奇经历,有了更深刻的体悟。

  创新的魅力,不仅在于化腐朽为神奇,更在于变平凡为不凡。
  走进海军工程大学天津校区海洋结构物耐久性研究课题组,一组组令人称奇的实验数据,一张张图表展示出的实验成果,让人难以想象这些数据竟然是从坚固的混凝土结构身上“抽”出来的。在所有该课题组专家们的眼里,冰冷的混凝土变成了“活脱脱”的生命,捕获他们的“基因密码”,就是为了让它们更加长寿,更加“朝气蓬勃”地服务于我海军建设转型的发展需要。
  频频锈蚀谁是祸首
  多年来,在军港码头的使用过程中,人们时常发现:随着使用强度的不断加大,处在高温、高湿、高盐等恶劣腐蚀环境条件下的军港码头,还没有达到设计使用寿命,便出现过早剥蚀、损坏,严重影响了军港保障效能的正常发挥,而传统的修复方式只治标、不治本,难以从根本上解决码头使用耐久性问题。
  现实中,一座始建于上世纪70年代的扩岸式高桩梁板码头,军港部门在几年前刚对其进行了抢救性大修,然而,没过多久,部分桩、板和管沟梁等,在海浪送来的“三高”侵蚀下,再次出现剥蚀、裂缝和钢筋锈蚀等破损问题,给舰艇停靠埋下了严重的安全隐患。
  有没有一种可从内部结构上解决钢筋混凝土延寿的修复方式?总后、海后把这一设想,交给了军内专门研究海洋结构物工程的海军工程大学天津校区的专家组。不谋而合的是,天津校区的专家组也对这个问题产生了兴趣,他们迅速开始科研立项,当年就展开了对这个问题的研究。
  而此时此刻,随着人类对海洋开发的不断深入,世界性的海洋结构物工程研究高潮迭起,大家都把目光聚焦在由于海洋环境中氯离子侵入,引起钢筋锈蚀而导致结构过早破坏失效,严重影响工程保障效能这一核心问题上。一时间,延长钢筋混凝土结构的使用寿命,成为各国科技界和工程界研究的热点。
  土洋办法缘何都行不通
  上世纪80年代,国外就开始了电化学脱盐技术脱除混凝土中氯离子问题的研究,通过提高混凝土孔隙液的碱度,使已经受到活化腐蚀的钢筋全面恢复钝化,较好地解决了钢筋腐蚀问题,且不必长期维护管理。上世纪90年代初期,世界上先后有20余个国家和地区应用了该项技术。我国也于90年代初开始从事电化学脱盐技术的开发研究。
  但海军在役军港码头的现实环境中,由于混凝土结构中氯盐含量非常高,如果单纯采取较大电流密度或较大通电量,不但修复时间长,而且会对混凝土结构产生破坏性影响,比如降低钢筋与混凝土附着强度,诱发碱集料反应等等。显然,单纯采用电化学分解技术难以根本解决问题。
  钢筋是解决混凝土结构腐蚀问题的关键,过去一种通行办法是采用钢筋阻锈剂。这是一种经济、有效的钢筋防腐蚀措施。在钢筋混凝土结构维修中,采用渗透迁移型阻锈剂防止钢筋腐蚀。然而,专家们进一步研究发现,这种阻锈剂也存在缺陷,由于混凝土保护层厚度以及混凝土密实性不同,这类阻锈剂在混凝土中渗透深度有很大的差异,很多情况下,阻锈剂并不能达到钢筋表面,因而起不到应有的阻锈效果,因此目前在混凝土保护层厚度较大、密实度较高的我国军港钢筋混凝土结构上,尚无法应用。
  放在专家组面前的两条路,似乎都被堵死了。
  嫁接整合也是创新
  有道是:“山穷水复疑无路,枊暗花明又一村。”专家组分析认为,由于长期处于海洋环境中,大量氯离子侵入混凝土结构激活了钢筋的锈蚀基因,导致码头达不到设计使用寿命而过早损坏。常规修补方法由于不能有效清除氯离子,只治标,不治本。电化学脱盐技术和钢筋阻锈剂技术因受到现实环境、军事需要的多重影响,也无法达到预期的修复效果。
  灵感起始于相对的偶然,但绝对归结于苦思冥想的必然。一个大胆的设想逐渐在专家组脑海中清晰出来:利用电化学脱盐技术和迁移型阻锈剂相结合的电渗阻锈修复技术,结合常规修补和涂层封闭技术,可有效解决码头结构修补中的氯离子残留问题,极大提高结构使用寿命。通俗地说,就像“拔火罐”一样将造成钢筋腐蚀的氯离子有效“拔除”,同时将阻锈基团“针灸式”地植入混凝土结构内部,从根本上抑制了锈蚀。
  在混凝土表面铺设阳极,并使阳极处于含有一定浓度阻锈剂的碱性电解质中,钢筋作为阴极,与阳极之间通以直流电流。在电场作用下,外部电解质溶液中的阳离子阻锈基团快速向混凝土内部迁移,混凝土内带负电的氯离子向外部“逃逸”。当钢筋混凝土孔隙液中有效阻锈基团的含量与氯离子含量达到一定比例时,原先腐蚀的钢筋就会恢复钝态,停止腐蚀。
  2008年12月,经过3年的不懈努力,“军港混凝土结构延寿成套技术”通过了专家鉴定。鉴定委员会认为:该技术可使码头延长寿命20年以上,可直接用于军港维修,性价比高,且对码头保障功能影响小,具有显著的军事效益和推广价值。经现场实验测算,使用该技术每平方米仅需300元左右,相比传统的拆除上部结构重建的修补方法,不仅省去每平方米近3000元的维修经费,而且可使码头保障功能在维修期间不丧失,具有较大的军事经济效益。
   (本文来源:解放军报 )

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