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為什么要將鋼筋混凝土放進(jìn)海水30年
添加時間:2024-11-25 | 文章來源:盛天機(jī)械
在海洋工程里,,對工程質(zhì)量造成最大的,最長期的影響因素,,就是氯鹽,。
鋼筋的銹蝕是一個電化學(xué)過程,由于碳化和氯鹽的侵蝕造成了鋼筋表面鈍化膜的破壞,,露出鐵基。氯離子是極強(qiáng)的去鈍化劑,,氯離子作為去鈍化劑,,破壞鋼筋表面的保護(hù)性鈍化膜;在鋼筋表面形成腐蝕電池,,造成局部坑蝕或均勻腐蝕,;與陽極反應(yīng)產(chǎn)物生成可溶性物質(zhì)的去極化作用,加速腐蝕程度,;形成離子通路,,降低陰陽極間的歐姆電阻,提高腐蝕效率,。
一般認(rèn)為,Cl-滲入混凝土中主要有3種方式,即擴(kuò)散,、毛細(xì)孔吸收和滲透。氯離子在混凝土中有3種存在形式,即水泥水化產(chǎn)物不可逆的物理吸附所吸附;與水泥中的C3A反應(yīng)生成3CaO·Al2O3·CaCl2·0H2O;以游離Cl-存在于混凝土的孔溶液中,。只有游離Cl-達(dá)到一定的闕值才會造成鋼筋的銹蝕,。
1981年,,四航研究院牽頭對華南沿海的18座海港碼頭進(jìn)行了詳細(xì)的碼頭腐蝕情況調(diào)研;調(diào)查結(jié)果顯示,,80%以上的碼頭都發(fā)生了嚴(yán)重或較嚴(yán)重的鋼筋銹蝕破壞,,大部分碼頭使用壽命不足20年,且當(dāng)時海港工程的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)中幾乎沒有相關(guān)的耐久性技術(shù)指標(biāo),。
1987年,,為了測試氯鹽對橋墩材質(zhì)的腐蝕程度,工程師開展了暴露試驗(yàn)站實(shí)驗(yàn),,對混凝土結(jié)構(gòu)耐久性進(jìn)行研究,,他們將鋼筋混凝土試件放在海邊,測試海水的腐蝕程度,。工程師每天會提取提取樣本,,統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。最長的一塊鋼筋混凝土試件在海水里放置了近30年,。
1996年,,研究院對“混凝土”的耐久性問題已有了深刻的理解,制定的《水運(yùn)工程混凝土質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)》正式頒布實(shí)施,,并在全國水運(yùn)系統(tǒng)首先開展大摻量粉煤灰高性能混凝土的研究,。團(tuán)隊(duì)將粉煤灰摻量從最初常用的大約10%增加到30%甚至40%,大大提升了混凝土的抗海水腐蝕性能,,這就是“高性能混凝土”的雛形,。
在經(jīng)過近三十年的科學(xué)實(shí)驗(yàn)中,工程師們研究深入,,團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步將磨細(xì)礦渣粉,、硅粉等工業(yè)廢渣廢料摻入混凝土中,逐漸形成了國內(nèi)至今仍在普遍采用的海工高性能混凝土技術(shù),,在抵抗氯離子能力方面,,比普通混凝土高出了數(shù)倍。
研發(fā)出的新型高性能混凝土,,很好地保障了海洋工程抵御氯鹽的侵蝕,,在港珠澳大橋等一系列海洋工程中得到了應(yīng)用。
總長約55公里,,作為集橋,、島、隧于一體的世界最長的跨海大橋,,也是綜合建設(shè)難度最大,、最具挑戰(zhàn)性的超級工程:在風(fēng)大浪急的外海搭建使用壽命120年的鋼鐵巨橋、在海底40多米深處建造最長的沉管隧道、穿越30萬噸級航道和白海豚保護(hù)區(qū)的施工現(xiàn)場……可以說,,每一項(xiàng)挑戰(zhàn)都前所未有,。
尤其是120年的設(shè)計(jì)使用壽命,大橋位于珠三角伶仃洋和珠江流域的交匯口,,這是一個洋流,、航道、海床,、氣候等自然條件極其復(fù)雜的海域,,高溫高濕多鹽的海洋環(huán)境對大橋根基混凝土的抗海水滲透性、耐腐蝕性提出了更高的要求,。
四航研究承擔(dān)并組織實(shí)施了“港珠澳大橋混凝土結(jié)構(gòu)120年使用壽命保障關(guān)鍵技術(shù)”系列研究,,技術(shù)團(tuán)隊(duì)針對港珠澳大橋的服役環(huán)境,從7300多組暴露試驗(yàn)數(shù)據(jù),、1400多個實(shí)體工程樣品入手,,對近30年暴露試驗(yàn)站的歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行有效篩選和科學(xué)分析,終于建立了基于概率理論的“港珠澳模型”,,并為世紀(jì)工程編制了專用的《港珠澳大橋混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)指南》,,將港珠澳大橋120年的使用壽命由設(shè)想變成現(xiàn)實(shí)。
高抗?jié)B性,、高抗凍性性,、高抗腐性的新型高性能混凝土保障了港珠澳大橋的順利建成,除此之外,,它更是國家公路,、鐵路、大橋等基建工程必不可少的骨架結(jié)構(gòu),。