1、,橋梁海洋防腐新技術(shù)探索,小組成員：劉云輝 洪亮,胡輝 張松,橋梁腐蝕現(xiàn)狀,橋梁腐蝕現(xiàn)狀,Part 3,犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法,外加電流的陰極保護(hù)法,改變金屬組成和結(jié)構(gòu),與活動(dòng)性更強(qiáng)的金屬形成原電池作正極,利用電解池原理，被保護(hù)金屬作陰極,改變結(jié)構(gòu)改變性質(zhì)，如不銹鋼中加入鎳、鉻等耐蝕金屬形成合金,隔絕空氣和水 或形成原電池作正極,金屬防腐基本原理,高性能混凝土,防腐蝕涂層新技術(shù),陰極保護(hù)法,微生物技術(shù),在金屬制品表面覆蓋保護(hù)層或鍍不活潑金屬,金屬防腐基本原理,20072011,+7%,高性能混凝土,防腐蝕涂層新技術(shù),陰極保護(hù)法,微生物技術(shù),（1）原材料的選用。本工程采用甲供安徽寧國(guó)海螺牌P.42

2、.5水泥，粗集料采用寧波北侖青峙石場(chǎng)525mm連續(xù)級(jí)配碎石，細(xì)集料采用閩江中砂，通過(guò)混凝土的試拌和對(duì)混凝土性能進(jìn)行比對(duì)，減水劑采用上海麥斯特（羧酸類減水劑，減水率25%），阻銹劑采用山西凱翕克生產(chǎn)的亞硝酸鈣，礦粉采用上海寶田和安徽朱家橋S95礦粉，粉煤灰采用鎮(zhèn)江諫壁電廠一級(jí)粉煤灰。,金屬防腐基本原理,20072011,+7,高性能混凝土,防腐蝕涂層新技術(shù),侯院士新方法,微生物技術(shù),（2）混凝土配合比的設(shè)計(jì)。為了消除和控制混凝土溫度裂縫，對(duì)減少混凝土的水化熱作了深入研究，進(jìn)行了一系列的試驗(yàn)。 我們通過(guò)對(duì)不同原材料、不同配合比進(jìn)行比對(duì)，選擇水化熱引起的溫度峰值較小的配合比，進(jìn)而控制套箱裂縫的開(kāi)展。

3、并決定在保證滿足混凝土強(qiáng)度、氯離子擴(kuò)散系數(shù)要求的前提下，在原膠凝材料中摻入粉煤灰，同時(shí)適當(dāng)減少膠凝材料中水泥用量，以達(dá)到有效減少混凝土水化熱的目的。 通過(guò)反復(fù)試驗(yàn)，將膠凝材料用量由原來(lái)的435kg調(diào)整到405kg，實(shí)際大量使用的優(yōu)化后的混凝土配合比見(jiàn)表1。,金屬防腐基本原理,20072011,+7%,高性能混凝土,防腐蝕涂層新技術(shù),侯院士新方法,微生物技術(shù),3提高混凝土套箱自身的抗裂能力 采用混凝土套箱工藝進(jìn)行承臺(tái)施工，為防止混凝土套箱在澆注承臺(tái)混凝土后出現(xiàn)裂縫，提高混凝土套箱的質(zhì)量，增強(qiáng)其自身的抗裂能力也是一個(gè)重要的環(huán)節(jié)。我們重點(diǎn)從以下幾個(gè)方面入手加強(qiáng)對(duì)混凝土套箱預(yù)制質(zhì)量的控制。 （1）控制

4、套箱混凝土澆注質(zhì)量，特別是對(duì)套箱頂部高性能混凝土浮漿的處理，加強(qiáng)二次振搗。 （2）加強(qiáng)對(duì)套箱的養(yǎng)護(hù)，混凝土套箱拆模前對(duì)頂部進(jìn)行蓄水養(yǎng)護(hù)，拆模后進(jìn)行不間斷灑水養(yǎng)護(hù)，防止出現(xiàn)干濕循環(huán)現(xiàn)象，養(yǎng)護(hù)時(shí)間不少于14天。 （3）加強(qiáng)對(duì)套箱內(nèi)壁的鑿毛處理，特別是加強(qiáng)對(duì)預(yù)留槽口的鑿毛，以保證新老混凝土結(jié)合良好。 （4）加強(qiáng)對(duì)在套箱內(nèi)壁預(yù)埋鐵件上焊接鋼結(jié)構(gòu)的控制，焊接時(shí)間控制在套箱滿足養(yǎng)護(hù)期之后進(jìn)行，焊接時(shí)不得在同一位置連續(xù)進(jìn)行焊接作業(yè)，避免因焊接使預(yù)埋鐵件局部溫度過(guò)高而對(duì)套箱局部混凝土產(chǎn)生不利影響。,金屬防腐基本原理,20072011,+7%,高性能混凝土,侯院士新方法,微生物技術(shù),（5）混凝土套箱頂部預(yù)留槽口

5、，使新老混凝土施工縫從結(jié)構(gòu)上加強(qiáng)抗?jié)B透能力。 （6）調(diào)整套箱配筋，增加環(huán)向鋼筋數(shù)量，將原環(huán)向鋼筋25150調(diào)整為2075，配筋率增加了28%，提高套箱抗豎向裂縫的能力。 （7）嚴(yán)格控制套箱鋼筋保護(hù)層厚度。據(jù)有關(guān)資料介紹，鋼筋控制混凝土裂縫出現(xiàn)的影響范圍為鋼筋直徑的6倍，調(diào)整后的套箱配筋為20，保護(hù)層75mm，鋼筋間距75mm，施工中嚴(yán)格控制，保證鋼筋幫扎質(zhì)量。,防腐蝕涂層新技術(shù),環(huán)氧重防腐油漆的應(yīng)用,金屬防腐基本原理,金屬防腐基本原理,高性能混凝土,防腐蝕涂層新技術(shù),陰極保護(hù)法,微生物技術(shù),阻止鋼結(jié)構(gòu)腐蝕的最常用的手段是在其表面涂裝重防腐油漆，形成的耐腐蝕涂層切斷其與腐蝕介質(zhì)的電聯(lián)系。涂層的防

6、腐蝕功能大致可分為2 種：一種是防止涂層外部的腐蝕性物質(zhì)侵入底材，另一種是依靠防腐顏料和填料起到抑制腐蝕的作用。這兩種功能相輔相成，共同起到防腐蝕作用。但從分子結(jié)構(gòu)上來(lái)看，即使最致密的耐腐蝕涂層也存在著大量的微觀缺陷，這些缺陷導(dǎo)致的可滲透性使處于腐蝕環(huán)境中的鋼結(jié)構(gòu)表面各點(diǎn)存在電位差異的區(qū)域?qū)?，從而發(fā)生電化學(xué)腐蝕。電位較正的陽(yáng)極區(qū)鐵失去電子成為鐵離子，與介質(zhì)中的負(fù)離子結(jié)合成活性的鐵銹，結(jié)構(gòu)疏松的鐵銹不但不能阻止腐蝕的進(jìn)行，在一定的電位條件下，還會(huì)對(duì)腐蝕電池的電極反應(yīng)產(chǎn)生去極化作用，加速腐蝕速率。,的應(yīng)用,金屬防腐基本原理,金屬防腐基本原理,高性能混凝土,防腐新涂料應(yīng)用,侯院士新方法,微生物技術(shù)

7、,由此看出：有機(jī)涂層下金屬的腐蝕 主 要是由相界面的電化學(xué)腐蝕引起的 ，由于電解質(zhì)對(duì)涂層的滲透作用及 擴(kuò)散，造成涂層性能的劣化，涂層失去 保護(hù)作用，使得水分子、氧氣及其它腐蝕性離子到達(dá)涂層-金屬界面后，引 起基體金屬的腐蝕。腐蝕的三要素是水、 氧和離子。涂層首先吸水以后，才有離 子擴(kuò)散，而且陽(yáng)離子的透入主要經(jīng)過(guò)漆 膜中水的通道。產(chǎn)品無(wú)毒無(wú)味無(wú)污染。,防腐油漆涂料,金屬防腐基本原理,金屬防腐基本原理,高性能混凝土,防腐新涂料應(yīng)用,侯院士新方法,微生物技術(shù),短板效應(yīng),從腐蝕的角度看，海洋環(huán)境在縱向上分為海洋大氣區(qū)、浪花飛濺區(qū)、海洋潮差區(qū)、海水全浸區(qū)和海底泥土區(qū)五個(gè)不同區(qū)帶。國(guó)內(nèi)外科學(xué)研究和工程實(shí)踐

8、表明，在各種腐蝕區(qū)帶中，位于浪花飛濺區(qū)部位的鋼鐵和鋼筋混凝土工程設(shè)施腐蝕破壞最為嚴(yán)重，約為海水全浸區(qū)腐蝕的35倍。一旦在這個(gè)區(qū)域發(fā)生嚴(yán)重的局部腐蝕破壞，那么整個(gè)設(shè)施的承載能力就會(huì)大大下降，使用壽命大大縮短，極大地影響著安全生產(chǎn)，導(dǎo)致設(shè)施提前報(bào)廢，這就是我們常說(shuō)的“短板效應(yīng)”,侯院士及其 新技術(shù),金屬防腐基本原理,金屬防腐基本原理,高性能混凝土,防腐新涂料應(yīng)用,侯院士新方法,微生物技術(shù),針對(duì)海洋環(huán)境中腐蝕最為嚴(yán)重的鋼結(jié)構(gòu)浪花飛濺區(qū)，該課題建立了浪花飛濺區(qū)鋼結(jié)構(gòu)礦脂復(fù)層包覆防護(hù)技術(shù)。在課題開(kāi)展中，研究人員與日本科學(xué)家合作，成功研發(fā)了礦脂防蝕膏、礦脂防蝕帶、緩沖層和防蝕保護(hù)罩，四層配套的方法形成了一

9、個(gè)完整的不可分割的技術(shù)體系，防蝕效果優(yōu)于國(guó)內(nèi)外同類產(chǎn)品。該防護(hù)體系已有3項(xiàng)國(guó)家發(fā)明專利，1項(xiàng)實(shí)用新型專利于2009年獲得國(guó)家專利局的授權(quán)證書(shū)，從而使該防護(hù)技術(shù)得到國(guó)家法律的保護(hù)。制定了防護(hù)產(chǎn)品的制造、品質(zhì)檢驗(yàn)等五項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)，形成了一套完整的防護(hù)方案和施工工藝。該技術(shù)表面處理簡(jiǎn)單，施工方便，可帶水施工，綠色環(huán)保，適用于規(guī)則和不規(guī)則形狀鋼結(jié)構(gòu)的腐蝕防護(hù)修復(fù)。,金屬防腐基本原理,Part 2,金屬防腐基本原理,高性能混凝土,防腐新涂料應(yīng)用,侯院士新方法,微生物技術(shù),然而，我國(guó)在鋼結(jié)構(gòu)和鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)施的腐蝕防護(hù)與修復(fù)技術(shù)研究中，一些關(guān)鍵技術(shù)尚未解決，具有我國(guó)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的技術(shù)尚未形成，這大大影響了海洋

10、工程結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)、建造和安全運(yùn)行。如果能有效解決海洋鋼結(jié)構(gòu)和鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)在浪花飛濺區(qū)的腐蝕防護(hù)問(wèn)題，不但可避免事故的發(fā)生、減少因事故所帶來(lái)的巨大經(jīng)濟(jì)與生命財(cái)產(chǎn)損失，而且能夠使海洋工程設(shè)施安全性大大提高，使海上油氣田開(kāi)采等作業(yè)順利進(jìn)行，具有長(zhǎng)遠(yuǎn)的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)價(jià)值。此外，開(kāi)展新建海洋工程設(shè)施浪花飛濺區(qū)保護(hù)技術(shù)的研究、制定相應(yīng)的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，無(wú)疑將大大延長(zhǎng)其整體設(shè)施的服役壽命，極大促進(jìn)我國(guó)海洋工程設(shè)施的保護(hù)。,作用。,Part 1,金屬防腐基本原理,金屬防腐基本原理,高性能混凝土,防腐蝕涂層新技術(shù),侯院士新方法,微生物技術(shù),海水中有大量微生物，有些微生物容易在鋼鐵表面附著，形成生物膜。段繼周介紹說(shuō)，通常

11、認(rèn)為，硫酸鹽還原細(xì)菌（SRB）能夠代謝海水中的硫酸鹽形成硫化氫，硫化氫對(duì)鋼鐵腐蝕產(chǎn)生 嚴(yán)重影響，導(dǎo)致鋼鐵的局部腐 蝕破壞，嚴(yán)重的甚至導(dǎo)致腐蝕 穿孔。課題組通過(guò)實(shí)海掛片、 室內(nèi)埋片和室內(nèi)模擬，研究了 硫酸鹽還原細(xì)菌在不銹鋼表面 形成生物膜并導(dǎo)致局部腐蝕破 壞的過(guò)程。他們還探究了不銹 鋼鈍化膜從金屬氧化物到金屬硫化物的轉(zhuǎn)變，并在這一轉(zhuǎn)變過(guò)程中發(fā)生元素鉻、鉬在鈍化膜中富集的現(xiàn)象，提出生物源硫化氫和胞外聚合物在鈍化膜的破裂過(guò)程中起了主要作用。,微生物技術(shù),作用。,靠呼吸氧電子生存,Part 1,金屬防腐基本原理,金屬防腐基本原理,高性能混凝土,防腐蝕涂層新技術(shù),侯院士新方法,微生物技術(shù),研究人員發(fā)現(xiàn)，

12、鋼鐵生銹的前期主要是非生物的腐蝕，后期微生物的作用就顯現(xiàn)出來(lái)。而且，在海泥環(huán)境中存在活性硫酸鹽還原細(xì)菌的條件下 ，生成物硫化鐵的不穩(wěn)定保護(hù)作用 導(dǎo)致保護(hù)電位的降低。目前工業(yè) 管線的主要防腐措施是包裹上金 屬鋁的鎧甲，進(jìn)行 陰極保護(hù)。在海洋環(huán)境下，如果采 取陰極保護(hù)的形式來(lái)防止腐蝕，就 要將陰極保護(hù)電位移向更負(fù)的值，提供更大的陰極電流才能有效地保護(hù)。段繼周說(shuō)：“有趣的是，還有一些微生物能在鋼鐵表面形成電活性生物膜，它能將電子傳遞給鋼鐵表面，這等同于鋼鐵被陰極保護(hù)起來(lái)。所以，也許將來(lái)有可能利用微生物膜來(lái)保護(hù)金屬。,Conclusion,海洋腐蝕與防護(hù)前沿技術(shù)及國(guó)內(nèi)外研究動(dòng)態(tài)、 海洋腐蝕與防護(hù)前沿技術(shù)及國(guó)內(nèi)外研究動(dòng)態(tài)、發(fā)展趨勢(shì)，海洋腐蝕的經(jīng)濟(jì)損失每年至少三千億