1、,桥梁海洋防腐新技术探索,小组成员：刘云辉 洪亮,胡辉 张松,桥梁腐蚀现状,桥梁腐蚀现状,Part 3,牺牲阳极的阴极保护法,外加电流的阴极保护法,改变金属组成和结构,与活动性更强的金属形成原电池作正极,利用电解池原理，被保护金属作阴极,改变结构改变性质，如不锈钢中加入镍、铬等耐蚀金属形成合金,隔绝空气和水 或形成原电池作正极,金属防腐基本原理,高性能混凝土,防腐蚀涂层新技术,阴极保护法,微生物技术,在金属制品表面覆盖保护层或镀不活泼金属,金属防腐基本原理,20072011,+7%,高性能混凝土,防腐蚀涂层新技术,阴极保护法,微生物技术,（1）原材料的选用。本工程采用甲供安徽宁国海螺牌P.42
2、.5水泥，粗集料采用宁波北仑青峙石场525mm连续级配碎石，细集料采用闽江中砂，通过混凝土的试拌和对混凝土性能进行比对，减水剂采用上海麦斯特（羧酸类减水剂，减水率25%），阻锈剂采用山西凯翕克生产的亚硝酸钙，矿粉采用上海宝田和安徽朱家桥S95矿粉，粉煤灰采用镇江谏壁电厂一级粉煤灰。,金属防腐基本原理,20072011,+7,高性能混凝土,防腐蚀涂层新技术,侯院士新方法,微生物技术,（2）混凝土配合比的设计。为了消除和控制混凝土温度裂缝，对减少混凝土的水化热作了深入研究，进行了一系列的试验。我们通过对不同原材料、不同配合比进行比对，选择水化热引起的温度峰值较小的配合比，进而控制套箱裂缝的开展。并
3、决定在保证满足混凝土强度、氯离子扩散系数要求的前提下，在原胶凝材料中掺入粉煤灰，同时适当减少胶凝材料中水泥用量，以达到有效减少混凝土水化热的目的。通过反复试验，将胶凝材料用量由原来的435kg调整到405kg，实际大量使用的优化后的混凝土配合比见表1。,金属防腐基本原理,20072011,+7%,高性能混凝土,防腐蚀涂层新技术,侯院士新方法,微生物技术,3提高混凝土套箱自身的抗裂能力采用混凝土套箱工艺进行承台施工，为防止混凝土套箱在浇注承台混凝土后出现裂缝，提高混凝土套箱的质量，增强其自身的抗裂能力也是一个重要的环节。我们重点从以下几个方面入手加强对混凝土套箱预制质量的控制。（1）控制套箱混凝
4、土浇注质量，特别是对套箱顶部高性能混凝土浮浆的处理，加强二次振捣。（2）加强对套箱的养护，混凝土套箱拆模前对顶部进行蓄水养护，拆模后进行不间断洒水养护，防止出现干湿循环现象，养护时间不少于14天。（3）加强对套箱内壁的凿毛处理，特别是加强对预留槽口的凿毛，以保证新老混凝土结合良好。（4）加强对在套箱内壁预埋铁件上焊接钢结构的控制，焊接时间控制在套箱满足养护期之后进行，焊接时不得在同一位置连续进行焊接作业，避免因焊接使预埋铁件局部温度过高而对套箱局部混凝土产生不利影响。,金属防腐基本原理,20072011,+7%,高性能混凝土,侯院士新方法,微生物技术,（5）混凝土套箱顶部预留槽口，使新老混凝土
5、施工缝从结构上加强抗渗透能力。（6）调整套箱配筋，增加环向钢筋数量，将原环向钢筋25150调整为2075，配筋率增加了28%，提高套箱抗竖向裂缝的能力。（7）严格控制套箱钢筋保护层厚度。据有关资料介绍，钢筋控制混凝土裂缝出现的影响范围为钢筋直径的6倍，调整后的套箱配筋为20，保护层75mm，钢筋间距75mm，施工中严格控制，保证钢筋帮扎质量。,防腐蚀涂层新技术,环氧重防腐油漆的应用,金属防腐基本原理,金属防腐基本原理,高性能混凝土,防腐蚀涂层新技术,阴极保护法,微生物技术,阻止钢结构腐蚀的最常用的手段是在其表面涂装重防腐油漆，形成的耐腐蚀涂层切断其与腐蚀介质的电联系。涂层的防腐蚀功能大致可分为
6、2 种：一种是防止涂层外部的腐蚀性物质侵入底材，另一种是依靠防腐颜料和填料起到抑制腐蚀的作用。这两种功能相辅相成，共同起到防腐蚀作用。但从分子结构上来看，即使最致密的耐腐蚀涂层也存在着大量的微观缺陷，这些缺陷导致的可渗透性使处于腐蚀环境中的钢结构表面各点存在电位差异的区域导通，从而发生电化学腐蚀。电位较正的阳极区铁失去电子成为铁离子，与介质中的负离子结合成活性的铁锈，结构疏松的铁锈不但不能阻止腐蚀的进行，在一定的电位条件下，还会对腐蚀电池的电极反应产生去极化作用，加速腐蚀速率。,的应用,金属防腐基本原理,金属防腐基本原理,高性能混凝土,防腐新涂料应用,侯院士新方法,微生物技术,由此看出：有机涂
7、层下金属的腐蚀 主 要是由相界面的电化学腐蚀引起的 ，由于电解质对涂层的渗透作用及 扩散，造成涂层性能的劣化，涂层失去 保护作用，使得水分子、氧气及其它腐蚀性离子到达涂层-金属界面后，引 起基体金属的腐蚀。腐蚀的三要素是水、 氧和离子。涂层首先吸水以后，才有离 子扩散，而且阳离子的透入主要经过漆 膜中水的通道。产品无毒无味无污染。,防腐油漆涂料,金属防腐基本原理,金属防腐基本原理,高性能混凝土,防腐新涂料应用,侯院士新方法,微生物技术,短板效应,从腐蚀的角度看，海洋环境在纵向上分为海洋大气区、浪花飞溅区、海洋潮差区、海水全浸区和海底泥土区五个不同区带。国内外科学研究和工程实践表明，在各种腐蚀区
8、带中，位于浪花飞溅区部位的钢铁和钢筋混凝土工程设施腐蚀破坏最为严重，约为海水全浸区腐蚀的35倍。一旦在这个区域发生严重的局部腐蚀破坏，那么整个设施的承载能力就会大大下降，使用寿命大大缩短，极大地影响着安全生产，导致设施提前报废，这就是我们常说的“短板效应”,侯院士及其 新技术,金属防腐基本原理,金属防腐基本原理,高性能混凝土,防腐新涂料应用,侯院士新方法,微生物技术,针对海洋环境中腐蚀最为严重的钢结构浪花飞溅区，该课题建立了浪花飞溅区钢结构矿脂复层包覆防护技术。在课题开展中，研究人员与日本科学家合作，成功研发了矿脂防蚀膏、矿脂防蚀带、缓冲层和防蚀保护罩，四层配套的方法形成了一个完整的不可分割的
9、技术体系，防蚀效果优于国内外同类产品。该防护体系已有3项国家发明专利，1项实用新型专利于2009年获得国家专利局的授权证书，从而使该防护技术得到国家法律的保护。制定了防护产品的制造、品质检验等五项标准，形成了一套完整的防护方案和施工工艺。该技术表面处理简单，施工方便，可带水施工，绿色环保，适用于规则和不规则形状钢结构的腐蚀防护修复。,金属防腐基本原理,Part 2,金属防腐基本原理,高性能混凝土,防腐新涂料应用,侯院士新方法,微生物技术,然而，我国在钢结构和钢筋混凝土结构设施的腐蚀防护与修复技术研究中，一些关键技术尚未解决，具有我国自主知识产权的技术尚未形成，这大大影响了海洋工程结构的设计、建
10、造和安全运行。如果能有效解决海洋钢结构和钢筋混凝土结构在浪花飞溅区的腐蚀防护问题，不但可避免事故的发生、减少因事故所带来的巨大经济与生命财产损失，而且能够使海洋工程设施安全性大大提高，使海上油气田开采等作业顺利进行，具有长远的经济和社会价值。此外，开展新建海洋工程设施浪花飞溅区保护技术的研究、制定相应的规范和标准，无疑将大大延长其整体设施的服役寿命，极大促进我国海洋工程设施的保护。,作用。,Part 1,金属防腐基本原理,金属防腐基本原理,高性能混凝土,防腐蚀涂层新技术,侯院士新方法,微生物技术,海水中有大量微生物，有些微生物容易在钢铁表面附着，形成生物膜。段继周介绍说，通常认为，硫酸盐还原细
11、菌（SRB）能够代谢海水中的硫酸盐形成硫化氢，硫化氢对钢铁腐蚀产生 严重影响，导致钢铁的局部腐 蚀破坏，严重的甚至导致腐蚀 穿孔。课题组通过实海挂片、 室内埋片和室内模拟，研究了 硫酸盐还原细菌在不锈钢表面 形成生物膜并导致局部腐蚀破 坏的过程。他们还探究了不锈 钢钝化膜从金属氧化物到金属硫化物的转变，并在这一转变过程中发生元素铬、钼在钝化膜中富集的现象，提出生物源硫化氢和胞外聚合物在钝化膜的破裂过程中起了主要作用。,微生物技术,作用。,靠呼吸氧电子生存,Part 1,金属防腐基本原理,金属防腐基本原理,高性能混凝土,防腐蚀涂层新技术,侯院士新方法,微生物技术,研究人员发现，钢铁生锈的前期主要
12、是非生物的腐蚀，后期微生物的作用就显现出来。而且，在海泥环境中存在活性硫酸盐还原细菌的条件下 ，生成物硫化铁的不稳定保护作用 导致保护电位的降低。目前工业 管线的主要防腐措施是包裹上金 属铝的铠甲，进行 阴极保护。在海洋环境下，如果采 取阴极保护的形式来防止腐蚀，就 要将阴极保护电位移向更负的值，提供更大的阴极电流才能有效地保护。段继周说：“有趣的是，还有一些微生物能在钢铁表面形成电活性生物膜，它能将电子传递给钢铁表面，这等同于钢铁被阴极保护起来。所以，也许将来有可能利用微生物膜来保护金属。,Conclusion,海洋腐蚀与防护前沿技术及国内外研究动态、 海洋腐蚀与防护前沿技术及国内外研究动态、发展趋势，海洋腐蚀的经济损失每年至少三千亿，并大幅递增。海洋经济投 入越多，海洋防腐课题越迫切，所以，有人把海洋防腐材料纳入海洋 经济中的新兴产业和新材料，却很少,反映到具体的报告和表述中。 “海洋钢铁设施腐蚀状态自动跟踪扫描系统”“钢铁 、 设施在海洋环境中的腐蚀及其防腐蚀技术” ，广泛应用于海洋钢铁设 施的腐蚀监测。这些科研成果，为我国海洋工程结构的合理,选材和设 计提供了科学依据，取得了显著的经济效益和社会效益。,
