橋梁海洋防腐蝕最新科技.ppt

1、,橋梁海洋防腐新技術探索,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,犧牲陽極的陰極保護法,外加電流的陰極保護法,改變金屬組成和結構,與活動性更強的金屬形成原電池作正極,利用電解池原理，被保護金屬作陰極,改變結構改變性質，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,陰極保護法,微生物技術,在金屬制品表面覆蓋保護層或鍍不活潑金屬,金屬防腐基本原理,20072011,+7%,高性能混凝土,防腐蝕涂層新技術,陰極保護法,微生物技術,（1）原材料的選用。本工程采用甲供安徽寧國海螺牌P.42

2、.5水泥，粗集料采用寧波北侖青峙石場525mm連續(xù)級配碎石，細集料采用閩江中砂，通過混凝土的試拌和對混凝土性能進行比對，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,侯院士新方法,微生物技術,（2）混凝土配合比的設計。為了消除和控制混凝土溫度裂縫，對減少混凝土的水化熱作了深入研究，進行了一系列的試驗。 我們通過對不同原材料、不同配合比進行比對，選擇水化熱引起的溫度峰值較小的配合比，進而控制套箱裂縫的開展。

3、并決定在保證滿足混凝土強度、氯離子擴散系數(shù)要求的前提下，在原膠凝材料中摻入粉煤灰，同時適當減少膠凝材料中水泥用量，以達到有效減少混凝土水化熱的目的。 通過反復試驗，將膠凝材料用量由原來的435kg調整到405kg，實際大量使用的優(yōu)化后的混凝土配合比見表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,侯院士新方法,微生物技術,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行承臺施工，為防止混凝土套箱在澆注承臺混凝土后出現(xiàn)裂縫，提高混凝土套箱的質量，增強其自身的抗裂能力也是一個重要的環(huán)節(jié)。我們重點從以下幾個方面入手加強對混凝土套箱預制質量的控制。 （1）控制

4、套箱混凝土澆注質量，特別是對套箱頂部高性能混凝土浮漿的處理，加強二次振搗。 （2）加強對套箱的養(yǎng)護，混凝土套箱拆模前對頂部進行蓄水養(yǎng)護，拆模后進行不間斷灑水養(yǎng)護，防止出現(xiàn)干濕循環(huán)現(xiàn)象，養(yǎng)護時間不少于14天。 （3）加強對套箱內壁的鑿毛處理，特別是加強對預留槽口的鑿毛，以保證新老混凝土結合良好。 （4）加強對在套箱內壁預埋鐵件上焊接鋼結構的控制，焊接時間控制在套箱滿足養(yǎng)護期之后進行，焊接時不得在同一位置連續(xù)進行焊接作業(yè)，避免因焊接使預埋鐵件局部溫度過高而對套箱局部混凝土產(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,（5）混凝土套箱頂部預留槽口

5、，使新老混凝土施工縫從結構上加強抗?jié)B透能力。 （6）調整套箱配筋，增加環(huán)向鋼筋數(shù)量，將原環(huán)向鋼筋25150調整為2075，配筋率增加了28%，提高套箱抗豎向裂縫的能力。 （7）嚴格控制套箱鋼筋保護層厚度。據(jù)有關資料介紹，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，調整后的套箱配筋為20，保護層75mm，鋼筋間距75mm，施工中嚴格控制，保證鋼筋幫扎質量。,防腐蝕涂層新技術,環(huán)氧重防腐油漆的應用,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,陰極保護法,微生物技術,阻止鋼結構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。但從分子結構上來看，即使最致密的耐腐蝕涂層也存在著大量的微觀缺陷，這些缺陷導致的可滲透性使處于腐蝕環(huán)境中的鋼結構表面各點存在電位差異的區(qū)域導通，從而發(fā)生電化學腐蝕。電位較正的陽極區(qū)鐵失去電子成為鐵離子，與介質中的負離子結合成活性的鐵銹，結構疏松的鐵銹不但不能阻止腐蝕的進行，在一定的電位條件下，還會對腐蝕電池的電極反應產(chǎn)生去極化作用，加速腐蝕速率。,的應用,金屬防腐基本原理,金屬防腐基本原理,高性能混凝土,防腐新涂料應用,侯院士新方法,微生物技術

7、,由此看出：有機涂層下金屬的腐蝕 主 要是由相界面的電化學腐蝕引起的 ，由于電解質對涂層的滲透作用及 擴散，造成涂層性能的劣化，涂層失去 保護作用，使得水分子、氧氣及其它腐蝕性離子到達涂層-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 子擴散，而且陽離子的透入主要經(jīng)過漆 膜中水的通道。產(chǎn)品無毒無味無污染。,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,防腐新涂料應用,侯院士新方法,微生物技術,短板效應,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)五個不同區(qū)帶。國內外科學研究和工程實踐

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施腐蝕破壞最為嚴重，約為海水全浸區(qū)腐蝕的35倍。一旦在這個區(qū)域發(fā)生嚴重的局部腐蝕破壞，那么整個設施的承載能力就會大大下降，使用壽命大大縮短，極大地影響著安全生產(chǎn)，導致設施提前報廢，這就是我們常說的“短板效應”,侯院士及其 新技術,金屬防腐基本原理,金屬防腐基本原理,高性能混凝土,防腐新涂料應用,侯院士新方法,微生物技術,針對海洋環(huán)境中腐蝕最為嚴重的鋼結構浪花飛濺區(qū)，該課題建立了浪花飛濺區(qū)鋼結構礦脂復層包覆防護技術。在課題開展中，研究人員與日本科學家合作，成功研發(fā)了礦脂防蝕膏、礦脂防蝕帶、緩沖層和防蝕保護罩，四層配套的方法形成了一

9、個完整的不可分割的技術體系，防蝕效果優(yōu)于國內外同類產(chǎn)品。該防護體系已有3項國家發(fā)明專利，1項實用新型專利于2009年獲得國家專利局的授權證書，從而使該防護技術得到國家法律的保護。制定了防護產(chǎn)品的制造、品質檢驗等五項標準，形成了一套完整的防護方案和施工工藝。該技術表面處理簡單，施工方便，可帶水施工，綠色環(huán)保，適用于規(guī)則和不規(guī)則形狀鋼結構的腐蝕防護修復。,金屬防腐基本原理,Part 2,金屬防腐基本原理,高性能混凝土,防腐新涂料應用,侯院士新方法,微生物技術,然而，我國在鋼結構和鋼筋混凝土結構設施的腐蝕防護與修復技術研究中，一些關鍵技術尚未解決，具有我國自主知識產(chǎn)權的技術尚未形成，這大大影響了海洋

10、工程結構的設計、建造和安全運行。如果能有效解決海洋鋼結構和鋼筋混凝土結構在浪花飛濺區(qū)的腐蝕防護問題，不但可避免事故的發(fā)生、減少因事故所帶來的巨大經(jīng)濟與生命財產(chǎn)損失，而且能夠使海洋工程設施安全性大大提高，使海上油氣田開采等作業(yè)順利進行，具有長遠的經(jīng)濟和社會價值。此外，開展新建海洋工程設施浪花飛濺區(qū)保護技術的研究、制定相應的規(guī)范和標準，無疑將大大延長其整體設施的服役壽命，極大促進我國海洋工程設施的保護。,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,侯院士新方法,微生物技術,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，通常

11、認為，硫酸鹽還原細菌（SRB）能夠代謝海水中的硫酸鹽形成硫化氫，硫化氫對鋼鐵腐蝕產(chǎn)生 嚴重影響，導致鋼鐵的局部腐 蝕破壞，嚴重的甚至導致腐蝕 穿孔。課題組通過實海掛片、 室內埋片和室內模擬，研究了 硫酸鹽還原細菌在不銹鋼表面 形成生物膜并導致局部腐蝕破 壞的過程。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變，并在這一轉變過程中發(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程中起了主要作用。,微生物技術,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,侯院士新方法,微生物技術,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。而且，在海泥環(huán)境中存在活性硫酸鹽還原細菌的條件下 ，生成物硫化鐵的不穩(wěn)定保護作用 導致保護電位的降低。目前工業(yè) 管線的主要防腐措施是包裹上金 屬鋁的鎧甲，進行 陰極保護。在海洋環(huán)境下，如果采 取陰極保護的形式來防止腐蝕，就 要將陰極保護電位移向更負的值，提供更大的陰極電流才能有效地保護。段繼周說：“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起來。所以，也許將來有可能利用微生物膜來保護金屬。,Conclusion,海洋腐蝕與防護前沿技術及國內外研究動態(tài)、 海洋腐蝕與防護前沿技術及國內外研究動態(tài)、發(fā)展趨勢，海洋腐蝕的經(jīng)濟損失每年至少三千億