盤點港珠澳大橋中用到的防腐技術(shù)

盤點港珠澳大橋中用到的防腐技術(shù)。

20世紀(jì)80年代初，中國香港、澳門和中國大陸的陸地運輸慢慢改進(jìn)。然而，由于靈丁洋、中國香港和珠三角地區(qū)西岸的交通有限，到90世紀(jì)末，香港特別行政區(qū)認(rèn)為需要建立連接中國香港、珠海和澳門的跨海渠道，充分運用香港和澳門的優(yōu)勢，尋求新的經(jīng)濟(jì)增長點。

中國香港珠海澳門立交橋項目于2009年獲國務(wù)院批準(zhǔn)，同年年底開建。九年后，中國香港珠海澳門立交橋全方位全線通車。橋梁主體工程由橋梁工程和島隧工程組成；橋梁工程總長約35.6公里。島隧工程由兩個面積約10萬㎡的人工島和長約6.7公里的沉管隧道組成；橋梁工程長約28.9公里，其中中國香港段長約6公里，粵港澳主體工程長約22.6公里。

1#為什么要防腐蝕？

珠港澳大橋位于珠三角地區(qū)，屬于亞熱帶氣候海洋溫帶季風(fēng)氣候，溫度高，濕度高，海鹽含量高，受干濕循環(huán)、凍融循環(huán)、氯離子、硫酸離子等因素影響，混泥土鋼筋會發(fā)生電化學(xué)腐蝕銹蝕，體積膨脹使混泥土開裂，造成混泥土使用期限大大降低。同時，珠港澳大橋的設(shè)計和使用期限為120年。防腐蝕措施對于確保其120年的使用期限尤為重要。

混泥土防腐蝕技術(shù)主要有哪些？

目前，混凝土結(jié)構(gòu)的防腐蝕措施包括硅烷浸漬、鍍層、不銹鋼筋、環(huán)氧樹脂鋼筋、管道陰極保護(hù)、防銹劑、透水模板等。

2.1硅烷浸漬。

硅烷將硅烷深入混泥土毛孔，疏水毛孔壁，使水和氯化物難以滲透到混泥土中。其優(yōu)點是工程施工便捷，防腐蝕效果好，更改混泥土外觀，具備表面自清潔功能；達(dá)到一定使用期限后，手涂相對性簡易，但不能涂在濕混泥土表面。

2.2鍍層

該方法的原理是在混泥土表面形成隔離層，以減緩混泥土的腐蝕。其優(yōu)點是工程施工簡易，保護(hù)效果明顯，混泥土外觀可根據(jù)需要更改。但存在以下缺點：濕表面鍍層效果差，后期耐候性易粉化，脫落影響外觀，使用期限后難以重新鍍層。

2.3不銹鋼筋。

在鋼筋中加入一定量的耐腐蝕元素（鉻、鎳、鉬等），可顯著提高鋼筋點蝕臨界氯離子濃度，工程施工簡易，但成本高。

2.4環(huán)氧樹脂鋼筋。

利用環(huán)氧樹脂的高化學(xué)穩(wěn)定性，隔離基體和外部環(huán)境，有效隔離各種腐蝕和侵蝕，達(dá)到減緩鋼筋腐蝕的目的。但也存在一些缺陷，如減少鋼筋與混泥土之間的握力，控制工程施工過程中鍍層完整性的技術(shù)要求高，對鍍層缺陷敏感，一旦生銹，無法補救。

2.5管道陰極保護(hù)。

該方法是停止將鋼筋電位極化為陽極反應(yīng)（即鋼筋腐蝕反應(yīng)）的策略。在所有防腐蝕方法中，保護(hù)效果，保護(hù)時間長，保護(hù)壽命可達(dá)50年以上。但該方法成本高，施工技術(shù)和后期維護(hù)要求高。

2.6阻銹劑。

該方法是利用防銹劑在鋼筋表面形成保護(hù)膜，不斷防止和延緩鋼筋浮士德的電化學(xué)過程。該方法可提高氯離子的臨界濃度，延緩鋼筋鈍化的發(fā)生。但長期保護(hù)效果不穩(wěn)定，容易對混泥土產(chǎn)生不利影響。

2.7透水模板。

透水模板具備透水、透氣、保水的功能，可降低混泥土表面的水灰比，提高表面質(zhì)量。該方法可提高表面混泥土的密實性、表面質(zhì)量和外觀，有助于提高抗氯離子的滲透性。但會增加混泥土的工程施工成本，約20元/平方米。

3#珠港澳大橋防腐蝕措施。

3.1耐候鋼亮相國內(nèi)跨海工程。

中國香港珠海澳門立交橋的地理位置和環(huán)境要求使用的金屬材料具備嚴(yán)格的耐腐蝕性。耐候鋼可通過穩(wěn)定的銹層防止腐蝕，滿足中國香港珠海澳門立交橋120年的設(shè)計壽命要求。鑒于耐候鋼焊接冶金質(zhì)量難以控制，焊接腐蝕性能難以保證，燕山大學(xué)王青峰研究小組與中鐵山橋集團(tuán)有限公司合作，將耐候鋼應(yīng)用于珠海澳門橋錨箱焊接制造，優(yōu)化焊接材料和焊接工藝，使焊接冶金質(zhì)量、接頭機械性能和耐腐蝕性能滿足設(shè)計要求。

3.2先進(jìn)防腐涂料。

海泥中有各種易腐蝕的因素。通過鍍層將海泥與鋼管本身隔離，可以大大避免腐蝕。鋼管樁位于海泥環(huán)境中，打樁過程中的機械損傷和礫石對鍍層表面構(gòu)成很大威脅。此外，在充滿腐蝕性介質(zhì)的海泥中，更難保證120年的使用期限而不顯著降低性能。鋼管樁采用SEBF鍍層，與基體的粘結(jié)強度是國內(nèi)外同類產(chǎn)品的兩倍以上，保證了打樁過程中鍍層的完整性。同時，鍍層在酸堿鹽環(huán)境中具備優(yōu)異的化學(xué)穩(wěn)定性和防水防滲能力，大大提高了鋼管樁的使用期限。

3.3犧牲陽極陰極保護(hù)法。

考慮到保護(hù)效果和材料成本，中國香港珠海澳門立交橋選擇鋁作為犧牲陽極。同時，為了降低工程施工難度和后期維護(hù)難度，創(chuàng)造性地放棄了傳統(tǒng)的管道陰極保護(hù)方法，大膽采用了在海水區(qū)安裝犧牲陽極保護(hù)泥區(qū)的新方法，解決了在海泥中更換犧牲陽極成本和工程施工難度的問題。同時，中國科學(xué)院金屬研究所的研究人員采用鋼管內(nèi)壁安裝保護(hù)設(shè)施的方法，將探頭打樁深入近100米的海泥下，實現(xiàn)原位檢測，這是海洋工程行業(yè)的應(yīng)用。

3.4硅烷浸漬法。

氯離子滲透作為氯離子的主要來源，會破壞混泥土中的鋼筋鈍化膜，終造成鋼筋腐蝕、結(jié)構(gòu)惡化，影響使用期限。針對這一問題，設(shè)計了浸泡硅烷浸漬材料，以提高混泥土的耐腐蝕性。硅酮分子通過硅烷的小分子結(jié)構(gòu)牢固附著在混泥土表面和毛細(xì)管上，形成致密的保護(hù)層，減少水和氯離子的滲透。同時，硅烷浸漬處理不會改變混泥土的外觀，更容易進(jìn)行后期維護(hù)和手涂。