中国混凝土海水试验:把钢筋混凝土放进海水30年,究竟有何意义?

一个真理的得出,往往需要几十,甚至上百年的探索;一个成功的实验,也需要几代人接连不断的努力,比如世界著名的“沥青滴漏实验”,已经进行了近100年,生生“熬”死了两位教授,时至今日都还在进行,这便是科学家们的坚持。

在中国,也有这样一群坚持理想的科学家,他们不畏困难,三十年如一日地测量、收集、整理数据,最终得到了7300多组数据,1400多项样本,完美解决了国家面临的难题,它便是“混凝土海水暴露试验”。

故事还要从上个世纪80年代说起,1981年,交通部四航局科研所对华南18座海港码头进行了调查,结果显示,80%以上都发生了严重,或较为严重的钢筋锈蚀破坏,而大部分出现这种情况的码头,不过才使用了5~10年,这无疑是一个可怕的数字,如此下去,这将是对资源极大的浪费,当务之急,是找出延长混凝土寿命和耐久性的办法。

然而在当年,我国海港工程的建设指标中几乎没有关于耐久性的技术指标,这是一个巨大的挑战,研究人员们该何去何从?

1987年,四航工程研究院的专家们正式开始了自己的行动,第一布,便是把一批钢筋混凝土样本放在海边,并在接下来的日子里持续对它进行检测和分析,那么科学家们为何会选择这样一个看上去“简单又笨拙”的方法呢?

这里我们简单说说钢筋的锈蚀原理。所谓钢筋锈蚀,其实是一个电化学的过程,由于钢筋混凝土并非完全密实,所以在空气的影响下,原本保护混凝土的氢氧化钙会与其发生化学反应,生成碳酸钙,从而一步一步减弱混凝土原有的碱性环境,混凝土自然就开始锈蚀了。

而比起空气,更“可怕”的是海水,海水里富含氯离子,简直就是钢筋混凝土的“头号敌人”,可以极快加速混凝土的锈蚀,如何抵抗氯离子,成为专家们最大的难题,每天去检测码头的混凝土自然不方便,所以用一个试件,放在同样环境里(海边、海水里),就是最简单快捷的方式。

从那天开始,工作人员每天都会来提取样本,收集数据,经过近30年的反复试验,四航工程研究院终于得到了答案,他们发现,将粉煤灰掺杂进混凝土里,能提升混凝土抗海水腐蚀的性能,起初他们加入了10%左右的粉煤灰,效果不是很明显,后来增加到30%,甚至40%,效果一下子就出来了,然后他们又尝试把磨细矿渣粉、硅粉等工业废渣废料掺入混凝土中,发现效果更佳,这个发现让研究人员们欢呼雀跃!

他们又花了1年多的时间,对比了75组掺杂不同比例粉煤灰、硅粉等的混凝土,终于得出了最后的答案,确定了最终结构,为此后的“海工高性能混凝土技术”打下了坚实的基础,这种混凝土抵抗氯离子的能力,比普通混凝土高出了数倍,这就意味着跨海大桥们可以拥有更长的寿命!

2018年,一座全长55公里,包含22.9千米桥梁工程和6.7千米海底隧道,并拥有224座桥墩,7座桥塔,设计速度100千米/小时的大桥,横空出世,它便是珠港澳大桥,一座设计使用寿命长达120年,可抵御8级地震、16级台风、30万吨撞击超级大桥!而它所使用的混凝土,便是海工高性能混凝土,真是令人万分激动!

每一次坚持,每一项发明,每一个实验,都不会徒劳无功,人生在世,总要做点看上去“很傻”的事情,也正是因为这种“傻傻”的坚持,才造就了如今高速发展的时代,在此感谢每一位坚守岗位的科学家,你们都是人类历史的英雄!


 


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