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中國混凝土海水試驗:把鋼筋混凝土放進海水30年,究竟有何意義?

一個真理的得出,往往需要幾十,甚至上百年的探索;一個成功的實驗,也需要幾代人接連不斷的努力,比如世界著名的“瀝青滴漏實驗”,已經進行了近100年,生生“熬”死了兩位教授,時至今日都還在進行,這便是科學家們的堅持。

在中國,也有這樣一群堅持理想的科學家,他們不畏困難,三十年如一日地測量、收集、整理資料,最終得到了7300多組資料,1400多項樣本,完美解決了國家面臨的難題,它便是“混凝土海水暴露試驗”。

故事還要從上個世紀80年代說起,1981年,交通部四航局科研所對華南18座海港碼頭進行了調查,結果顯示,80%以上都發生了嚴重,或較為嚴重的鋼筋鏽蝕破壞,而大部分出現這種情況的碼頭,不過才使用了5~10年,這無疑是一個可怕的數字,如此下去,這將是對資源極大的浪費,當務之急,是找出延長混凝土壽命和耐久性的辦法。

然而在當年,我國海港工程的建設指標中幾乎沒有關於耐久性的技術指標,這是一個巨大的挑戰,研究人員們該何去何從?

1987年,四航工程研究院的專家們正式開始了自己的行動,第一布,便是把一批鋼筋混凝土樣本放在海邊,並在接下來的日子裡持續對它進行檢測和分析,那麼科學家們為何會選擇這樣一個看上去“簡單又笨拙”的方法呢?

這裡我們簡單說說鋼筋的鏽蝕原理。所謂鋼筋鏽蝕,其實是一個電化學的過程,由於鋼筋混凝土並非完全密實,所以在空氣的影響下,原本保護混凝土的氫氧化鈣會與其發生化學反應,生成碳酸鈣,從而一步一步減弱混凝土原有的鹼性環境,混凝土自然就開始鏽蝕了。

而比起空氣,更“可怕”的是海水,海水裡富含氯離子,簡直就是鋼筋混凝土的“頭號敵人”,可以極快加速混凝土的鏽蝕,如何抵抗氯離子,成為專家們最大的難題,每天去檢測碼頭的混凝土自然不方便,所以用一個試件,放在同樣環境裡(海邊、海水裡),就是最簡單快捷的方式。

從那天開始,工作人員每天都會來提取樣本,收集資料,經過近30年的反覆試驗,四航工程研究院終於得到了答案,他們發現,將粉煤灰摻雜進混凝土裡,能提升混凝土抗海水腐蝕的效能,起初他們加入了10%左右的粉煤灰,效果不是很明顯,後來增加到30%,甚至40%,效果一下子就出來了,然後他們又嘗試把磨細礦渣粉、矽粉等工業廢渣廢料摻入混凝土中,發現效果更佳,這個發現讓研究人員們歡呼雀躍!

他們又花了1年多的時間,對比了75組摻雜不同比例粉煤灰、矽粉等的混凝土,終於得出了最後的答案,確定了最終結構,為此後的“海工高效能混凝土技術”打下了堅實的基礎,這種混凝土抵抗氯離子的能力,比普通混凝土高出了數倍,這就意味著跨海大橋們可以擁有更長的壽命!

2018年,一座全長55公里,包含22。9千米橋樑工程和6。7千米海底隧道,並擁有224座橋墩,7座橋塔,設計速度100千米/小時的大橋,橫空出世,它便是珠港澳大橋,一座設計使用壽命長達120年,可抵禦8級地震、16級颱風、30萬噸撞擊超級大橋!而它所使用的混凝土,便是海工高效能混凝土,真是令人萬分激動!

每一次堅持,每一項發明,每一個實驗,都不會徒勞無功,人生在世,總要做點看上去“很傻”的事情,也正是因為這種“傻傻”的堅持,才造就瞭如今高速發展的時代,在此感謝每一位堅守崗位的科學家,你們都是人類歷史的英雄!