空軍學(xué)院一年級學(xué)生正在用陽極筒和鋼筋架制作樣品

團隊學(xué)生正在設(shè)計犧牲陽極的鋼筋混凝土構(gòu)建，
為橋梁腐蝕試驗項目作準(zhǔn)備

    據(jù)外媒報道，2007 年，發(fā)生在明尼阿波利斯市的圣安東尼大橋事故造成了 13 人死亡、145 人受傷的慘劇。另據(jù)美國土木工程學(xué)會（ASCE）分析，每天在美國 102 個最大的地區(qū)內(nèi)，約有兩億人次在有安全隱患的橋梁上通行。

    相關(guān)報告顯示，美國每年花費在橋梁結(jié)構(gòu)升級換代上的支出約為 128 億美元，而目前確定橋梁缺陷的總花費需 760 億美元。作為美國空軍學(xué)院飛機結(jié)構(gòu)壽命延長中心的業(yè)務(wù)主管，RetiredLt.Colonel Kevin Gibbons 表示：“橋面結(jié)構(gòu)的修復(fù)和更換是費用的主要部分。如果橋面的功能壽命提高，那么，這驚人的花費會很大減少。”

    據(jù)悉，來自美國空軍學(xué)院的學(xué)員組成了一支設(shè)計團隊，他們獲得了來自工程力學(xué)、環(huán)境工程和政府部門的支持，團隊參與到了“腐蝕控制，降低修復(fù)，提高橋梁質(zhì)量”的項目中。Ret.Lt.Col.Gibbons 指出：“造成橋梁缺陷的有很多原因，主要原因就是橋面出現(xiàn)了腐蝕。”他自 2013 年以來，領(lǐng)導(dǎo)了多個致力于解決這一問題的設(shè)計團隊。“Bridge Watch”項目的基礎(chǔ)想法是利用可更換的犧牲陽極材料提高橋面的抗腐蝕功能，由此降低橋面的維修成本。目前，鋅犧牲陽極能夠代替橋面預(yù)埋鋼筋的骨干結(jié)構(gòu)遭受腐蝕，構(gòu)成陰極保護結(jié)構(gòu)的防腐蝕電化學(xué)方法，該方法可以延長橋梁壽命 10年到 15 年時間。

    據(jù)介紹，該研究開始于 2013 年，當(dāng)學(xué)院學(xué)生對位于科羅拉多市科羅拉多斯普林斯地區(qū)的橋梁檢測和維修人員進行技術(shù)訪問時，認(rèn)識到腐蝕控制的重要性，并決定成立研究項目。此后，來自 USAFA、CASTLE 的官員和項目贊助商針對“如何解決傳統(tǒng)犧牲陽極保護的缺點和不足”這一問題，展開了研究和討 論。 據(jù) Ret.Lt.Col.Gibbons 介 紹， 在2014 年到 2015 年期間，團隊成員們開始重視對大橋進行長期犧牲陽極監(jiān)控的重要性。因此，項目之初，團隊就對內(nèi)置犧牲陽極保護陰極的橋梁結(jié)構(gòu)進行了監(jiān)控。他說：“鑒于犧牲陽極正在成為橋面最為常見的保護形勢，這一系列的努力對目前國家重要的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)來說，是具有廣泛意義的。”

    2015-2016 年度，設(shè)計團隊必要時會采取非破壞性的方法更換陽極，并對陽極性能進行檢測。研究表明，橋面的退化速率根據(jù)具體不同地區(qū)、氣候條件下的腐蝕速率和犧牲陽極腐蝕情況，會出現(xiàn)不同程度的差異。據(jù)介紹，目前的研究很好的改進了設(shè)計的不足，因此從監(jiān)控陽極的剩余壽命角度，能夠提供一個較為準(zhǔn)確的橋面犧牲陽極時間表。來自學(xué)院一年級的 Brett Fabian 解釋：“通過了解犧牲陽極材料的剩余時間，相關(guān)機構(gòu)可以獲得一份具體的時間表。盡可能對橋梁進行高效修復(fù)，從而在周期角度節(jié)省時間和資金。針對腐蝕速率的研究對目前結(jié)構(gòu)革新設(shè)計是非常有價值的，也會對具體參與腐蝕控制的設(shè)計者對腐蝕情況的了解有所幫助。”Ret.Lt.Col.Gibbons 表 示， 事 實 上“BridgeWatch”工程項目在陽極材料監(jiān)控和提高腐蝕防護方面是開創(chuàng)性的，專業(yè)的數(shù)據(jù)定制能夠精準(zhǔn)、高效的完成新橋和老橋的陽極材料的更換。

    據(jù)悉，該項目團隊已經(jīng)從政府腐蝕政策監(jiān)督辦公室獲得了資金支持。除了資金支持外，團隊還獲得了來自腐蝕辦公室的管理和技術(shù)指導(dǎo)。在不久的將來，該項目的研究會對腐蝕控制提出更好的方案，有望高效解決橋面腐蝕問題，提高橋梁使用年限。