【原创】破南海困局 建巨型浮岛,可行否?
2015-08-14 16:47:51 作者:王元来源:

    近日外媒称,中国军队希望能够建造大型组装人工岛,必要时,能在世界各地部署这种岛屿。

    本网视点

    这一目标其实没那么稀奇古怪。中国冀东发展集团7月底在北京举办的国防科技工业军民融合发展成果展上展示了其超级巨型海上平台的首个设计。这种浮体结构是由许多较小的漂浮模块组成的,这些小模块可以在海上组装起来,从而形成一个较大的浮动平台。超级巨型海上平台有很多用途:这种人工岛可用于旅游目的、也可以发挥浮式码头、军事基地甚至是浮动机场的作用。迄今为止,中国还未开工建造超级巨型海上平台,但北京正式披露了这种创意,反映出中国目前对高端防务概念很感兴趣,尤其是那些能够帮助中国向争议海域投射硬实力的设想。特别是在南海,建一座移动的人工岛显然极具战略吸引力。

    据了解,这种桁架式超大型海上平台技术,是一种全新概念的海上浮体结构型式,技术水平世界领先、产品用途十分广泛,属于新型海洋工程装备产业。冀东发展燕东建设公司总经理王术永介绍说,桁架的标准面积分90米×300米、120米×600米和120米×900米三种规格,但它根据需求拼接组装无限放大,相当于多个船体并联形成浮岛式的平台,并且配置动力可以以18公里/小时的时速进行移动,在这块“陆地”上可以进行旅游开发、码头仓储、能源发电、海水利用以及作为海洋保障基地。

    笔者认为建造大型水泥浮岛进入南海是回击美国最好的手段,美国之所以插手南海,其一,美国要包围和遏制中国,其二,目前中国各种力量在南海的存在还很少。因此,目前制止美国的办法就是加快在南海的存在感,体现在南海的存在形式有很多,比如占岛、填岛、建设现有海岛等,但这些形式要不就是风险大,要不就是太慢,而且效果不大。所以,最好是在陆地上建造大批量的大型水泥浮岛,选准时机,以最短的时间将这些大型水泥浮岛拖到南海各区域,在很短的时间内在南海形成事实的中国存在,以击破美国的遏制中国梦想。
    
    鉴于南海局势错综复杂,大规模建造人工浮岛迅速解决当前困局可行。原因有三:(1)技术上,现在泡沫水泥技术使得单位体积的土石方成本大规模降低。低到原先成本的1/4.和每立方米大约100元。(2)成本上,现在水泥、钢铁产能的过剩使得水泥钢铁价格较低,建造成本也降低。(3)经济效益上,可以开发大南海名义,建造人造陆地,发展种植业;人工海产养殖,发展养殖业;开发旅游业等等,以此作为新的经济增长点。

    据悉,这种大型水泥浮岛的结构是钢与钢筋混凝土的复合体,而且是可组合结构,可在海上进行多个拼接组合,以组成各种大小不同的浮岛,甚至可以组成浮桥;大型水泥浮岛拖到指定海域后,可以锚定,也可下沉坐滩固定,也可由动力驱动在海上慢游;大型水泥浮岛批量生产,成本低,技术成熟,适应海洋环境,不仅可成为战略部署,也可以成为海洋开发的基地,成为开发海洋的环保形式;如果用于环保开发海洋,大型水泥浮岛可以在陆地上建设好岛上的房屋等基本设施,拖到海上就可投入使用,就象大型海上采油平台一样,实际上大型水泥浮岛就是大型海上采油平台的钢筋混凝土民用版。 

    提到这种巨型浮岛的建设,不可忽略的是它的使用材料钢与钢筋混凝土在海洋环境中的耐久性设计问题。

    笔者认为,为了提高海洋环境中钢筋混凝土结构的耐久性,必须将耐久性评估、耐久性设计和规划作为设计阶段和施工阶段工作的一部分,以尽量减少结构长期劣化的风险。对于任何在海洋环境中的结构,应确定构件的暴露条件,并对结构的腐蚀风险进行分类。对于任何属于低腐蚀风险的建筑构件,可采用高性能混凝土、良好的混凝土保护层以及外部涂层等组合方法以确保建筑的长期耐久性要求。对于高腐蚀风险区的建筑构件,如潮差区和浪溅区,唯一经济可行的选择是考虑采用高性能混凝土、良好混凝土保护层并安装阴极防护系统。需要注意的是,任何阴极防护系统应作为结构的维护方案的组成部分进行终生维护。选用适合的不锈钢钢筋,也可提高钢筋耐腐蚀性。不过,这应该在整个结构采用不锈钢钢筋的情况下才考虑使用,并且没有碳钢与不锈钢钢筋相连接,以避免潜在的电偶腐蚀问题。

    钢筋混凝土是一种复合材料,依靠混凝土的高抗压强度和钢筋的高抗拉强度来实现它的机械性能。单纯钢筋的耐腐蚀性能差,但在混凝土中却具有良好的抗腐蚀特性。对于海洋环境中新建的钢筋混凝土结构,预防腐蚀的方法包括:调整混凝土配合比以减少混凝土的渗透性;设计更厚的混凝土保护层以延缓氯离子到达钢筋表面的时间;混凝土表面应用涂层以限制氯离子的渗入;采用防腐钢筋;在混凝土中添加缓蚀剂以及外加电流阴极防护方法等。

    (1)配合比、混凝土保护层以及涂层

    混凝土的质量是钢筋混凝土结构的耐久性最重要的决定因素。由于混凝土是一种高密度但多孔的材料,它包含的大量毛细孔相互连接,形成一个网络通道,使钢筋腐蚀最重要的两种成分———水和氧气,能够通过它渗透到混凝土中。基于这个原因,降低水灰比将降低混凝土中毛细孔数量和毛细孔的尺寸,从而降低混凝土的渗透性和混凝土导电性。除了选择低水灰比混凝土,水泥的选型和硅灰、粉煤灰和矿渣等矿物掺合料也在减少混凝土中钢筋腐蚀速度方面扮演重要的角色。

    在某些情况下,足够的保护层厚度能够延迟氯离子到达混凝土中的第一层钢筋的时间。根据结构的暴露条件,混凝土保护层的厚度要求通常在各种标准中都有规定。对混凝土保护层的最小厚度必须根据施工过程中可能造成的误差进行调整。

    在混凝土构件外表面进行涂装,在某些情况下,可以延缓钢筋腐蚀的发生。而在海洋环境中,特别是潮差区和浪溅区,由于其涂装的施工及材料的限制,这种方法不可能有效地预防该位置的钢筋腐蚀。

    (2)防腐钢筋

    混凝土防腐的最终的也是最重要的防线就是钢筋。使用过各种类型的防腐钢筋来预防混凝土中钢筋腐蚀也是一项重要的保护措施。

    (3) 环氧涂层钢筋

    环氧涂层钢筋是在普通碳钢钢筋上涂覆稳定的有机涂层(环氧类),涂层作为一道屏障将碳钢与氯离子和氧气隔绝开,以预防腐蚀。但是当环氧涂层钢筋用于那些处于恶劣的腐蚀环境中的基础设施时,它的耐腐蚀性能却并不理想。许多结构在建成5~10 a 间,环氧涂层钢筋发现了严重的过早腐蚀。

    笔者认为,考虑用环氧涂层钢筋来预防腐蚀要十分慎重。如果采用环氧涂层钢筋,在施工期间应尽量避免涂层破坏,并且在浇筑混凝土之前要对破损涂层进行全面修复。否则由于涂层破损形成小阳极大阴极的腐蚀电池,反而会加速钢筋的腐蚀。

    (4)镀锌钢筋

    钢筋可以通过热浸锌涂层来保护,在热浸锌之前钢筋需经过正确的表面处理。镀锌钢筋作为延长混凝土结构寿命的手段,适用于受碳化威胁的混凝土结构。而对于海洋环境中的混凝土结构,主要面临的问题是氯化物诱导腐蚀,相对于使用镀锌钢筋所增加的费用来说,其延长的结构使用寿命可能太短,不具备性价比。且当镀锌钢筋和普通碳钢钢筋用于同一结构并且在氯盐污染的结构里是电连续的时候,反而会由于发生电偶腐蚀而加速钢筋腐蚀。

    (5)不锈钢钢筋

    不锈钢一词指的是含有至少12 %的铬的耐腐蚀钢种。可以添加各种合金元素(镍,钛等) 以提供不同的机械性能及耐蚀性。用于混凝土中的不锈钢钢筋主要取决于其在氯盐污染的结构中耐腐蚀的能力。

    不锈钢钢筋已被各个国家用于处于恶劣环境中的结构。不锈钢还被用于施工接头和柱与桥面的关键接口之间。目前为止,还没有使用不锈钢作为混凝土钢筋的广泛的长期的性能数据。由于不锈钢钢筋的成本非常高,对于大型的海洋建筑来说,不可能用不锈钢钢筋来代替所有的普通碳钢钢筋。最可能采用不锈钢钢筋的部位就是构件的潮差区和浪溅区的外层钢筋。在这种情况下,不锈钢与碳钢间可能产生电偶腐蚀应该予以考虑。

    (6)缓蚀剂

    缓蚀剂是添加到混凝土中降低腐蚀速率的化学制品。缓蚀剂可分为三类,阳极型缓蚀剂用于降低阳极反应速率,阴极型缓蚀剂用于降低阴极反应速度,还有用来降低阴极和阳极反应速率的混合型缓蚀剂。

    对于处于恶劣环境,已知未来会发生氯化物污染腐蚀的钢筋混凝土结构,缓蚀剂被用来作为一种预防措施,当缓蚀剂用量合适时,它有可能延缓腐蚀的发生;然而,对于已经发生的腐蚀,迄今为止没有证据表明市售的缓蚀剂能够降低其腐蚀速率。

    (7)阴极防护

    混凝土中的钢筋在碱性、无氯离子的环境中表面是钝态的。当氯离子的含量超过极限值时,该钝化层遭到破坏,钢筋开始发生点蚀。阴极防护是一种电化学技术,利用混凝土施工过程中预埋在混凝土中的阳极发出的微小的直流电流来保护钢筋。该系统可以用在整个结构上,也可以只用于关键部位,目的是当环境中的氯离子将来渗入混凝土结构时,可以预防腐蚀的发生。相比较用来阻止正在进行的腐蚀所需要的大电流,阴极防护的概念就是用一个微小的电流预防点蚀的发生。采用阴极防护技术的成本要大大低于阴极保护的成本。(本网观点,仅供参考)

 

责任编辑:王元

《中国腐蚀与防护网电子期刊》征订启事
投稿联系:编辑部
电话:010-82387968
邮箱:ecorr_org@163.com
中国腐蚀与防护网官方 QQ群:140808414