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钢筋混凝土外加电流阴极防护技术在长会口海湾大桥中的应用研究 |
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| 钢筋混凝土外加电流阴极防护技术在长会口海湾大桥中的应用研究 |
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增加或减少电流的输出，直到钢筋实际电位达到预设的保护电位。REOCN控制系统具有自我控制能力。
RECON控制系统包括：①AD控制模块（电信号转化为数字信号模块），该模块采集参比电极反馈的钢筋实际电位数据，并把电信号转化为数字信号后传到控制模块并根据预设或远程控制调整保护电位的值，判断是否达到保护电位，向DA模块发出数字控制信号（增加或减少保护电流的输出）；②DA模块（数字信号转化为电信号模块），该模块把控制信号模块的数字指令转化为电信号指令，转送到电源装置，实施增加或减少保护电流输出的控制；③CPU（中央处理器），配有上网装置和软盘存储器；④电源装置，本系统的电源装置包括5个变压整流器，能提供最大为15V/10A 的DC直流电。
本工程通过在长会口大桥主墩的水位变动区和浪溅区的钢筋混凝土结构上安装外加电流阴极防护系统数据采集监控系统，进行外加电流阴极防护系统的设计、安装的研究，并通过采用REOCN远程监控设备对系统进行调试和监测。
4 研究课题的经济性分析比较
4.1 概述
在海洋环境中，钢筋混凝土结构的腐蚀破坏是危害钢筋混凝土结构的最主要、最严重的隐患。近年来，欧美发达国家的一些工程实例表明，公路桥梁、码头、大坝等基础设施的腐蚀破坏的修复工程耗资巨大，并且修复工程对这些基础设施的运营和生产造成巨大损失，综合费用甚至比原造价还要高。在香港，众多新建、改建或修复工程都采用了确保延长结构使用寿命的措施，以减少其使用期的修复次数和费用，避免对运营生产的影响。
目前提高钢筋混凝土结构耐久性的措施主要有高性能混凝土、混凝土有机涂料、环氧涂层钢筋、钢筋阻锈剂、外加电流阴极保护技术等新技术，这些新技术各有特点和优势，因此我们需要对其进行技术经济分析和比较。
在技术方面，如高性能混凝土提高了混凝土的耐久性、抗氯离子渗透性、抗冻融破坏性等性能、但同时也容易产生细小的裂缝，从而减少的混凝土防护层的厚度和氯离子渗透路径；有机涂料可以阻隔氯离子渗透、阻锈剂能改善和提高钢筋的防腐蚀能力，但防护期一般在15~25年，防腐保护效果不确定性大。环氧涂层钢筋的防护期较长，但同时也存在着巨大的隐患，就是环氧钢筋施工要求高，在施工过程中很难保证不产生部分破损，一旦产生破损，即使是很细小的破损，也会在其范围内产生电化学反应，加速破损处钢筋的腐蚀，如同坚固的大坝中存在着白蚁洞穴。 外加电流阴极保护技术不是被动防护，而是主动预防，可对钢筋混凝土中钢筋腐蚀环境情况的监测，对钢筋所需的保护电流、保护电位进行24小时远程计算机自动控制和调节，达到主动预防效果；即使混凝土本身存在缺陷、裂缝等，也不会对钢筋的防护效果造成不利影响，仅引起保护电流的变化。并且保护年限可根据要求进行设计，保护年限可超过100年。因此从实际保护效果来看，外加电流阴极保护技术在防护期限和主动控制等方面具有显著的优势。
在经济效益方面，因为新建混凝土结构的腐蚀防护工程对业主来说是至关重要的，并且前期投入较大，所以需要根据建筑物的设计使用年限，采用 “全寿命经济分析”法进行详细的评估，以达到项目全寿命期的总投资（初建费和维护费）经济合理。
4.2 全寿命期总费用比较
4.2.1 经济比较的前提和假设：
结构的设计使用寿命为100年；劳动力、材料、设备及承包合同按现行市场平均价格计算；索塔承台的混凝土结构保护面积为1500 m2，体积为3500m3；寿命期内每年的通货膨胀率为8%；不考虑寿命期内价格巨大波动和不可预计风险；寿命期内的维护和维修费用已折算为现值，折现率按银行货款利率5%计；在阻锈剂、环氧涂层钢筋保护期满后，采用混凝土表面涂层防腐。
4.2.2 经济比较的防腐保护方案如下：
采用外加电流阴极保护技术；采用环氧涂层钢筋保护技术；采用阻锈剂；混凝土表面有机涂层。
4.2.3 费用说明如下：
①采用外加电流阴极保护技术方案的费用说明。外加电流阴极保护技术的初期费用约为2,650,000元，每年需要的电费和维护费用约为5,000元。
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