空军学院一年级学生正在用阳极筒和钢筋架制作样品

团队学生正在设计牺牲阳极的钢筋混凝土构建，
为桥梁腐蚀试验项目作准备

  据外媒报道，2007 年，发生在明尼阿波利斯市的圣安东尼大桥事故造成了 13 人死亡、145 人受伤的惨剧。另据美国土木工程学会（ASCE）分析，每天在美国 102 个最大的地区内，约有两亿人次在有安全隐患的桥梁上通行。

  相关报告显示，美国每年花费在桥梁结构升级换代上的支出约为 128 亿美元，而目前确定桥梁缺陷的总花费需 760 亿美元。作为美国空军学院飞机结构寿命延长中心的业务主管，RetiredLt.Colonel Kevin Gibbons 表示：“桥面结构的修复和更换是费用的主要部分。如果桥面的功能寿命提高，那么，这惊人的花费会很大减少。”

  据悉，来自美国空军学院的学员组成了一支设计团队，他们获得了来自工程力学、环境工程和政府部门的支持，团队参与到了“腐蚀控制，降低修复，提高桥梁质量”的项目中。Ret.Lt.Col.Gibbons 指出：“造成桥梁缺陷的有很多原因，主要原因就是桥面出现了腐蚀。”他自 2013 年以来，领导了多个致力于解决这一问题的设计团队。“Bridge Watch”项目的基础想法是利用可更换的牺牲阳极材料提高桥面的抗腐蚀功能，由此降低桥面的维修成本。目前，锌牺牲阳极能够代替桥面预埋钢筋的骨干结构遭受腐蚀，构成阴极保护结构的防腐蚀电化学方法，该方法可以延长桥梁寿命 10年到 15 年时间。

  据介绍，该研究开始于 2013 年，当学院学生对位于科罗拉多市科罗拉多斯普林斯地区的桥梁检测和维修人员进行技术访问时，认识到腐蚀控制的重要性，并决定成立研究项目。此后，来自 USAFA、CASTLE 的官员和项目赞助商针对“如何解决传统牺牲阳极保护的缺点和不足”这一问题，展开了研究和讨 论。 据 Ret.Lt.Col.Gibbons 介 绍， 在2014 年到 2015 年期间，团队成员们开始重视对大桥进行长期牺牲阳极监控的重要性。因此，项目之初，团队就对内置牺牲阳极保护阴极的桥梁结构进行了监控。他说：“鉴于牺牲阳极正在成为桥面最为常见的保护形势，这一系列的努力对目前国家重要的基础设施建设来说，是具有广泛意义的。”

  2015-2016 年度，设计团队必要时会采取非破坏性的方法更换阳极，并对阳极性能进行检测。研究表明，桥面的退化速率根据具体不同地区、气候条件下的腐蚀速率和牺牲阳极腐蚀情况，会出现不同程度的差异。据介绍，目前的研究很好的改进了设计的不足，因此从监控阳极的剩余寿命角度，能够提供一个较为准确的桥面牺牲阳极时间表。来自学院一年级的 Brett Fabian 解释：“通过了解牺牲阳极材料的剩余时间，相关机构可以获得一份具体的时间表。尽可能对桥梁进行高效修复，从而在周期角度节省时间和资金。针对腐蚀速率的研究对目前结构革新设计是非常有价值的，也会对具体参与腐蚀控制的设计者对腐蚀情况的了解有所帮助。”Ret.Lt.Col.Gibbons 表 示， 事 实 上“BridgeWatch”工程项目在阳极材料监控和提高腐蚀防护方面是开创性的，专业的数据定制能够精准、高效的完成新桥和老桥的阳极材料的更换。

  据悉，该项目团队已经从政府腐蚀政策监督办公室获得了资金支持。除了资金支持外，团队还获得了来自腐蚀办公室的管理和技术指导。在不久的将来，该项目的研究会对腐蚀控制提出更好的方案，有望高效解决桥面腐蚀问题，提高桥梁使用年限。