海洋向來是混凝土的“嚴(yán)酷戰(zhàn)場(chǎng)”。鹽霧、潮汐循環(huán)、風(fēng)暴潮與持續(xù)潮濕，會(huì)從內(nèi)部不斷侵蝕鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。隨著海平面持續(xù)上升、海洋氣象愈發(fā)惡劣，沿海與海軍基礎(chǔ)設(shè)施的安全風(fēng)險(xiǎn)達(dá)到歷史新高。曾經(jīng)看似長久穩(wěn)固的海堤、干船塢、碼頭與擋土墻，如今正顯露老化與脆弱跡象。
混凝土在海洋環(huán)境下失效的后果遠(yuǎn)不止外觀受損，更會(huì)引發(fā)結(jié)構(gòu)安全隱患、巨額經(jīng)濟(jì)損失，甚至災(zāi)難性事故。幾年前，美國佛羅里達(dá)州瑟夫賽德市尚普蘭南塔公寓倒塌事件，讓全社會(huì)關(guān)注到銹蝕引發(fā)的混凝土劣化最終會(huì)導(dǎo)致何種慘劇。緊鄰海洋的建筑，其混凝土結(jié)構(gòu)受到氯離子持續(xù)數(shù)十年的滲入，會(huì)加速鋼筋銹蝕，最終導(dǎo)致結(jié)構(gòu)無法承重而坍塌。
凱頓國際產(chǎn)品開發(fā)副總裁Kevin Yuers對(duì)海洋混凝土基礎(chǔ)設(shè)施的緩慢劣化深感憂慮，并希望探討應(yīng)對(duì)之策。
他表示：“沿海地區(qū)的關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施必須使用具備抗銹蝕、抗開裂、抗氯離子侵入與抗凍融循環(huán)荷載能力的專用材料，否則，將面臨提前失效、維護(hù)成本飆升、運(yùn)營能力下降的風(fēng)險(xiǎn)。”
未做防護(hù)處理的混凝土截面。
雖然混凝土看似堅(jiān)固致密，并且已在重大工程中應(yīng)用數(shù)百年，但其本身天然地具有多孔隙特性，被工程師稱為“剛性海綿”。水分會(huì)通過毛細(xì)孔洞與細(xì)微裂縫侵入；在海洋或沿海環(huán)境中，水分會(huì)攜帶氯離子與其他腐蝕介質(zhì)直達(dá)鋼筋內(nèi)部。
氯離子接觸鋼筋后，會(huì)破壞鋼筋表面的防銹氧化膜。鋼筋銹蝕膨脹，對(duì)周邊混凝土產(chǎn)生擠壓力，引發(fā)開裂、剝落，最終導(dǎo)致結(jié)構(gòu)失效。這一過程本來可能要?dú)v經(jīng)數(shù)十年，但在佛羅里達(dá)、夏威夷及美國西北太平洋沿岸等高鹽高濕地區(qū)，劣化速度會(huì)顯著加快。
他表示：“現(xiàn)實(shí)中，我們無法保證施工完美無缺。因此我們必須建造具備韌性的結(jié)構(gòu)，使其能夠抵抗各種缺陷和可能影響高耐久性和可持續(xù)性結(jié)構(gòu)的因素，并且抵御潛在風(fēng)險(xiǎn)。施工難免受天氣、工期與不理想工況的影響?！?/p>
凱頓自1973年以來專注混凝土防水領(lǐng)域，率先將結(jié)晶防水技術(shù)用于既有結(jié)構(gòu)的表面處理。1980年，凱頓發(fā)明全球首款KIM?混凝土防水外加劑。與易剝落、開裂或老化的外部涂刷材料及防水卷材不同，KIM?混凝土防水外加劑在攪拌階段直接摻入混凝土中。其催化作用會(huì)生成針狀晶體，填充混凝土天然存在的毛細(xì)孔洞與細(xì)微裂縫。
Kevin說：“摻入KIM?的混凝土?xí)兊酶用軐?shí)，即便澆筑多年后出現(xiàn)裂縫并開始滲水，水分仍會(huì)觸發(fā)化學(xué)反應(yīng)，讓晶體生長并密封裂縫——這種自愈合性能正是智能混凝土的核心特征之一。”
KIM?混凝土防水外加劑的卓越性能已在海洋環(huán)境中得到充分驗(yàn)證，其中最具說服力的實(shí)踐案例是來自珍珠港這片特殊的“試驗(yàn)場(chǎng)”。在美國交通部資助下，夏威夷大學(xué)開展了為期10年的研究：將摻入不同廠家外加劑與阻銹劑的鋼筋混凝土試塊，浸沒在珍珠港潮夕區(qū)。熱帶環(huán)境的高溫、高鹽度與持續(xù)干濕循環(huán)，構(gòu)成了極端苛刻的測(cè)試條件。
KIM?混凝土防水外加劑是該項(xiàng)研究中唯一表現(xiàn)穩(wěn)定可靠的外加劑；其它產(chǎn)品（包括阻銹劑與其他防水外加劑）效果參差不齊或表現(xiàn)不佳。美國陸軍工程兵團(tuán)與美國海軍已將結(jié)晶型外加劑納入工程規(guī)范，作為海洋工程混凝土的“附加銹蝕防護(hù)措施”，這是對(duì)該技術(shù)有效性的直接認(rèn)可。
如今，另一重大項(xiàng)目再次體現(xiàn)了對(duì)KIM?的充分信任——珍珠港-希卡姆聯(lián)合基地的美國海軍5號(hào)干船塢擴(kuò)建項(xiàng)目。這一項(xiàng)目耗資34億美元，是美國海軍史上最大的項(xiàng)目。該項(xiàng)目全線采用KIM?混凝土防水外加劑，將為新一代核潛艇提供服務(wù)。
Kevin指出：“如此關(guān)鍵海洋基礎(chǔ)設(shè)施需要經(jīng)久耐用，這不僅是出于戰(zhàn)略與安全考量，更關(guān)乎投資回報(bào)。在海洋工程全生命周期中，維修所需的額外混凝土用量，會(huì)帶來極其高昂的修復(fù)成本?！?/p>
凱頓產(chǎn)品已廣泛應(yīng)用于北美及全球眾多海洋與臨水工程：
– 加拿大BC省維多利亞海軍艦隊(duì)維修廠：采用Hard-Cem?整體硬化外加劑，解決滲漏、抑制銹蝕，延長海洋環(huán)境混凝土壽命；
– 紐約市加弗納斯島海堤修復(fù)工程：采用結(jié)晶防水技術(shù)，降低持續(xù)潮汐作用下的滲水與氯離子侵入；
– 紐約歷史地標(biāo)57號(hào)碼頭改造（超級(jí)碼頭）：采用先進(jìn)防水技術(shù)保護(hù)下部結(jié)構(gòu)免受海水侵蝕，降低長期維護(hù)需求。
在諸多實(shí)踐案例中，最具視覺震撼的應(yīng)用，當(dāng)屬墨西哥蒙特雷市的圣盧西亞濱河步道：項(xiàng)目使用27噸KIM?混凝土防水外加劑對(duì)1.5英里長的圣盧西亞運(yùn)河進(jìn)行密封處理，防止?jié)崈艉铀c下方受污染地下水混流。
建筑行業(yè)常從碳減排的角度談?wù)摽沙掷m(xù)性，如低碳水泥替代品、降低隱含能耗以及更環(huán)保的制造工藝。Kevin并不否定這些方向，但主張更廣泛的定義。
“在我看來，可持續(xù)就是更耐久，”他說，“如果混凝土壽命僅達(dá)設(shè)計(jì)要求年限的一半，即便初期減碳20%也毫無意義。若需要重建，相當(dāng)于建造兩次，初期的碳減排便會(huì)完全抵消?？沙掷m(xù)的核心，是通過提升結(jié)構(gòu)耐久性、延長使用壽命，減少材料總量與建造能耗?！?/p>
這一長期理念與海洋基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)需求高度契合：過去設(shè)計(jì)壽命50年，后來提升至100年，如今部分設(shè)計(jì)師目標(biāo)鎖定達(dá)200年甚至更久。
Kevin說：“如今我們期望結(jié)構(gòu)壽命超過100年，部分項(xiàng)目設(shè)計(jì)師要求更久。放眼海洋環(huán)境中的鋼筋混凝土，摻入KIM?的混凝土中能夠有效延長建筑結(jié)構(gòu)的使用壽命，提高耐久性?！?/p>
