空軍學院一年級學生正在用陽極筒和鋼筋架制作樣品

團隊學生正在設計犧牲陽極的鋼筋混凝土構建，
為橋梁腐蝕試驗項目作準備

    據外媒報道，2007 年，發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。另據美國土木工程學會（ASCE）分析，每天在美國 102 個最大的地區內，約有兩億人次在有安全隱患的橋梁上通行。

    相關報告顯示，美國每年花費在橋梁結構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。作為美國空軍學院飛機結構壽命延長中心的業務主管，RetiredLt.Colonel Kevin Gibbons 表示：“橋面結構的修復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。”

    據悉，來自美國空軍學院的學員組成了一支設計團隊，他們獲得了來自工程力學、環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，提高橋梁質量”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了腐蝕。”他自 2013 年以來，領導了多個致力于解決這一問題的設計團隊。“Bridge Watch”項目的基礎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埋鋼筋的骨干結構遭受腐蝕，構成陰極保護結構的防腐蝕電化學方法，該方法可以延長橋梁壽命 10年到 15 年時間。

    據介紹，該研究開始于 2013 年，當學院學生對位于科羅拉多市科羅拉多斯普林斯地區的橋梁檢測和維修人員進行技術訪問時，認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 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控的重要性。因此，項目之初，團隊就對內置犧牲陽極保護陰極的橋梁結構進行了監控。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設施建設來說，是具有廣泛意義的。”

    2015-2016 年度，設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具體不同地區、氣候條件下的腐蝕速率和犧牲陽極腐蝕情況，會出現不同程度的差異。據介紹，目前的研究很好的改進了設計的不足，因此從監控陽極的剩余壽命角度，能夠提供一個較為準確的橋面犧牲陽極時間表。來自學院一年級的 Brett Fabian 解釋：“通過了解犧牲陽極材料的剩余時間，相關機構可以獲得一份具體的時間表。盡可能對橋梁進行高效修復，從而在周期角度節省時間和資金。針對腐蝕速率的研究對目前結構革新設計是非常有價值的，也會對具體參與腐蝕控制的設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控和提高腐蝕防護方面是開創性的，專業的數據定制能夠精準、高效的完成新橋和老橋的陽極材料的更換。

    據悉，該項目團隊已經從政府腐蝕政策監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指導。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。