水泥船(concreteship)是以水泥,砂、石,鋼筋、鋼絲網等作為船體結構建造材料的船,具有抗腐蝕性和耐久性,抗沖擊性能較弱。
水泥船的歷史始于1848年,由法國人J·L·蘭波特創造,早期主要用于小型船只,水泥船早期多為民用。在兩次世界大戰期間,由于鋼鐵資源緊張,水泥船作為替代品得到應用,尤其是美國和日本。1945年,意大利的P·涅爾維教授建造的“愛倫”號鋼絲網水泥船展示了其在成本和性能上的優勢。中國在1958年后建造了大量水泥船,尤其是在20世紀70年代資源匱乏的時期。在1970年,馬尾造船廠建造了中國第一艘3000噸鋼絲網沿海水泥貨輪“古田”號,它是迄今為止全世界最大的水泥船。20世紀80年代,水泥船在中國內河運輸中占據主導地位,但隨著鋼質船的普及,到1998年,水泥船在中國的航線上被完全淘汰。
水泥船在20世紀因建造成本低、材料易得和耐用性好而廣泛使用,特別是在資源有限的時期和區域。它們緩解了對木材和鋼材的依賴,適用于農船、漁船和運輸船等多種用途。然而,水泥船的自重大、航行速度慢、能耗高以及在技術和環保方面的局限性,導致其逐漸被更先進、更環保的船舶材料和技術取代。盡管如此,在某些農村地區和特定用途中,小型水泥船因其經濟性和易于維修的特性,至今仍有應用。
歷史沿革
水泥船的歷史可以追溯到1848年,法國人J·L·蘭波特用鋼絲為筋和水泥砂漿制造出世界上第一條小型水泥船,后來發展出用鋼筋取代鋼絲的鋼筋混凝土船。早期的水泥船工藝簡陋,船舶噸位較小,自重大。水泥船早期是用于民用,1855年,法國人約瑟夫·蘭博特用建造的水泥船參加巴黎世博會。在第一、二次世界大戰期間,美國共建造了10多艘水泥船用來運輸軍用物資,日本甚至建成了以水泥船為殼體的桃級驅逐艦。這段水泥船發展的“小高潮”,源于當時戰爭對鋼鐵的過度消耗。在1945年意大利人P·涅爾維教授建造了一艘165噸的鋼絲網水泥機帆船“愛倫”號。船殼厚3.6厘米,與同類型木船比,重量輕5%,造價低40%,性能符合航海要求,引起各國造船界的注意。
中國自1958年起建造了大批鋼筋混凝土躉船和鋼絲網水泥農船、內河駁船、內河拖船、沿海漁船和沿海中小型貨船。其保有量達數百萬噸,居世界第一位。20世紀70年代,“文化大革命”造成了國民經濟相當滯李后,物資極度匱乏,造船用的材料,木材、鋼材都非常奇缺。為了保證有限的水上運輸,人們從“水泥大褂”船得到啟發,設計了鋼絲網水泥船。投入使用后,效果尚可。在1970年,馬尾造船廠建造了中國第一艘3000噸鋼絲網沿海水泥貨輪“古田”號,它是迄今為止全世界最大的水泥船,它只出過一次海,之后,30多年來一直停泊于馬尾。水泥船在轄區航線上最盛時期是20世紀80年代,數量和噸位.上在所有運輸船舶中均占80%以上,因內裝機船,亦稱機動貨船。(棗1983年,棗莊市輪船公司和棗莊市航運公司開始進行船(莊)舶更新改造,以鋼質船替代水泥船。直到1998年市境航線上水泥船全部被淘汰。
1987年2月27日,中國國家標準計劃,出臺水泥船標準號為GB/T7312-1987,實施日期為1987年10月1日,廢止日期在2004年10月14日。
制造原理
水泥船的制作:首先,需要設計并制作船體的骨架,這通常由鋼筋構成,按照預定的船型在制船臺上扎結成“龍骨”。龍骨是船體的基礎,決定了船只的形狀和結構強度。接下來,鐵絲網被覆蓋在鋼筋骨架上,形成一個網格狀的表面,這有助于增強水泥與骨架的結合力。鐵絲網與龍骨通過鉛絲緊密連接,確保在澆筑水泥時,兩者能成為一個整體。然后,制作船體的關鍵步驟是澆筑。工人們會將預先配制好的水泥混凝土,一種由水泥、砂子和礫石混合而成的漿體,注入到鐵絲網和鋼筋骨架形成的模具中。在填充過程中,要確保混凝土均勻填充到每個角落,以保證船體的完整性和強度。澆筑完成后,船體需要一段時間來固化和干燥。這個過程通常需要幾天到幾周,具體時間取決于氣候條件和混凝土的配方。在固化期間,船體會逐漸硬化,形成堅固的外殼。最后,為了提高船體的防水性和耐久性,會在船體外部涂抹一層額外的水泥砂漿,有時還會加入一些防水材料。這層砂漿不僅增加了船體的密封性,還起到了保護作用,防止水分直接侵蝕水泥。完成上述步驟后,經過充分的養護,一艘水泥船就制作完成。鋼骨架水泥船的船底結構采用實心的鋼筋混凝土,使肋板和內龍骨全部包含在一個相當厚度的底結構內,因而,這種船底不僅堅固,而且具有平整的表面,便于裝卸各種貨物,便于清艙。在作為水泥駁船時,機械化裝卸中駁船的艙口是極易損壞的部位。駁船的艙口結構全部采用鋼質結構,與普通30噸鋼質艙口駁一樣,而角隅加強板也采用厚板,通過錨筋與甲板的鋼筋相連,通過焊接與橫梁相連。
分類
水泥船大體上可分為混凝土船(包括鋼筋混凝土船和預應力鋼筋混凝土船)和鋼絲網水泥船兩類。混凝土船已有100多年的建造歷史,初期是試驗性小船,二次大戰前雖有小批量建造,但仍以小型船為主,大型的混凝土船主要是非航行船舶,如囤船、住宿船、挖泥船等。
混凝土船
在第二次世界大戰后,混凝土船加入鋼琴絲使其加固,予先給與混凝土壓縮力,開發了ps混凝土施工法,用于成套設備平底貨船。把重疊的多層鐵絲網作為主要增強材料,把它用加入細骨架材料的砂漿加固成鐵水泥,可以做成軟質高強的板,所以在小全漁船、公海快艇、輔助浮船塢等都有使用。
鐵絲網水泥船
普通鐵絲網水泥船的船底結構,具有類似鋼質船的肋板和內龍骨,但無艙底板。此種船底結構,當裝載散貨時,不利于卸貨和清艙。同時,由于肋板和內龍骨處于暴露狀態,裝卸貨時極易損壞。船側外板由三層鋼絲網和一層鋼筋再涂以水泥或稱砂漿構成。鋼筋的直徑為且編織成見方的網格。三層鋼絲網都是采用直徑為的鋼絲編織成見方的網格。這種結構通常簡稱為“三網一筋”。與一般鋼絲網水泥船的船側結構不同,骨架全部采用鋼質。骨架通過鋼筋同鋼絲網水泥外板連結,且通過鋼質肘板同鋼質橫梁焊接起來,形成一個堅固的內部框架。為了使船側更堅固,還采用了鋼質的舷側縱析和鋼質護舷材,增加了抗撞和抗擠壓的能力。甲板結構一方面應與船側的護舷材、肋骨連接好,另方面要處理好與艙口圍板、加強板、艙口角隅、帶纜樁底座、絞盤底座、艙棚等結構的連接,一定要保證有足夠的連接強度。
特點
優點
水泥船作為一種創新的水上交通工具,以其獨特的優點在20世紀中葉得到了廣泛推廣。首先,它的建造成本低廉,主要材料水泥、鋼筋和沙子易于獲取,降低了對木材和鋼材的依賴,緩解了資源緊張的問題。其次,水泥船的建造工藝相對簡單,即使在條件有限的地區也能快速建造,且耐用性極強,能抵抗水下腐蝕和碰撞,減少了頻繁維修的需要。此外,船只損壞時,修復工作快捷方便,只需補充混凝土即可。由于其結構堅固,水泥船能夠承受較大的壓力和拉力,適合多種用途,如農船、漁船和運輸船。在特定時期,水泥船的保有量巨大,特別是在中國,它一度成為內河和沿海運輸的主力。這些優勢使得水泥船在資源匱乏和經濟條件受限的環境下,成為了一種經濟、實用且環保的水上運輸解決方案。
缺點
水泥船存在一些不容忽視的缺點。首先,其顯著的自重導致船體笨重,增加了運輸和操控的難度,特別是在水深有限或承載能力較小的航道上。其次,水泥船的抗沖擊性能相對較弱,容易在碰撞中受損,這在復雜航行環境中是個安全隱患。此外,由于船體重量大,水泥船的航行速度受到限制,船底的磨損或生物附著會進一步影響其航行效率。在運營成本方面,由于需要更大的動力來推動,水泥船的能耗較高,增加了燃料消耗。從環保角度看,盡管減少了木材的使用,但水泥船的生產和使用過程可能產生更多碳排放,不符合現代對綠色航運的追求。最后,水泥船在技術上相對落后,無法像現代材料那樣實現輕量化和性能優化,限制了其在船舶設計和性能提升上的潛力。這些因素共同導致了水泥船在現代航運業中的逐漸淘汰,被更先進、更環保的船舶材料和技術所取代。
應用
水泥船在20世紀的航運歷史上扮演了重要角色,特別是在資源緊張的時期。它們被廣泛應用于運輸領域,尤其是在兩次世界大戰期間,作為臨時解決方案,用于運輸軍需物資和貨物。在中國,水泥船常見于農業和漁業,作為農船和漁船,因其建造成本低、材料易獲取、維護費用少而受到青睞。此外,水泥船還被用作內河駁船和拖船,執行內陸水道的運輸任務,以及作為對自重要求不高的工程船和躉船。在中國某些地區,水泥船甚至在20世紀80年代的運輸船隊中占據了主導地位,尤其是在內河和沿海的中小型貨船中。盡管隨著時間的推移,水泥船逐漸被更先進的鋼質船所取代,但在農村地區,尤其是作為家庭用船,小型水泥船因其耐用性和易于維修的特點,至今仍有一定的使用。
檢驗方法
中國國家標準《鋼絲網水泥船檢驗方法》由TC130(全國內河船與水路運輸標準化技術委員會)歸口,主管部門為交通運輸部。主要起草單位為上海船研所。
參考資料
相關事件
2012年3月14日,國際在線報道,“古田輪”現狀引發了拆遷與否的爭議。“古田輪”是世界上最大的水泥船,具有特殊的歷史意義,一些市民希望將其保留作為博物館或愛國主義教育基地,而另一些人則認為應該拆除。該船自重大、耗油且無法長途航運,已停泊30多年,所在地需征地,其去留問題引發關注。
2020年04月23日,鄱陽縣發布了鄱陽湖重點水域禁捕退捕船網回收處置實施意見,鋼絲網水泥船在回收范圍,實施原則為自愿申請。
參考資料 >
第二章 海洋新材料發展史.國家材料環境腐蝕平臺.2024-05-11
“成也蕭何敗也蕭何”的水泥船.百家號.2024-05-11
世界上最大水泥船:“古田”輪只一次處女航.中國新聞網.2024-05-11
鋼絲網水泥船檢驗方法.全國標準信息公共服務平臺.2024-05-11
105米全球最大水泥船“古田輪”將被拆引爭議(圖).鳳凰網文化.2024-05-11
鄱陽縣鄱陽湖重點水域禁捕退捕船網 回收處置實施意見.鄱陽縣人民政府.2024-05-11