中國(guó)科學(xué)院甯波材料技術與工程研究所

甯波材料所聯合相關企業爲深中通道(dào)提供百年耐久性防護

發(fā)布:2024-07-04

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6月30日,曆時7年建設的深圳至中山跨江通道(dào)(簡稱“深中通道(dào)”)正式通車試運營。這(zhè)座粵港澳大灣區核心樞紐工程集“橋、島、隧、水下互通”于一體,全長(cháng)約24公裡(lǐ),由于深中通道(dào)面(miàn)臨頻發(fā)的台風、高鹽高濕的苛刻環境、複雜的海底情況等,是當前世界上綜合建設難度最高的跨海集群工程之一。

采用鋼筋混凝土的海洋工程設施在服役過(guò)程中,由于鋼筋混凝土中存在縫隙或空隙,當受到鹽水或酸雨等侵蝕時會引起(qǐ)鋼筋混凝土的鋼筋鏽蝕。鏽蝕産生的氧化鐵皮體積膨脹幾十倍,會導緻混凝土開(kāi)裂、保護層剝落,使鋼筋直接暴露在大氣、水及其腐蝕介質中,腐蝕速度加快,海工設施往往未達到設計使用年限就提前遭到破壞,甚至會産生災難性事(shì)故。而鋼護筒面(miàn)臨沿海環境高溫高鹽、飽和氧氣、強紫外線、潮濕海風、浪花拍打和泥沙沖蝕等多因素耦合損傷環境下極其嚴重的損傷問題。因此,鋼筋和鋼護筒性能(néng)的穩定性直接關系到海工設施的服役壽命。

在國(guó)家重點研發(fā)計劃項目、甯波市科技創新2025重大專項和甯波市“十三五”海洋經(jīng)濟創新發(fā)展示範項目等支持下,中國(guó)科學(xué)院甯波材料技術與工程研究所海洋關鍵材料國(guó)家級重點實驗室薛群基院士和王立平研究員帶領苛刻環境材料耦合損傷與延壽團隊聯合甯波科鑫腐蝕控制工程有限公司聯合研制了二維納米材料增強高耐久性熔融結合環氧塗層鋼筋技術,在工程設計階段采用自身有防腐能(néng)力的鋼筋,將(jiāng)傳統的被(bèi)動維修改變爲主動防範。環氧鋼筋塗層具有幹縮小、延性大,優異的可彎性、塗層附著(zhe)性及粘結強度,更可有效抵抗除冰劑、鹽、海水、酸雨、化學(xué)品以及混凝土助劑對(duì)鋼筋的腐蝕,使鋼筋抗腐蝕壽命大大延長(cháng)。雙方聯合研發(fā)的大尺寸高強度鋼護筒及其表面(miàn)高耐久性防護塗層一體化制造技術擁有抗腐蝕性和耐久性能(néng)好(hǎo)、熱膨脹系數與混凝土相近等優點,有效破解了海洋工程用鋼護筒耐磨耐劃傷效果差、維修成(chéng)本高等技術瓶頸,滿足了現代海工結構向(xiàng)大尺寸、重載、高強與在惡劣條件下工作的重大發(fā)展需求,解決了防止塌孔避免影響施工進(jìn)度及安全的工程技術難題。

深中大橋的鋼護筒、承台和墩身結構采用了雙方聯合研發(fā)的高耐久性熔融結合環氧防腐塗層和環氧鋼筋材料,其中鋼護筒1529根(最小外徑Φ1020*10 mm,最大外徑Φ3344*22 mm),内防腐面(miàn)積162973平方米,外防腐面(miàn)積237830平方米,環氧鋼筋2萬噸。大幅提升了相關結構的防腐、耐磨等性能(néng),爲深中通道(dào)工程提供了可滿足百年服役壽命的綜合防護解決方案。

工人在現場編織環氧塗層鋼筋

混凝土澆築環氧鋼筋

大尺寸高強度鋼護筒及其表面(miàn)高耐久性防護塗層制造

深中大橋

(海洋關鍵材料重點實驗室 趙文傑)