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6月30日,歷時7年建設的深圳至中山跨江通道(簡稱“深中通道”)正式通車試運營。中國科學院寧波材料技術與工程研究所研究員、中國工程院院士薛群基與研究員王立平帶領的科研團隊,聯合寧波科鑫腐蝕控制工程有限公司,研發出大尺寸高強度鋼護筒及其表面高耐久性防護涂層一體化制造技術,為深中通道工程提供了可滿足百年服役壽命的綜合防護解決方案。
這座粵港澳大灣區核心樞紐工程集“橋、島、隧、水下互通”于一體,全長約24公里。由于深中通道面臨頻發的臺風、高鹽高濕的苛刻環境、復雜的海底情況等,是當前世界上綜合建設難度最高的跨海集群工程之一。
由于鋼筋混凝土存在縫隙或空隙,采用鋼筋混凝土的海洋工程設施在服役過程中會受到鹽水或酸雨等侵蝕,引起鋼筋混凝土的鋼筋銹蝕。銹蝕產生的氧化鐵皮體積膨脹幾十倍,會導致混凝土開裂、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。海洋工程設施往往未達到設計使用年限便提前遭到破壞,甚至產生災難性事故。而鋼護筒面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因素耦合損傷環境下嚴重的損傷問題。因此,鋼筋和鋼護筒性能的穩定性直接關系到海洋工程設施的服役壽命。
在國家重點研發計劃、寧波市科技創新2025重大專項和寧波市“十三五”海洋經濟創新發展示范項目等的支持下,該聯合團隊研制了二維納米材料增強高耐久性熔融結合環氧涂層鋼筋技術,在工程設計階段采用自身有防腐能力的鋼筋,將傳統的被動維修改變為主動防范。環氧鋼筋涂層具有干縮小、延性大以及優異的可彎性、涂層附著性及粘結強度等特點,可以有效抵抗除冰劑、鹽、海水、酸雨、化學品以及混凝土助劑對鋼筋的腐蝕,使鋼筋抗腐蝕壽命延長。該團隊研發的大尺寸高強度鋼護筒及其表面高耐久性防護涂層一體化制造技術擁有抗腐蝕性和耐久性能好、熱膨脹系數與混凝土相近等優點,突破了海洋工程用鋼護筒耐磨耐劃傷效果差、維修成本高等技術瓶頸,滿足了現代海工結構向大尺寸、重載、高強與在惡劣條件下工作的發展需求,解決了防止塌孔避免影響施工進度及安全的工程技術難題。
深中大橋的鋼護筒、承臺和墩身結構采用聯合研發的高耐久性熔融結合環氧防腐涂層和環氧鋼筋材料,其中鋼護筒1529根(最小外徑Φ1020*10 mm,最大外徑Φ3344*22 mm),內防腐面積162973平方米,外防腐面積237830平方米,環氧鋼筋2萬噸。這提升了相關結構的防腐和耐磨等性能,為深中通道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涂層鋼筋
混凝土澆筑環氧鋼筋
大尺寸高強度鋼護筒及其表面高耐久性防護涂層制造
深中大橋
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