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宁波材料所联合相关企业为深中通道提供百年耐久性防护
作者:,日期:2024-07-04

6月30日,历时7年建设的深圳至中山跨江通道(简称“深中通道”)正式通车试运营。这座粤港澳大湾区核心枢纽工程集“桥、岛、隧、水下互通”于一体,全长约24公里,由于深中通道面临频发的台风、高盐高湿的苛刻环境、复杂的海底情况等,是当前世界上综合建设难度最高的跨海集群工程之一。

采用钢筋混凝土的海洋工程设施在服役过程中,由于钢筋混凝土中存在缝隙或空隙,当受到盐水或酸雨等侵蚀时会引起钢筋混凝土的钢筋锈蚀。锈蚀产生的氧化铁皮体积膨胀几十倍,会导致混凝土开裂、保护层剥落,使钢筋直接暴露在大气、水及其腐蚀介质中,腐蚀速度加快,海工设施往往未达到设计使用年限就提前遭到破坏,甚至会产生灾难性事故。而钢护筒面临沿海环境高温高盐、饱和氧气、强紫外线、潮湿海风、浪花拍打和泥沙冲蚀等多因素耦合损伤环境下极其严重的损伤问题。因此,钢筋和钢护筒性能的稳定性直接关系到海工设施的服役寿命。

在国家重点研发计划项目、宁波市科技创新2025重大专项和宁波市“十三五”海洋经济创新发展示范项目等支持下,中国科学院宁波材料技术与工程研究所海洋关键材料国家级重点实验室薛群基院士和王立平研究员带领苛刻环境材料耦合损伤与延寿团队联合宁波科鑫腐蚀控制工程有限公司联合研制了二维纳米材料增强高耐久性熔融结合环氧涂层钢筋技术,在工程设计阶段采用自身有防腐能力的钢筋,将传统的被动维修改变为主动防范。环氧钢筋涂层具有干缩小、延性大,优异的可弯性、涂层附着性及粘结强度,更可有效抵抗除冰剂、盐、海水、酸雨、化学品以及混凝土助剂对钢筋的腐蚀,使钢筋抗腐蚀寿命大大延长。双方联合研发的大尺寸高强度钢护筒及其表面高耐久性防护涂层一体化制造技术拥有抗腐蚀性和耐久性能好、热膨胀系数与混凝土相近等优点,有效破解了海洋工程用钢护筒耐磨耐划伤效果差、维修成本高等技术瓶颈,满足了现代海工结构向大尺寸、重载、高强与在恶劣条件下工作的重大发展需求,解决了防止塌孔避免影响施工进度及安全的工程技术难题。

深中大桥的钢护筒、承台和墩身结构采用了双方联合研发的高耐久性熔融结合环氧防腐涂层和环氧钢筋材料,其中钢护筒1529根(最小外径Φ1020*10 mm,最大外径Φ3344*22 mm),内防腐面积162973平方米,外防腐面积237830平方米,环氧钢筋2万吨。大幅提升了相关结构的防腐、耐磨等性能,为深中通道工程提供了可满足百年服役寿命的综合防护解决方案。

工人在现场编织环氧涂层钢筋

混凝土浇筑环氧钢筋

大尺寸高强度钢护筒及其表面高耐久性防护涂层制造

深中大桥

(海洋关键材料重点实验室 赵文杰)

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