大尺寸高強度鋼管樁及其表面高耐久性防護涂層制造。

工人在現(xiàn)場編織環(huán)氧涂層鋼筋。

混凝土澆筑環(huán)氧鋼筋。寧波材料所供圖

6月30日，歷時7年建設(shè)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(shù)與工程研究所（簡稱“寧波材料所”）聯(lián)合企業(yè)研發(fā)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(shù)，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(qū)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(fā)的臺風、高鹽高濕的苛刻環(huán)境、復雜的海底情況等，是當前世界上綜合建設(shè)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(shè)施在服役過程中，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鋼筋混凝土的鋼筋銹蝕。銹蝕產(chǎn)生的氧化鐵皮體積膨脹幾十倍，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(zhì)中，腐蝕速度加快，海工設(shè)施往往未達到設(shè)計使用年限就提前破壞，甚至會產(chǎn)生災難性事故。

而鋼護筒面臨沿海環(huán)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(huán)境下極其嚴重的損傷問題。因而，鋼筋和鋼護筒性能的穩(wěn)定性直接關(guān)系到海工設(shè)施的服役壽命。

為此，寧波材料所海洋關(guān)鍵材料國家級重點實驗室薛群基院士和王立平研究員，帶領(lǐng)苛刻環(huán)境材料耦合損傷與延壽團隊，聯(lián)合寧波科鑫腐蝕控制工程有限公司，研制了二維納米材料增強高耐久性熔融結(jié)合環(huán)氧涂層鋼筋技術(shù)，在工程設(shè)計階段采用自身有防腐能力的鋼筋，將傳統(tǒng)的被動維修改變?yōu)橹鲃臃婪丁?/p>

環(huán)氧鋼筋涂層具有干縮小、延性大，優(yōu)異的可彎性、涂層附著性及粘結(jié)強度，更是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，使鋼筋抗腐蝕壽命大大延長。

雙方聯(lián)合研發(fā)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(shù)，擁有抗腐蝕性和耐久性能好、熱膨脹系數(shù)與混凝土相近等優(yōu)點，有效破解了海洋工程用鋼護筒耐磨耐劃傷效果差、維修成本高等技術(shù)瓶頸，滿足了現(xiàn)代海工結(jié)構(gòu)向大尺寸、重載、高強與在惡劣條件下工作的重大發(fā)展需求，解決了塌孔影響施工進度及安全的工程技術(shù)難題。

深中大橋的鋼護筒、承臺和墩身結(jié)構(gòu)，采用了雙方聯(lián)合研發(fā)的高耐久性熔融結(jié)合環(huán)氧防腐涂層和環(huán)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(nèi)防腐面積162973平方米，外防腐面積237830平方米，環(huán)氧鋼筋2萬噸。大幅提升了相關(guān)結(jié)構(gòu)的防腐、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。