深中通道通⻋,新型涂层技术助⼒百年防腐

作者: 张楠

来源: 中国科学报

发布日期: 2024-07-03 12:03:14

深中通道正式通⻋,采用中国科学院宁波材料技术与⼯程研究所联合企业研发的新型涂层技术,确保工程在恶劣海洋环境下的百年服役寿命。

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”)正式通⻋试运营。中国科学院宁波材料技术与⼯程研究所(简称“宁波材料所”)联合企业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,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。

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,全⻓约24公⾥,由于深中通道⾯临频发的台⻛、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,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,海洋⼯程设施往往未达到设计使⽤年限就提前破坏,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、潮湿海⻛、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。因⽽,钢筋和钢护筒性能的稳定性直接关系到海洋⼯程设施的服役寿命。

为此,宁波材料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,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,更是可以有效抵抗除冰剂、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⻓。

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,满⾜了现代海洋⼯程结构向⼤尺⼨、重载、⾼强与在恶劣条件下⼯作的重⼤发展需求,解决了塌孔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。

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