深中通道通車，新型涂層技術助力百年防腐
點擊： 作者：張楠 高曉靜 來源：中科院之聲微信號 發布時間:2024-07-04 11:50:41
▲大尺寸高強度鋼管樁及其表面高耐久性防護涂層制造
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（簡稱“寧波材料所”）聯合企業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，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。
采用鋼筋混凝土的海洋工程設施在服役過程中，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、水及其腐蝕介質中，腐蝕速度加快，海洋工程設施往往未達到設計使用年限就提前破壞，甚至會產生災難性事故。
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多因素耦合損傷環境下極其嚴重的損傷問題。因而，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。
為此，寧波材料所海洋關鍵材料國家級重點實驗室薛群基院士和王立平研究員，帶領苛刻環境材料耦合損傷與延壽團隊，聯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，優異的可彎性、涂層附著性及粘結強度，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。
雙方聯合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，有效破解了海洋工程用鋼護筒耐磨耐劃傷效果差、維修成本高等技術瓶頸，滿足了現代海洋工程結構向大尺寸、重載、高強與在惡劣條件下工作的重大發展需求，解決了塌孔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，采用了雙方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。大幅提升了相關結構的防腐、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。
▲工人在現場編織環氧涂層鋼筋
▲混凝土澆筑環氧鋼筋
作者：張楠 高曉靜；來源： 中科院之聲微信號
責任編輯：向太陽
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