【中國科學(xué)報】新一代海洋重防腐材料應(yīng)用于舟岱大橋
海洋工程用大型鋼管樁 中科院寧波材料技術(shù)與工程研究所供圖
本報訊 1月24日，隨著最后一片重達1800多噸的箱梁完成架設(shè)，寧波舟山港主通道項目舟岱大橋?qū)崿F(xiàn)主線貫通。在這一項目中，由中國工程院院士薛群基和中國科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所（以下簡稱寧波材料所）研究員王立平帶領(lǐng)的海洋功能材料團隊，與浙江科鑫重工有限公司等單位聯(lián)合研制出的有機/無機纖維復(fù)合增強新一代海洋重防腐涂層材料，在舟岱大橋建設(shè)中所需的鋼管樁上實現(xiàn)工程應(yīng)用。
鋼管樁是海洋大型工程結(jié)構(gòu)所采用的主要基礎(chǔ)形式，但其服役環(huán)境異常嚴苛。王立平介紹，在水位變動區(qū)，鋼管樁處于周期性干濕交替狀態(tài)，在飽和氧氣、陽光、潮濕海風和浪花飛濺等因素形成的“力學(xué)—電化學(xué)—老化”多因素耦合損傷環(huán)境持續(xù)作用下發(fā)生嚴重腐蝕?！芭c在海水中相比，鋼管樁在水位變動區(qū)的腐蝕速率高出3至10倍，嚴重影響其使用壽命與工程安全建設(shè)?！?/span>
除此之外，在船舶停靠、拋錨、夾樁施工及拆卸承臺底模板過程中，處于潮汐區(qū)的鋼管樁涂層易受劃傷或撞傷，給海洋工程結(jié)構(gòu)耐久性埋下安全隱患。因此，研發(fā)長壽命、高可靠性和耐撞擊的鋼管樁防護涂層，保障海洋重大工程設(shè)施安全、持久運行，具有重要的社會效益和經(jīng)濟效益。
寧波材料所與相關(guān)企業(yè)開展技術(shù)合作，先后突破支鏈固化劑與改性環(huán)氧樹脂雙增韌、有機/無機纖維復(fù)合增強、纖維/陶瓷顆粒/片層材料協(xié)同增強、水下濕固化以及光固化涂層修復(fù)等關(guān)鍵技術(shù)，成功研發(fā)出新型高性能長壽命有機/無機纖維復(fù)合增強新一代海洋重防腐材料體系，采用玻璃纖維、玄武巖纖維、芳綸纖維、超高分子量聚乙烯纖維等纖維材料。
王立平介紹，纖維增強復(fù)合涂層材料擁有比強度高、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，可有效破解海洋工程用鋼管樁在水位變動區(qū)抗沖耐磨耐劃傷效果差、維護間隔時間短、維修成本高、主體結(jié)構(gòu)不穩(wěn)等技術(shù)瓶頸，可滿足現(xiàn)代海工結(jié)構(gòu)向大跨、高聳、重載、輕質(zhì)高強與在惡劣條件下工作的重大發(fā)展需求。
“在實際應(yīng)用中，螺旋管最大直徑4米、長度140米，直縫管最大直徑7米、長度160米。若將其豎起來，超過50層樓高度。”王立平表示，該研究成果可提供具有自主知識產(chǎn)權(quán)的高耐久性鋼管樁防護涂層設(shè)計方案，為我國重大海洋工程裝備和“一帶一路”海洋基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)提供強有力的技術(shù)支撐。
上述研究成果申請國家發(fā)明專利21項，其中已獲授權(quán)14項。除了應(yīng)用于舟岱大橋外，還在其他國內(nèi)海上風電建設(shè)中實現(xiàn)工程應(yīng)用。（秦志偉）
?。ㄔ陌l(fā)布于2021年1月27日《中國科學(xué)報》第3版）
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