寧波材料所與科鑫重工聯(lián)合研制成功有機(jī)/無機(jī)纖維復(fù)合增強(qiáng)新一代海洋重防腐材料
近日，中國科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所薛群基院士和王立平研究員帶領(lǐng)的海洋功能材料團(tuán)隊與浙江科鑫重工有限公司聯(lián)合研制成功有機(jī)/無機(jī)纖維復(fù)合增強(qiáng)新一代海洋重防腐涂層材料，并在寧波舟山港主通道公路工程和海上風(fēng)電建設(shè)中實現(xiàn)了工程應(yīng)用。
隨著海洋經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，海上交通工程、油氣資源、風(fēng)能資源及海洋空間的開發(fā)利用力度不斷加大，海洋大型工程建設(shè)方興未艾。鋼管樁是大型工程結(jié)構(gòu)所采用的主要基礎(chǔ)形式。然而，鋼管樁的服役環(huán)境非常苛刻。在水位變動區(qū)，鋼管處于周期性的干濕交替狀態(tài)，在飽和氧氣、陽光、潮濕海風(fēng)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)生最嚴(yán)重的腐蝕（鋼結(jié)構(gòu)在水位變動區(qū)的腐蝕速率比海水中高3～10倍，并易發(fā)生局部腐蝕破壞，這會使海工鋼結(jié)構(gòu)的承載力大大降低，嚴(yán)重影響著鋼構(gòu)造物的使用壽命和安全生產(chǎn)）；同時，處于潮汐區(qū)的鋼管涂層容易受到船舶?？考皰佸^、夾樁施工及在拆卸承臺底模板過程中導(dǎo)致涂層的劃傷或撞傷，在海水和泥下的分界線由于泥沙和海水流體方向的改變，易形成紊流和湍流，造成防腐涂層沖刷磨損和空泡腐蝕的損壞；從而對海工結(jié)構(gòu)的耐久性造成重大安全隱患。因此，開發(fā)長壽命、高可靠性和耐撞擊的鋼管樁防護(hù)涂層對保證海洋重大工程設(shè)施安全、持久運行，具有重要的經(jīng)濟(jì)價值和社會意義。
中科院寧波材料所與浙江科鑫重工有限公司、寧波科鑫腐蝕控制工程有限公司等單位開展了有機(jī)/無機(jī)纖維復(fù)合增強(qiáng)新一代海洋重防腐材料體系的技術(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(jī)/無機(jī)纖維復(fù)合增強(qiáng)、纖維/陶瓷顆粒/片層材料協(xié)同增強(qiáng)、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(jī)/無機(jī)纖維復(fù)合增強(qiáng)新一代海洋重防腐材料體系，采用的纖維材料包含玻璃纖維、玄武巖纖維、芳綸纖維、超高分子量聚乙烯纖維等。聯(lián)合研制的纖維增強(qiáng)復(fù)合涂層材料具有比強(qiáng)度高、抗腐蝕性和耐久性能好、熱膨脹系數(shù)與混凝土的相近等特點，有效解決了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(hù)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，能夠滿足現(xiàn)代海工結(jié)構(gòu)向大跨、高聳、重載、輕質(zhì)高強(qiáng)以及在惡劣條件下工作的重大發(fā)展需求，已達(dá)到國際同類產(chǎn)品領(lǐng)先水平。
相關(guān)研究成果已申請國家發(fā)明專利21件，其中授權(quán)14件。該成果的應(yīng)用，提供了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的高耐久性鋼管樁（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）防護(hù)涂層設(shè)計方案，將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(qiáng)有力的技術(shù)保障。
海洋工程用大型鋼管樁制造
鋼管樁在跨海大橋中的工程應(yīng)用
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