作者:秦志伟 来源:中国科学报 发布时间:2021/1/26 8:44:53
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新一代海洋重防腐材料应用于舟岱大桥

 

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海洋工程用大型钢管桩  中科院宁波材料技术与工程研究所供图
 
1月24日,随着最后一片重达1800多吨的箱梁完成架设,宁波舟山港主通道项目舟岱大桥实现主线贯通。在这一项目中,由中国科学院宁波材料技术与工程研究所(以下简称宁波材料所)薛群基院士和王立平研究员带领的海洋功能材料团队,与浙江科鑫重工有限公司等单位联合研制出的有机/无机纤维复合增强新一代海洋重防腐涂层材料,已在舟岱大桥建设中所需的钢管桩等方面实现工程应用。
 
钢管桩是海洋大型工程结构所采用的主要基础形式,但其服役环境异常严苛。王立平介绍,在水位变动区,钢管桩处于周期性干湿交替状态,在饱和氧气、阳光、潮湿海风和浪花飞溅等因素形成的“力学—电化学—老化”多因素耦合损伤环境持续作用下发生严重腐蚀。“与在海水中相比,钢管桩在水位变动区的腐蚀速率高出3至10倍,严重影响其使用寿命与工程安全建设。”
 
除此之外,在船舶停靠、抛锚、夹桩施工及在拆卸承台底模板过程中,处于潮汐区的钢管桩涂层易受划伤或撞伤,给海洋工程结构耐久性埋下安全隐患。因此,开发出长寿命、高可靠性和耐撞击的钢管桩防护涂层,保障海洋重大工程设施安全、持久运行,具有重要的社会效益和经济效益。
 
宁波材料所与相关企业开展技术合作,先后突破支链固化剂与改性环氧树脂双增韧、有机/无机纤维复合增强、纤维/陶瓷颗粒/片层材料协同增强、水下湿固化以及光固化涂层修复等关键技术,成功研发出新型高性能长寿命有机/无机纤维复合增强新一代海洋重防腐材料体系,采用玻璃纤维、玄武岩纤维、芳纶纤维、超高分子量聚乙烯纤维等纤维材料。
 
王立平介绍,纤维增强复合涂层材料拥有比强度高、抗腐蚀性和耐久性能好、热膨胀系数与混凝土相近等优点,可有效破解海洋工程用钢管桩在水位变动区抗冲耐磨耐划伤效果差、维护间隔时间短、维修成本高、主体结构不稳等技术瓶颈,可满足现代海工结构向大跨、高耸、重载、轻质高强与在恶劣条件下工作的重大发展需求。
 
“在实际应用中,螺旋管最大直径4米、长度140米,直缝管最大直径7米、长度160米。若将其竖起来,超过50层楼高度。”王立平表示,该研究成果可提供具有自主知识产权的高耐久性钢管桩防护涂层设计方案,为我国重大海洋工程装备和“一带一路”海洋基础设施建设提供强有力的技术支撑。
 
上述研究成果申请国家发明专利21项,其中已获授权14项。除了应用于舟岱大桥外,还在其他国内海上风电建设进行工程应用。
 
 

 

 
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