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  提高海工混凝土结构耐久性寿命成套技术及推广应用  
  日期:2012-11-26    来源:  
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——2011年度国家科技进步奖二等奖

 

    我国是沿海交通基础设施大国,仅沿海港口生产性泊位已达5320个。沿海基础设施90%以上是钢筋混凝土结构,钢筋腐蚀问题严峻。据中国工程院《中国腐蚀调查报告》,我国上世纪80年代前修建的海港高桩码头、沿海桥梁一般使用1020年即出现腐蚀破坏,有的甚至突然坍塌,不得不反复维修加固、甚至拆除重建,每年腐蚀造成的损失高达1000亿元以上。

    海洋腐蚀环境严酷,潮汐、浪溅、盐雾及温、湿度等影响因素多,氯盐侵蚀涉及的物理、化学、电化学过程复杂,需要多学科、长周期的基础研究,防止海工基础设施钢筋腐蚀,提高耐久性寿命是公认的世界难题。在交通运输部组织下,中交四航工程研究院有限公司、南京水利科学研究院和中国交通建设股份有限公司等20多家单位,从上世纪80年代初开始,调查全国海港码头475座,在华南、华东和北方典型环境暴露试验站放置试件2600余件,积累了20多年的暴露试验和工程调查数据16.2万组。三代科技人员持续近30年的攻关,形成了海港工程混凝土结构耐久性设计、腐蚀综合防护和维护维修成套技术,成果总体达到国际领先水平,荣获2011年度国家科技进步奖二等奖。

    一、主要科技创新

    1.创新耐久性设计技术。首次确立我国海港工程混凝土结构腐蚀环境及部位划分标准,并系统确定耐久性关键控制指标;建立符合我国环境及材料特点的耐久性寿命计算模型,独创暴露试验的"室内复原"方法建立寿命和质量的互算关系,解决了耐久性定量设计的世界难题。

 

1 “设计使用年限-材料性能-结构构造三维关系示意图

 

    2.创立新建工程综合防护技术体系。研制出具有突出抗海水侵蚀性能的海工高性能混凝土,并解决其工程化应用关键技术问题;创新发展了针对不同环境和腐蚀部位的附加防腐蚀系列技术;最终创立海工高性能混凝土与附加防腐蚀措施相结合的综合防护技术体系,可使高桩码头耐久性寿命由不足30年提高到50年以上,为我国确定海港工程设计使用年限50年以上标准和跨海桥梁100年以上设计提供了技术支撑。

 

2 暴露试验混凝土护筋性能对比

 

    3.创建已建工程维护维修技术体系。开发了已建海港工程混凝土结构耐久性监测、检测与评估技术方法,研制了长效电化学修复和水下粘接修补技术,构建了海港工程混凝土结构原型观测、检测评估和维修加固技术体系,可延长已建海港结构耐久性寿命15年以上,提高了我国海工基础设施养护技术水平。

    二、推广应用及效益

    本项成果获国家授权专利9项,其中发明专利7项,出版专著5部,发表论文197篇,其中三大索引收录53篇,获国家级工法和软件著作权各1项。经系统集成创新,依据本项目成果主编17部、参编4部水运和公路桥梁工程国家行业标准,构建了我国海工混凝土结构耐久性技术标准体系,引领了行业技术发展,极大地推动了行业科技进步。

    本项成果在我国新建和已建海港码头中全面应用,并推广到8座以上跨海大桥工程建设,改变了我国海工混凝土结构耐久性寿命不足30年的落后面貌,实现了设计使用年限50100年的重大技术发展,可减少巨额的维修费用与营运间接损失;每方混凝土可减少水泥用量200公斤、降低碳排放0.16吨以上,在保护环境、节能减排、实现可持续发展方面发挥了重要作用,经济、社会和环境效益重大。

  
 
 
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