增强海洋工程结构耐久性 复合涂层为钢管桩披上“防护衣”

◎洪恒飞 高晓静 张超梁 本报记者 江 耘

1月24日，随着舟岱大桥最后一片重达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。记者了解到，为保障工程设施安全、持久运行，项目组专为工程所需的钢管桩定制了“防护衣”。

该“防护衣”已在舟岱大桥建设中实现工程应用，是一种具有自主知识产权的高耐久性钢管桩防护涂层设计方案，相关性能达到国际同类产品领先水平。

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。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。“在海水和泥下的分界线因泥沙、海水流体方向的改变，易形成紊流和湍流，钢管桩涂层也易被冲刷磨损、空泡腐蚀。”王立平说，这为海洋大型工程结构耐久性埋下安全隐患。开发出长寿命、高可靠性、耐撞击的钢管桩防护涂层，具有重要的社会效益和经济效益。

王立平补充道，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要高出3至10倍。这严重影响其使用寿命，与工程安全建设。”

为此，中国科学院宁波材料所与浙江科鑫重工有限公司、宁波科鑫腐蚀控制工程有限公司等单位合作，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涂层材料。

王立平说，联合研制的涂层材料拥有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，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。

“目前，该项研究成果已在宁波舟山港主通道项目、国内海上风电建设进行工程应用，申请国家发明专利21项，其中已获授权14项。”王立平说，该成果的应用将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。