“我国研制新型涂料挑战120年耐久性 联合防护技术守护港珠澳大桥”

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备受瞩目的港珠澳大桥日前正式开通。 这座世界上最长的跨海大桥的设计标准打破了国内一般的百年惯例，制定了120年的设计标准。 其背后有护航的关键技术，是中科院金属研究所(简称中科院金属所)自主开发的联合防护技术。

中科院金属所耐久性防护与工程化课题组负责人李京向经济日报-中国经济网记者表示，我们完成了港珠澳大桥基础钢管复合桩防护涂层技术设计、阴极保护系统设计、原位腐蚀监测系统设计等，开发了大桥混凝土结构用的新一代高性能环氧涂层钢筋，大桥基础防腐

海水冲击腐蚀是对跨海大桥的直接挑战。 对比港澳大桥特定的海泥环境，大桥论证时，课题组开展了相关涂层的研制，从涂层的耐渗透性、耐阴极剥离性等重要性能指标着手，研制了新的涂料，处理了涂层的耐久性问题。 科研人员通过调整涂层配方、改进涂装工艺，降低涂层吸水率和溶出率，比较有效地提高了涂层的耐渗透性，增强了涂层与金属的粘结强度。

120年的耐久性设计要求仅靠涂层防腐的防护手段是不够的，需要与阴极保护技术并用。 阴极保护技术是指将需要电化学保护的金属结构极化，使其电位向负方向移动，达到不腐蚀的电位，使金属结构处于受保护的状态。

据介绍，以往我国跨海大桥的阴极保护要点是浸在海水中的钢管桩，而港珠澳大桥的许多钢管复合桩位于混凝土承台的海泥中，如何实施阴极保护尚无先例。

中科院金属所的科研人员比较了这种腐蚀环境和结构优势，重点研究钢管复合桩注入不同地质层后阴极保护面临的难题，采取巧妙的做法，选择极端边界参数估算保护效果，即在土壤电阻率最大和最小两种情况下，阴极保护电位是否满足保护要求

验证了钢管复合桩阴极保护设计的可行性，科研人员按1∶20的比例进行了模拟实验，尽量模拟港珠澳大桥钢管复合桩穿越的地质环境。 缩比模型实验说明了该设计计算方法准确可行，然后在港珠澳大桥现场进行了1:1工程足尺结构试验验证，结果表明新型阴极保护方法能够满足大桥基础的保护要求。

仿真后，科研人员采用在钢管内壁安装防护设施监测探头，将探头随打桩在近100米的海泥下实施原位监测，比较有效地处理了海泥下安装探测设备的问题。 世界海洋工程界首次以这种方式安装探测设备。

港澳大桥基础桥墩采用的混凝土为海工混凝土，除了满足设计、施工要求外，在防渗、耐腐蚀性、钢筋防锈和施工防碰撞方面有更高的要求。 为此，中科院金属所科研人员开发了高性能涂层钢筋技术，专家鉴定其技术性目前已超过国内外相关涂层钢筋的技术指标，在同类产品中处于国际领先水平，能够满足港珠澳大桥工程的诉求。

这些防护技术的研发和应用使港珠澳大桥实现了120年的设计标准。 (经济日报-中国经济网记者孙潜彤通讯员封著)