中國粉體網(wǎng)訊 萬(wàn)眾矚目的港珠澳大橋日前正式開(kāi)通。這座世界最長(cháng)的跨海大橋設計標準打破了國內通常的“百年慣例”，制定了120年設計標準。其背后有一項護航的關(guān)鍵技術(shù)，是由中國科學(xué)院金屬研究所（簡(jiǎn)稱(chēng)中科院金屬所）自主研發(fā)的聯(lián)合防護技術(shù)。
中科院金屬所耐久性防護與工程化課題組負責人李京告訴經(jīng)濟日報-中國經(jīng)濟網(wǎng)記者：“我們完成了港珠澳大橋基礎鋼管復合樁防護涂層工藝設計、陰極保護系統設計、原位腐蝕監測系統設計等，研制出用于大橋混凝土結構用的新一代高性能環(huán)氧涂層鋼筋，并參與了大橋基礎的防腐涂裝施工，保障了大橋基礎120年耐久性設計要求。”
海水沖擊腐蝕是對跨海大橋的直接挑戰。針對港珠澳大橋特定的海泥環(huán)境，大橋論證時(shí)，課題組就開(kāi)展了相關(guān)涂層的研發(fā)工作，先后從涂層的抗滲透性、耐陰極剝離性等關(guān)鍵性能指標著(zhù)手，研制新型涂料，解決涂層的耐久性問(wèn)題?？蒲腥藛T通過(guò)調整涂層配方和改善涂裝工藝，降低了涂層的吸水率和溶出率，有效提高了涂層的抗滲透能力，增強了涂層與金屬的黏結強度。
120年的耐久性設計要求僅僅依靠涂層防腐的防護手段是遠遠達不到的，必須與陰極保護技術(shù)聯(lián)合使用。陰極保護技術(shù)是指通過(guò)電化學(xué)的方法，將需要保護的金屬結構極化，使之電位向負向移動(dòng)，達到免腐蝕電位，使金屬結構處于被保護狀態(tài)。
據介紹，以往我國跨海大橋的陰極保護重點(diǎn)是浸在海水中的鋼管樁，而港珠澳大橋的多數鋼管復合樁均位于混凝土承臺下的海泥中，如何實(shí)施陰極保護沒(méi)有先例可以借鑒。
中科院金屬所科研人員針對該腐蝕環(huán)境和結構特點(diǎn)，重點(diǎn)研究了鋼管復合樁在灌入不同地質(zhì)層后陰極保護面臨的難題，采取巧妙方法，選取極端邊界參數推算保護效果，即計算在土壤電阻率最大和最小兩種情況下，陰極保護的電位是否能達到保護要求，并將此作為類(lèi)似工程陰極保護設計的一種手段，有效解決了復雜環(huán)境中陰極保護設計問(wèn)題。
為驗證鋼管復合樁陰極保護設計的可行性，科研人員按照1∶20的比例進(jìn)行了模擬實(shí)驗，并盡可能地模擬了港珠澳大橋鋼管復合樁穿越的地質(zhì)環(huán)境?？s比模型實(shí)驗證明該設計計算方法是正確可行的，隨后在港珠澳大橋實(shí)地進(jìn)行1∶1工程足尺結構試驗驗證，結果表明新型陰極保護方式能滿(mǎn)足大橋基礎的防護要求。
在模擬實(shí)驗后，科研人員采取鋼管內壁安裝保護設施監測探頭的方法，將探頭伴隨打樁深入近百米的海泥下實(shí)施原位監測，有效解決了在海泥下安裝探測設備難的問(wèn)題。采用這種方式安裝探測設備，在全球海洋工程界尚屬首次。
港珠澳大橋基礎橋墩使用的混凝土是海工混凝土，除應滿(mǎn)足設計、施工要求外，在抗滲性、抗蝕性、防止鋼筋銹蝕和抵抗施工撞擊方面都有更高的要求。為此，中科院金屬所科研人員開(kāi)發(fā)出一種高性能涂層鋼筋技術(shù)，專(zhuān)家鑒定認為其技術(shù)性能超過(guò)現有國內外相關(guān)涂層鋼筋的技術(shù)指標，在同類(lèi)產(chǎn)品中處于國際領(lǐng)先水平，可滿(mǎn)足港珠澳大橋工程需求。
這些防護技術(shù)的研發(fā)和應用使得港珠澳大橋實(shí)現120年設計標準。（中國粉體網(wǎng)編輯整理/胡一）
