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備受矚目的港珠澳大橋日前正式開通。 這座世界長跨海大橋的設計標準打破了國內一般的百年慣例，制定了120年的設計標準。 其背后是中科院金屬研究所(中科院金屬所)自主開發(fā)的聯(lián)合防護技術——護航關鍵技術。

中國科學院金屬所耐久性防護工程化課題組負責人李京告訴經濟日報記者。 完成了港珠澳大橋基礎鋼管復合樁防護涂層技術設計、陰極保護系統(tǒng)設計、原位腐蝕監(jiān)測系統(tǒng)設計等，開發(fā)了大橋混凝土結構用的新一代高性能環(huán)氧涂層鋼筋，參與了大橋基礎的防腐涂裝工程，保障了大橋基礎的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(zhàn)。 與港珠澳大橋特定的海泥環(huán)境進行對比，大橋論證時，課題組開展了相關涂層的研制，從涂層的抗?jié)B性、抗陰極剝落性等重要性能指標出發(fā)研制了新的涂料，處理了涂層的耐久性問題。 科研人員通過調整涂層配方、改進涂裝工藝，降低涂層吸水率和溶出率，比較有效地提高了涂層的防滲能力，加強了涂層與金屬的粘結強度。

120年的耐久性設計要求僅靠涂層防腐的防護手段是不夠的，必須與陰極保護技術結合使用。 陰極保護技術是將需要電化學保護的金屬結構極化，使電位向負方向移動，達到不腐蝕的電位，使金屬結構處于受保護的狀態(tài)。

據(jù)介紹，以往我國跨海大橋的陰極保護要點是海水浸泡的鋼管樁，但港珠澳大橋的鋼管復合樁大多位于混凝土承臺下的海泥中，如何實施陰極保護是史無前例的。

中科院金屬所的科研人員比較了該腐蝕環(huán)境和結構的優(yōu)勢，重點研究了鋼管復合樁流入不同地質層后，陰極保護面臨的難題，運用巧妙的方法，選取了極端的邊界參數(shù)估算了保護效果。 即在土壤電阻率大和小的情況下計算陰極保護的電位是否滿足保護要求，以此作為工程陰極保護設計的一種手段，有效地處理了許多復雜環(huán)境中的陰極保護設計問題。

為了驗證鋼管復合樁陰極保護設計的可行性，科研人員以1∶20的比例進行了模擬，盡量模擬港珠澳大橋鋼管復合樁穿越的地質環(huán)境。 縮比模型實驗表明該設計計算方法準確可行，然后在港珠澳大橋現(xiàn)場進行了1:1工程足尺結構試驗驗證，結果表明新型陰極保護方法能夠滿足大橋的基礎性防護要求。

模擬后，科研人員采用鋼管內壁設置保護設施監(jiān)測探測器的做法，將探測器在隨打樁深入近100米的海底泥土下進行原位監(jiān)測，比較有效地處理了海底泥土下安裝探測設備的難題。 用這種方法安裝探測設備，在世界海洋工程界還是屬。

港珠澳大橋基礎橋墩采用的混凝土是海工混凝土，除了滿足設計、施工要求外，在防滲、耐腐蝕、鋼筋防銹和施工抗碰撞方面有更高的要求。 為此，中科院金屬所的科研人員開發(fā)了高性能涂層鋼筋技術，專家鑒定其技術性超過了目前國內外相關涂層鋼筋的技術指標，在同類產品中處于國際領先水平，能夠滿足港珠澳大橋工程的訴求。

通過這些防護技術的開發(fā)和應用，港珠澳大橋實現(xiàn)了120年的設計標準。