風(fēng)吹浪打，勝似閑庭信步廣西科研團隊攻克近海工程混凝土耐久性難題

2025年12月24日 20:38 來源：廣西云-廣西日報記者付瑋燁顧醒航編輯：陶昌順

高溫、高濕、高鹽的近海環(huán)境，時刻給混凝土工程結(jié)構(gòu)的安全與壽命帶來威脅。在斯里蘭卡首都科倫坡港口城建設(shè)現(xiàn)場，中國工程師卻胸有成竹。他們的底氣來自一項開創(chuàng)性成果——由廣西大學(xué)土木建筑工程學(xué)院楊綠峰教授團隊研發(fā)的近海工程混凝土耐久性定量設(shè)計關(guān)鍵技術(shù)。

“耐久性，是困擾近海地區(qū)建房造橋的頭號難題。”團隊成員、廣西大學(xué)教授余波介紹，據(jù)相關(guān)統(tǒng)計，全球基礎(chǔ)設(shè)施每年因耐久性破壞造成損失超7000億美元，我國每年因耐久性問題造成損失超過1000億元。

視頻攝制：廣西云-廣西日報記者付瑋燁顧醒航實習(xí)生周詩涵

癥結(jié)何在？“過去，全球近海工程都沿用內(nèi)陸標(biāo)準(zhǔn)，只求‘肌肉’（強度），往往忽略‘免疫力’（耐久性）。”余波直言，在氯離子侵蝕下，缺乏耐久性設(shè)計的工程結(jié)構(gòu)，遲早會“病倒”。

這道世界性難題，核心堵點在于“難以算清”——因為缺乏量化模型，耐久性始終是模糊概念，結(jié)構(gòu)服役壽命無法轉(zhuǎn)化為混凝土材料的具體設(shè)計參數(shù)。

“一定要把近海混凝土的耐久性弄清楚！”2003年，團隊決定從量化海洋的腐蝕力入手。海洋環(huán)境復(fù)雜，大氣區(qū)、浪濺區(qū)、潮汐區(qū)、水下區(qū)，腐蝕程度天差地別。量化分析，需要海量的現(xiàn)場數(shù)據(jù)。

聽說他們要干的事，外界質(zhì)疑不少：“歐美團隊都沒干成，你們能行？”

質(zhì)疑聲中，團隊扎進海邊。他們鉆芯取樣，把混凝土塊運回實驗室。按每層2毫米研磨成粉，過篩、干燥、測定氯離子含量、繪圖分析……“一次完整測試，就要四五天。”成員王璐回憶。

潮水漲了又落。20多年來，團隊足跡遍及全球17個國家和地區(qū)的62個自然暴露實驗站，共采集近3000組樣本，篩選出1300多組有效數(shù)據(jù)。

扎實的數(shù)據(jù)，消解了技術(shù)突破的阻礙。

使用了近海工程混凝土耐久性定量設(shè)計關(guān)鍵技術(shù)建造的龍門大橋，在碧水藍天映襯下，更顯雄渾壯麗。廣西云-廣西日報記者周軍攝

第一步突破，是給環(huán)境“腐蝕力”精準(zhǔn)打分。團隊設(shè)計出一套計算模型，把風(fēng)速、鹽度、時間等參數(shù)，變成可計算的公式。

由外向內(nèi)，第二關(guān)是破解結(jié)構(gòu)內(nèi)部的腐蝕過程。跨海大橋、巨型碼頭結(jié)構(gòu)復(fù)雜，難以進行全尺寸分析。團隊創(chuàng)新提出“耐久性控制區(qū)模型”，像搭積木一樣拆解復(fù)雜結(jié)構(gòu)，集中火力分析最容易腐蝕的關(guān)鍵區(qū)域，將計算效率提升了九成以上。目前，這項技術(shù)已應(yīng)用于跨海大橋、海港碼頭、核電工程等重大項目中。

第三關(guān)，是實現(xiàn)工程壽命精準(zhǔn)測算。以前，想延長近海工程壽命，往往靠加厚保護層、提高混凝土標(biāo)號等方式，成本更高，也不精準(zhǔn)。團隊研發(fā)“三參數(shù)模型”，通過對氯離子擴散系數(shù)、保護層厚度、老化因子三個核心參數(shù)的組合計算，可精準(zhǔn)設(shè)定建筑的設(shè)計壽命。

最后一關(guān)，是工程服役壽命的保障。團隊研發(fā)了混凝土結(jié)構(gòu)與材料一體化設(shè)計技術(shù)，將工程結(jié)構(gòu)承載力和服役壽命轉(zhuǎn)化為兼顧混凝土材料強度和耐久性的設(shè)計指標(biāo)，通過正向計算得到水泥、粉煤灰、礦渣等礦物摻合料的合理搭配，密實混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)，阻擋海洋氯離子入侵。

“這套技術(shù)對近海工程的科學(xué)建造意義重大。”廣西交通設(shè)計集團有限公司水運設(shè)計院副院長、正高級工程師朱衛(wèi)國表示，2015年以來，該技術(shù)已成功應(yīng)用于龍門、大風(fēng)江等跨海大橋以及欽州港、防城港、北海鐵山港等多個重大海港碼頭工程。

2024年3月，該成果獲得華夏建設(shè)科學(xué)技術(shù)獎一等獎。今年1月1日，凝結(jié)著團隊心血的國家標(biāo)準(zhǔn)《海岸工程混凝土結(jié)構(gòu)耐久性技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》正式頒布實施，有效解決了全球沿海國家的近海工程耐久性難題。

如今，這項技術(shù)已應(yīng)用于斯里蘭卡、印度尼西亞、喀麥隆等國家的35個重大項目，累計節(jié)約成本約3.3億元，創(chuàng)造利潤約1.5億元，減少碳排放超100萬噸。