港珠澳大桥基础桥墩使用的是海工混凝土 。
混凝土中钢筋不受腐蚀， 混凝土的强度就有了保证 。
为此， 团队开发出一种高性能涂层钢筋技术， 满足了港珠澳大桥的工程需求 。
不过， 120年耐久性设计要求仅仅依靠涂层防腐还远远不够， 必须加上阴极保护技术这个“双保险” 。
“以往我国跨海大桥的阴极保护重点是浸在海水中的钢管桩， 而港珠澳大桥的多数钢管复合桩均位于混凝土承台下的海泥中， 如何实施阴极保护没有先例可循 。 ”团队成员魏英华说 。
金属所科研人员针对该腐蚀环境和地构特点， 重点研究了钢管复合桩在灌入不同地质层后阴极保护面临的难题， 选取极端边界参数推算保护效果， 有效解决了复杂环境中阴极保护设计问题 。
可行可靠
这样的技术路线是否真能起到切实的防护效果并无先例可循， 相关的理论基础也需要重新确立 。
为验证设计的可行性， 科研人员按照1：20的比例进行模拟实验， 并尽可能地模拟了港珠澳大桥钢管复合桩穿越的地质环境 。
缩比模型实验证明该设计计算方法正确可行， 随后在桥址实地进行1：1工程足尺结构试验验证， 结果表明在海水中安装高效牺牲铝阳极能充分保护海泥中的钢管桩 。
在模拟实验后， 科研人员采取钢管内壁安装保护设施监测探头的方法， 将探头伴随打桩深入近百米的海泥下实施原位监测， 有效解决了在海泥下安装探测设备难的问题 。 采用这种方式安装探测设备， 在全球海洋工程界尚属首次 。
三年多的时间中， 施工现场留下了金属所科研团队的无数足迹， 科研人员个个都晒出“科研黑” 。
这支土生土长的北方团队没有因伶仃洋上的炙烤和台风而却步， 就连常年在当地施工的大桥建设方都对这支队伍顽强拼搏的精神称赞不已 。
深厚的积累是创新的源泉 。
金属所材料耐久性防护工作不仅使港珠澳大桥寿命达120年成为可能， 更推动了我国海洋工程防护水平的发展， 为我国重大海洋工程耐久性设计提供了宝贵经验 。
比如， “在港珠澳大桥使用二代耐蚀涂层钢筋基础上， 我们根据远海工程建设的特殊需求， 成功研发出新一代高性能耐蚀涂层钢筋， 并在远海海防建筑结构、护岸加固工程上进行示范应用， 结束了远海岛屿工程混凝土结构钢筋无涂层‘裸用’阶段 。 ”李京说 。
不畏艰苦、潜心研发， 金属所科研人员始终坚持以国家需求为导向， 在碧海蓝天的浪漫里留下了奉献与担当的身影 。
《中国科学报》 （2020-12-01 第1版 要闻）
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