我國地下空間開發(fā)面積年新增超2.5億平方米，是開發(fā)規(guī)模、數(shù)量及難度最大的國家。混凝土結構作為地下工程的核心部分，存在基體抗?jié)B抗裂不匹配、表面防護材料易失效、病害檢測與修復難的行業(yè)共性問題。湖北工業(yè)大學蘇英教授團隊花費近20年時間，攻克了上述難題，研發(fā)出了“地下工程結構混凝土防護與修復關鍵技術”，近日獲湖北省科技進步一等獎。

“建筑地下結構部分與上部結構不同，屬于隱蔽工程，長期處于復雜服役環(huán)境。一旦出現(xiàn)結構開裂、會對建筑結構承載力，耐久性等造成不可逆的影響，如何保障工程安全服役，是我國地下工程面臨的巨大難題。”蘇英說，她2006年入職湖北工業(yè)大學后，就組建了防水工程交叉學科團隊，帶領團隊深耕工程與材料交叉學科領域，開發(fā)結構混凝土防護與修復關鍵技術，期望通過相關技術的研發(fā)，為我國地下工程混凝土結構長壽命服役提供支撐。

“地下工程的建造和運維，不僅涉及材料研發(fā)，還要考慮施工方案、運行設備等的配套，這是綜合性的復雜系統(tǒng)。我們?nèi)缃竦膭?chuàng)新性成果，就是在不斷研究-分析-解決實際工程問題的過程中演變而來的。”蘇英介紹，地下空間的作業(yè)環(huán)境復雜，團隊要經(jīng)常出入環(huán)境惡劣的工程現(xiàn)場考察，一次調(diào)研五六個小時。采集樣品后，再回到實驗室深入分析，制定解決方案，再到施工現(xiàn)場進行實驗。由此往復，團隊形成了集結構基體強化、表面防護增效、安全運維保障于一體的地下工程結構混凝土防護與修復技術體系。

針對地下工程混凝土混凝土收縮大、易開裂的問題，團隊首創(chuàng)了集減膠抗?jié)B、多重釋水補縮、溫控膨脹抗裂于一體的高強大體積混凝土抗?jié)B抗裂技術，突破了混凝土抗?jié)B與抗裂難以協(xié)同設計的技術瓶頸。應用該技術，高強大體積混凝土水泥用量降低20%的同時，氯離子滲透系數(shù)降低50%以上，裂縫降低系數(shù)達90%，有力支撐了地下工程結構的高耐久建造。

面向復雜服役環(huán)境下工程結構性能保持與提升的防護需求，團隊開發(fā)了污水處置工程、軌道交通工程、高地熱隧道工程結構混凝土高效防護系列技術，攻克了污水侵蝕表面易腐蝕、動荷載界面粘結易失效、水熱交互防護性能易劣化的重大防護難題。與既有技術相比，高耐蝕防護材料加速腐蝕后強度保有率、抗疲勞防水材料循環(huán)荷載后剝離強度均提升1倍以上，防水隔熱一體化材料抗?jié)B性提升1倍以上、導熱系數(shù)降低75%以上，有效保障了地下工程的服役安全性。

此外，面向地下工程結構檢測與修復需求，團隊率先研發(fā)出水下多模態(tài)巡檢機器人、交通隧道雷達智能檢測關鍵裝備，并開發(fā)了混凝土結構微細裂縫高滲透注漿、潮濕基面高粘結修復技術，突破了地下復雜空間、帶水作業(yè)環(huán)境下檢測與修復難的行業(yè)共性問題。與既有技術相比，智能檢測裝備檢測效率提升2倍以上，聚氨酯注漿修復材料粘度降低90%以上、基體滲透深度大于2mm，環(huán)氧樹脂修復材料潮濕基面粘結強度提升1倍以上，有效保障了地下工程穩(wěn)定運行。

目前，項目相關成果已在超大型地下綜合體、深層污水傳輸隧道、大直徑盾構隧道、高地熱隧道等80余項工程得到系統(tǒng)性的推廣應用，包括亞洲最大城市綜合體——武漢光谷廣場綜合體、國內(nèi)首條深層污水傳輸隧道——武漢大東湖深隧等工程。

湖北省技術交易所對項目評價：“項目開發(fā)了高強大體積混凝土高抗?jié)B高抗裂一體化技術，多介質(zhì)侵蝕、動荷載及高地熱等復雜服役環(huán)境下結構混凝土防護技術，高滲透聚氨酯注漿及潮濕基面高粘結環(huán)氧樹脂修復關鍵材料與應用技術。項目成果整體達到國際先進水平，其中混凝土高抗?jié)B高抗裂一體化技術達到國際領先水平?！?/p>