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(jié)構(gòu)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(hù)材料易失效、病害檢測與修復(fù)難的行業(yè)共性問題。湖北工業(yè)大學(xué)蘇英教授團(tuán)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(jié)構(gòu)混凝土防護(hù)與修復(fù)關(guān)鍵技術(shù)”，近日獲湖北省科技進(jìn)步一等獎。
“建筑地下結(jié)構(gòu)部分與上部結(jié)構(gòu)不同，屬于隱蔽工程，長期處于復(fù)雜服役環(huán)境。一旦出現(xiàn)結(jié)構(gòu)開裂、會對建筑結(jié)構(gòu)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?！碧K英說，她2006年入職湖北工業(yè)大學(xué)后，就組建了防水工程交叉學(xué)科團(tuán)隊，帶領(lǐng)團(tuán)隊深耕工程與材料交叉學(xué)科領(lǐng)域，開發(fā)結(jié)構(gòu)混凝土防護(hù)與修復(fù)關(guān)鍵技術(shù)，期望通過相關(guān)技術(shù)的研發(fā)，為我國地下工程混凝土結(jié)構(gòu)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(shè)備等的配套，這是綜合性的復(fù)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(fù)雜，團(tuán)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(jìn)行實驗。由此往復(fù)，團(tuán)隊形成了集結(jié)構(gòu)基體強化、表面防護(hù)增效、安全運維保障于一體的地下工程結(jié)構(gòu)混凝土防護(hù)與修復(fù)技術(shù)體系。
針對地下工程混凝土混凝土收縮大、易開裂的問題，團(tuán)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(shù)，突破了混凝土抗?jié)B與抗裂難以協(xié)同設(shè)計的技術(shù)瓶頸。應(yīng)用該技術(shù)，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(dá)90%，有力支撐了地下工程結(jié)構(gòu)的高耐久建造。
面向復(fù)雜服役環(huán)境下工程結(jié)構(gòu)性能保持與提升的防護(hù)需求，團(tuán)隊開發(fā)了污水處置工程、軌道交通工程、高地?zé)崴淼拦こ探Y(jié)構(gòu)混凝土高效防護(hù)系列技術(shù)，攻克了污水侵蝕表面易腐蝕、動荷載界面粘結(jié)易失效、水熱交互防護(hù)性能易劣化的重大防護(hù)難題。與既有技術(shù)相比，高耐蝕防護(hù)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(dǎo)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(jié)構(gòu)檢測與修復(fù)需求，團(tuán)隊率先研發(fā)出水下多模態(tài)巡檢機器人、交通隧道雷達(dá)智能檢測關(guān)鍵裝備，并開發(fā)了混凝土結(jié)構(gòu)微細(xì)裂縫高滲透注漿、潮濕基面高粘結(jié)修復(fù)技術(shù)，突破了地下復(fù)雜空間、帶水作業(yè)環(huán)境下檢測與修復(fù)難的行業(yè)共性問題。與既有技術(shù)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(fù)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(fù)材料潮濕基面粘結(jié)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(guān)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(gòu)隧道、高地?zé)崴淼赖?0余項工程得到系統(tǒng)性的推廣應(yīng)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(shù)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(shù)，多介質(zhì)侵蝕、動荷載及高地?zé)岬葟?fù)雜服役環(huán)境下結(jié)構(gòu)混凝土防護(hù)技術(shù)，高滲透聚氨酯注漿及潮濕基面高粘結(jié)環(huán)氧樹脂修復(fù)關(guān)鍵材料與應(yīng)用技術(shù)。項目成果整體達(dá)到國際先進(jìn)水平，其中混凝土高抗?jié)B高抗裂一體化技術(shù)達(dá)到國際領(lǐng)先水平?！?/p>
