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學方略 謀創新 抓落實
鋼筋混凝土結構是目前近海工程應用最廣泛的結構形式，然而受腐蝕性海洋環境作用，其耐久性問題突出。在科研人員的努力下，這一困擾土木工程師多年的難題，終于找到了有效的解決方案。3月12日，廣西大學作為第一完成單位項目《近海工程結構混凝土耐久性定量設計成套關鍵技術及工程應用》，榮獲全國工程建設科學技術領域最高獎項——2023年度華夏建設科學技術獎一等獎，這在廣西還是首次。
該項目由廣西大學土木建筑工程學院楊綠峰教授主持完成。從2008年起，來自10家單位的15名成員經過長達15年的研究，形成多項原創性成果，獲授權PCT國際專利1項、國家發明專利17項、實用新型專利23項。楊綠峰表示，“陸地沿海及島礁等近海區域是我國經濟發展的重點區域。研究成果的應用，極大提升了經濟效益和環境效益。”
“鋼筋混凝土的配比不同，對其凝結硬度、環境強度都會造成影響。以往只能通過土木工程師的‘經驗’去調制配比，可若是個人經驗沒把準，就可能會導致工程還沒到設計使用年限時就出現鋼筋銹蝕、混凝土開裂剝落等耐久性劣化問題，嚴重時甚至發生結構破壞和倒塌，對人民生命財產安全造成巨大威脅。”項目團隊成員、廣西大學余波教授介紹，“這是一項世界性難題，就像人類的慢性病一樣。”
研究團隊首要解決的是傳統設計技術缺乏海洋環境腐蝕作用量化取值依據的缺陷。為此，團隊建立了包含17個國家、62個暴露站、最長暴露時間達75年的海洋混凝土野外長期暴露試驗數據庫，揭示了腐蝕性氯離子從海洋環境進入混凝土內部的傳輸機理，建立了大氣區、浪濺區、潮汐區和水下區海洋環境下混凝土表面氯離子濃度的多因素量化模型，進而構建了海洋環境腐蝕作用的量化指標體系。
如何提升混凝土的耐久性，實現“強度與耐久性并重”？針對傳統耐久性分析技術難以高效準確分析大型復雜混凝土結構中腐蝕性物質傳輸過程和濃度分布規律的難題，團隊研究提出了混凝土中氯離子擴散場補償理論，首創了綜合考慮擴散維數和幾何形狀的大型復雜混凝土結構耐久性控制區模型，進而提出了大型復雜混凝土結構耐久性定量分析的高效高精度方法。
在此基礎上，團隊在國內外率先研發出基于三參數模型的混凝土結構耐久性定量設計技術。針對傳統技術難以量化分析確定礦物摻合料摻量，容易造成水膠比過小、強度等級過高等問題，又率先研發出兼顧強度與耐久性要求的混凝土配合比設計技術，從而確保所制備的混凝土能夠同時滿足結構承載力和服役壽命要求。此外，利用粉煤灰、礦渣等工業廢料替代部分水泥，合理降低工程成本，有助于減少碳排放量。
由中國工程院院士、全國勘察設計大師等知名專家組成的鑒定委員會一致認為：“該項目建立了近海工程結構混凝土耐久性定量設計理論體系，并在實際工程中得到很好的應用，成果達到國際領先水平。”
該成果具有廣闊的工程應用前景，已在中國、斯里蘭卡、印度尼西亞、喀麥隆、坦桑尼亞等“一帶一路”共建國家推廣應用，涉及建筑、橋梁、海港、碼頭、核電、地鐵、市政等領域35個重大工程項目。依托該成果編制的工程建設國家標準《海岸工程混凝土結構技術標準》，為“一帶一路”基礎設施互聯互通、中國—東盟海洋合作和西部陸海新通道、中國自由貿易試驗區建設等提供了關鍵技術保障。
