高溫、高濕、高鹽的近海環(huán)境，時(shí)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(xiàng)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(tuán)隊(duì)研發(fā)的近海工程混凝土耐久性定量設(shè)計(jì)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(tuán)隊(duì)成員、廣西大學(xué)教授余波介紹，據(jù)相關(guān)統(tǒng)計(jì)，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。

　　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(qiáng)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(jì)的工程結(jié)構(gòu)，遲早會“病倒”。

　　這道世界性難題，核心堵點(diǎn)在于“難以算清”——因?yàn)槿狈α炕Ｐ停途眯允冀K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(jì)參數(shù)。

　　“一定要把近?；炷恋哪途眯耘宄?”2003年，團(tuán)隊(duì)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(tuán)隊(duì)都沒干成，你們能行?”

　　質(zhì)疑聲中，團(tuán)隊(duì)扎進(jìn)海邊。他們鉆芯取樣，把混凝土塊運(yùn)回實(shí)驗(yàn)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(tuán)隊(duì)足跡遍及全球17個(gè)國家和地區(qū)的62個(gè)自然暴露實(shí)驗(yàn)站，共采集近3000組樣本，篩選出1300多組有效數(shù)據(jù)。

　　扎實(shí)的數(shù)據(jù)，消解了技術(shù)突破的阻礙。

　　第一步突破，是給環(huán)境“腐蝕力”精準(zhǔn)打分。團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)出一套計(jì)算模型，把風(fēng)速、鹽度、時(shí)間等參數(shù)，變成可計(jì)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?？绾４髽?、巨型碼頭結(jié)構(gòu)復(fù)雜，難以進(jìn)行全尺寸分析。團(tuán)隊(duì)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(jì)算效率提升了九成以上。

　　目前，這項(xiàng)技術(shù)已應(yīng)用于跨海大橋、海港碼頭、核電工程等重大項(xiàng)目中。

　　第三關(guān)，是實(shí)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(hù)層、提高混凝土標(biāo)號等方式，成本更高，也不精準(zhǔn)。團(tuán)隊(duì)研發(fā)“三參數(shù)模型”，通過對氯離子擴(kuò)散系數(shù)、保護(hù)層厚度、老化因子三個(gè)核心參數(shù)的組合計(jì)算，可精準(zhǔn)設(shè)定建筑的設(shè)計(jì)壽命。

　　最后一關(guān)，是工程服役壽命的保障。團(tuán)隊(duì)研發(fā)了混凝土結(jié)構(gòu)與材料一體化設(shè)計(jì)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(qiáng)度和耐久性的設(shè)計(jì)指標(biāo)，通過正向計(jì)算得到水泥、粉煤灰、礦渣等礦物摻合料的合理搭配，密實(shí)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(jì)集團(tuán)有限公司水運(yùn)設(shè)計(jì)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(gè)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(tuán)隊(duì)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(shí)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(xiàng)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(gè)重大項(xiàng)目，累計(jì)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。

　　(付瑋燁 顧醒航)