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(huán)境作用，其耐久性問(wèn)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(xué)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(guān)鍵技術(shù)及工程應用》，榮獲全國工程建設科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域最高獎項——2023年度華夏建設科學(xué)技術(shù)獎一等獎，這在廣西還是首次。

　　該項目由廣西大學(xué)土木建筑工程學(xué)院楊綠峰教授主持完成。從2008年起，來(lái)自10家單位的15名成員經(jīng)過(guò)長(cháng)達15年的研究，形成多項原創(chuàng )性成果，獲授權PCT國際專(zhuān)利1項、國家發(fā)明專(zhuān)利17項、實(shí)用新型專(zhuān)利23項。楊綠峰表示，“陸地沿海及島礁等近海區域是我國經(jīng)濟發(fā)展和國防工程建設的重點(diǎn)區域。研究成果的應用，極大提升了經(jīng)濟效益和環(huán)境效益。”

　　“鋼筋混凝土的配比不同，對其凝結硬度、環(huán)境強度都會(huì )造成影響。以往只能通過(guò)土木工程師的‘經(jīng)驗’去調制配比，可若是個(gè)人經(jīng)驗沒(méi)把準，就可能會(huì )導致工程還沒(méi)到設計使用年限時(shí)就出現鋼筋銹蝕、混凝土開(kāi)裂剝落等耐久性劣化問(wèn)題，嚴重時(shí)甚至發(fā)生結構破壞和倒塌，對人民生命財產(chǎn)安全造成巨大威脅。”項目團隊成員、廣西大學(xué)余波教授介紹，“這是一項世界性難題，就像人類(lèi)的慢性病一樣。”

　　研究團隊首要解決的是傳統設計技術(shù)缺乏海洋環(huán)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(gè)國家、62個(gè)暴露站、最長(cháng)暴露時(shí)間達75年的海洋混凝土野外長(cháng)期暴露試驗數據庫，揭示了腐蝕性氯離子從海洋環(huán)境進(jìn)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(huán)境下混凝土表面氯離子濃度的多因素量化模型，進(jìn)而構建了海洋環(huán)境腐蝕作用的量化指標體系。

　　如何提升混凝土的耐久性，實(shí)現“強度與耐久性并重”?針對傳統耐久性分析技術(shù)難以高效準確分析大型復雜混凝土結構中腐蝕性物質(zhì)傳輸過(guò)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(chǎng)補償理論，首創(chuàng )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(jìn)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(fā)出基于三參數模型的混凝土結構耐久性定量設計技術(shù)。針對傳統技術(shù)難以量化分析確定礦物摻合料摻量，容易造成水膠比過(guò)小、強度等級過(guò)高等問(wèn)題，又率先研發(fā)出兼顧強度與耐久性要求的混凝土配合比設計技術(shù)，從而確保所制備的混凝土能夠同時(shí)滿(mǎn)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(yè)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(zhuān)家組成的鑒定委員會(huì )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(shí)際工程中得到很好的應用，成果達到國際領(lǐng)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(lǐng)域35個(gè)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(shù)標準》，為“一帶一路”基礎設施互聯(lián)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(guān)鍵技術(shù)保障。

　　(劉 琴 賈琦艷)