“抗腐防变”，这种新材料新技术够“硬核”

2018年10月23日开通的粤港澳大桥连接了香港、澳门和珠海，全长约55公里，被业界誉为桥梁界的“珠穆朗玛峰”。作为一座跨海大桥，海洋气候高盐高湿的特点，对建筑材料有着极高的要求。

桂林理工大学材料科学工程学院教授刘荣进

海水中有很高的氯离子的含量，氯离子会对混凝土中的钢筋有一个很强的锈蚀作用，这种锈蚀会导致混凝土开裂，大大缩短混凝土材料和混凝土结构的寿命。

海洋中，还有温差、盐雾、海浪冲磨、干湿循环等复杂环境，会进一步锈蚀胀裂破坏混凝土结构，从而降低混凝土强度，导致材料失效，造成严重后果。解决这一难题的关键在于，研发出适应海洋气候的高抗蚀建筑材料。桂林理工大学材料科学工程学院在这一领域已经走在了前面。

桂林理工大学材料科学工程学院博士赵艳荣

这是水泥水化产物放大5000倍的形貌图，由这些图片我们可以看出，水泥腐蚀前后，它的形貌结构包括一些产物发生了哪些变化，有些什么新物象生成，哪些物象被溶解或者哪些物象消失了，由此我们可以判断它的腐蚀性的好坏。

研发高抗蚀建筑材料，一种思路就是，让水泥更加密实，再给钢筋穿上“外衣”，从而阻止海水中氯离子和硫酸根离子的侵蚀。科研人员经过研究发现，高铁低钙水泥混凝土的结构强度比普通水泥混凝土高出一截。

接下来如何给钢筋穿上“外衣”呢？这就要在钢筋涂层上做文章了。这种特制的抗蚀粉末通过静电涂层工艺，可以在钢筋表面形成保护膜，从而有效阻隔海水中氯离子对钢筋的腐蚀。如此双管齐下，海洋建筑工程的性能和使用寿命得以大为提升。

桂林理工大学土木与建筑工程学院教授陈平

海洋工程建设中，包括码头、桥梁、机场等，我们这种材料就会起到特殊的用途，现在我们这个材料已经应用到大藤峡水电站，还有广西防城港核电站等，下一步我们还要用到北海的跨海大桥，我们研发的这个海工材料将会大大助力我们国家的经济发展、海洋经济的发展。

在建筑领域，除了找寻研发高抗蚀性材料，及时探寻发现腐蚀疲劳隐患，也是一个重要课题。2019年10月1日，台湾宜兰南方澳跨海大桥发生坍塌事故，导致三艘渔船被压垮，6人重伤，4人轻伤，5人失联。事后调查发现，大桥坍塌是因桥梁拉索被腐蚀产生疲劳断裂所导致。桥梁拉索是拱桥、悬索桥等索承结构的关键传力构件，是桥梁的生命线，其耐久性与可靠性直接关系到桥梁的安全运行与使用寿命。

广西汉西鸣科技有限责任公司副总经理黄家柱

我身边这个就是传统的压力环传感器，它就是目前常用在桥梁拉索上面监测索力的一种传感器，在恶劣的使用环境和恶劣的天气下，对它的长期监测影响很大。

传统的拉索受力监测方法由于外挂传感器本身存在各种不足，很难组成在线监测系统进行可靠监测。为保险起见，很多桥梁的拉索会在使用寿命时限前被提早更换，这不仅造成资源浪费，也增加了桥梁的管护成本。

那么，如何才能科学有效地监测桥梁拉索的状态呢？来自桂林理工大学的科研团队苦心研究，终于找到了创新升级的方向。

桂林理工大学土木与建筑工程学院教授覃荷瑛

传感光纤是由两部分组成，一个是光纤，还有一个是光纤上面的光栅。光纤特别能够抗拉力，很强的拉力它都拉不断的。我们就把这个光纤嵌到桥梁拉索中去，能够解决我们现在遇到的最大难题

此外，光纤光栅传感器还有抗电磁干扰、耐腐蚀、化学性能稳定、传输及熔接损耗小、体积小、重量轻、传输容量大、电绝缘性能好等优点，把刻有传感光栅的光纤和钢绞线的中心丝进行耦合，这样的钢绞线就可以制成自感知的桥梁智慧拉索，其内部的光纤光栅通过光传输数据，实现受力和传感一体化，精准监测拉索内部受力状态。可以说是，四两拨千斤。经过半年的攻坚克难，桂林理工大学的科研团队终于可以让光纤光栅跟踪监测到钢绞线临近屈服甚至断裂的时刻，这个技术在国内也是首次能够做到这一点。

桂林理工大学土木与建筑工程学院研究生刘丰荣

我们的智慧拉索，它是通过光信号采集的数据，然后通过我们现场布置的采集仪，将现场的光信号传输到云端数据库，之后我们在客户数据段进行分析，然后再展现给业主和管理部门，他们就可以一目了然地了解桥梁的安全情况。我们也可以随时随地通过我们的手机端、包括我们的电脑端对桥梁的状态进行查询。

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