杭州湾潮声如雷,世界级跨海工程桥墩旁,首台国产湿喷机正喷出灰白色的超高性能混凝土(UHPC)浆体,在桥墩表面凝结成坚硬耐腐蚀的防护层。“这是中交二航局自主研发的喷射超高性能混凝土,破解了困扰行业十余年的防护难题,给大桥混凝土湿接头穿上了‘铠甲’。”技术负责人陈飞翔指着桥墩介绍道。
中交二航局承建的杭州湾跨海大桥,全长36公里,在中引桥及南引桥水中低墩区采用预制矩形空心墩结构,承台与桥墩采用混凝土湿接头连接。全桥湿接头多达452个,这些湿接头多位于浪花飞溅区,承受着高湿高盐的海洋环境腐蚀、潮汐泥沙日复一日的持续冲刷、日均数万次重载交通带来的结构性疲劳三重考验。此前,普遍采用有机涂层对湿接头进行防护,防护层往往3至5年便出现开裂剥落,单次维修成本高达几百万余元,效率低下。若放任防护层失效,大桥安全性将受到威胁。

面对这一行业痛点,技术团队决心另辟蹊径,采用UHPC来解决这个问题。普通混凝土设计寿命为50年,而UHPC的耐久性是其5-10倍。然而,杭州湾桥位处一日两潮,潮位低于3米的施工窗口仅5-5.5小时,扣除设备人员进出场时间后,实际作业时间只有2.5小时。传统UHPC施工需依赖模板支设,1-2天才能达到拆模强度,完全无法适应这种施工条件。
某次UHPC国际研讨会上,法国公司展示的喷射UHPC让人眼前一亮,这种喷射UHPC与传统UHPC相比具备明显的优势,不用支模、30分钟初凝、与基体粘结强度提升了3倍。可是当陈飞翔试图深入交流时,对方以“商业机密”为由拒绝透露核心参数。
“技术买不来、求不来,只能靠自己造!”在项目讨论上,陈飞翔指着UHPC国际研讨会资料斩钉截铁地说。在初期实验室试验中,UHPC在喷射时浆体刚触及接触面便轰然坠落,根本无法形成有效附着。团队成员们守在试验台前,记录着每一次失败的数据,他们的心也跟着沉了下去。直到某次混凝土行业展会上,陈飞翔看到3D打印混凝土,利用自身的粘聚力,像挤出的牙膏一样稳稳地堆叠在一起,他突然灵光一闪,如果借鉴3D打印混凝土的参数,或许能解决UHPC的附着性问题。

在查阅大量文献后,团队发现3D打印混凝土的粘聚力关键在于其独特的流变剂。于是,陈飞翔带领团队尝试研发新型流变剂,经过数百次配方调整、无数次失败与重来,当在显微镜下观察到流变剂与UHPC浆体颗粒形成关联网络时,实验室里终于爆发出久违的欢呼,新型流变剂赋予了UHPC“壁虎脚”般的瞬间吸附力。
喷射UHPC浆体黏稠度极高,导致常规湿喷机频繁堵管,根本无法满足均匀、连续喷射的施工要求。团队拆解三台湿喷机进行深度改造,通过缩短摆缸间隙、提高泵送压力、管路设置为连续变径、高压气流进气位置优化等一系列改造方案,最终实现浆体如扇形雾幕般均匀喷射。
在杭州湾施工现场,UHPC从30公里外的拌合站出发到材料凝结硬化形成有效防护,这一整套流程在常规施工中需要8小时以上。但杭州湾的潮汐不等人,整套流程必须在施工窗口期一次完成。陈飞翔团队对照历年潮汐表进行了上百次沙盘推演和全流程实战演练,最终建立起一套高度协同的“材料精准拌合-高效海上运输-稳定高精度泵送-快速现场喷射与即时养护”闭环施工体系,将时间精准压缩到2.5小时以内。
2024年8月,杭州湾E21桥墩施工现场,随着指令下达,新型UHPC浆体以每分钟30升的流量均匀覆盖基面,10分钟内初凝成型。潮水漫过新防护层又缓缓退去,银灰色铠甲岿然不动,光洁如新。后续严格的实验室检测数据令人振奋,28天抗压强度达149.2兆帕,耐久性提升5倍以上。
晨曦微亮,海天一色。陈飞翔望着穿上全新“铠甲”的E21桥墩,语气沉静而自豪:“这套技术体系未来可推广至更多世界级工程,让中国桥梁的‘长寿基因’代代相传。”潮水再次涌来时,杭州湾跨海大桥这座超级工程已做好迎接百年风浪的准备。(来源:中交二航局)
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