宁波市工程结构性能提升重点实验室

宁波市工程结构性能提升重点实验室

一、成立背景

宁波市工程结构性能提升重点实验室成立于2016年1月，由浙江大学宁波理工学院协同宁波市杭州湾大桥发展有限公司、浙江省二建建设集团有限公司、宁波高新区围海工程技术开发有限公司、中淳高科桩业股份有限公司、宁波公路市政设计有限公司等企业研究力量组建。工程结构全寿命安全、可靠、高效运营是确保社会可持续发展的关键，工程结构服役性能提升是重要的技术保障措施。保障沿海工程结构安全性与可持续发展一直以来都是国内外土木工程结构和材料领域共同关注的热点问题。宁波市工程结构性能提升重点实验室搭建产学研联合创新平台，吸引国内外高层次科技人才，解决宁波市工程结构服役性能提升的关键技术问题，提高宁波市土木工程行业科技综合水平，服务区域经济与社会发展，促进宁波市土木工程结构安全与可持续发展。

图1 浙江沿海地区的典型工程结构病害

二、重点研究方向

紧密结合宁波地区社会发展的需要，实验室主要围绕以下4个特色方向开展研究。

1）工程结构延寿提升技术：沿海工程结构特别是钢筋混凝土结构，受海洋环境（氯盐侵蚀）影响显著，需要开发新型钢筋混凝土延寿技术，确保工程结构的使用寿命。

2）工程结构疲劳及动力灾变控制技术：港口城市的工程结构长期处于重载环境下运营，同时受到灾害性强台风作用，需要针对性的开展工程结构疲劳与动力灾变控制技术。

3）工程结构地基变形机理与控制：宁波市城市化建设快速推进使得工程向岩土环境复杂的地区扩展，软土的固结流变特性会影响工程服役安全，需研究工程结构地基变形机理与控制。

4）工程结构性能提升功能材料开发：结构服役性能与建筑材料密切相关，需针对宁波市工程结构服役环境特点，研发专用于抗海水侵蚀、抗盐类侵蚀、淤泥固化、电迁型阻锈剂等复合增强功能材料，提升结构服役性能。

图2 重点研究方向

三、重大试验设备

宁波市工程结构性能提升重点实验室针对工程结构性能退化特征，构建了工程结构疲劳和耐久性的特色研究平台和高端试验设备，如电液式脉动疲劳试验机、加载式多功能气候模拟试验箱、25吨电液伺服疲劳试验机、SM130G光纤光栅解调仪等，在国内外首次实现了疲劳和耐久性协同实验。

四、重大科研成果

1）杭州湾大桥混凝土结构耐久性监测

浙江大学宁波理工学院、浙江大学、Queen’s University of Belfast合作研发了一套混凝土耐久性实时监测系统，能够测量钢筋段腐蚀各阶段电学参数，同时测量表层混凝土的水分、有害离子浓度及湿气迁移，可实现杭州湾跨海大桥的混凝土长期耐久性监测，能实时为杭州湾跨海大桥提供意义重大的监测数据。

图6  杭州湾大桥工程应用

2）基于双向电迁的沿海工程结构耐久性提升技术

混凝土结构是土木工程中应用最为普遍的结构形式，而环境作用引起的钢筋腐蚀已被国内外视为其耐久性的最主要“顽疾”，仅2014年我国土木工程领域因腐蚀造成的损失就高达1000亿元。如何提升混凝土结构耐久性已成为本领域迫切需要解决的世界性难题。宁波市工程结构性能提升重点实验室发明了基于电化学方法的双向电迁耐久性提升技术，在除氯阻锈协同作用、耐久性极限状态界定和提升效果评估等方面取得了重大突破，形成了系列自主知识产权与耐久性提升成套装置，实现了一次双向电迁作用延长混凝土结构使用寿命约20年。

图7双向电迁技术成套装置

3）废弃混凝土全再生利用及功能化建材制备关键技术

水泥混凝土作为最大宗的人造材料，其对自然资源的占用及对环境造成的负面影响引发了可持续发展问题的讨论。随着砂石材料的不断开采，造成天然资源趋于枯竭；与此同时，伴随着大规模基础设施建设的开展，拆旧建新工程产生的废弃混凝土数量迅速增加，对生态环境造成巨大的威胁。宁波市工程结构性能提升重点实验室以废弃混凝土功能化全再生利用为研究目标，开发出一系列技术与产品，成功实现了研究成果转化，拓宽了废弃混凝土资源化利用，对实现资源、环境的可持续发展起到积极的推动作用，取得显著的经济效益与社会效益。

图8废弃混凝土全再生利用成套工艺

4）滨海深厚软土路堤工程特性与关键技术

开展了浙江省滨海深厚软黏土工程特性、滨海路堤地基处理方法与关键技术、泡沫混凝土耐久性及其在滨海路堤工程实用性三方面的研究，针对海涂路堤的沉降变形特性、海涂路堤填筑的稳定控制、海涂浅层地基处理关键技术开发、傍山海涂高路堤填筑、海堤型路基防冲刷、穿越老海堤路段地基处理过渡技术、海涂路堤两侧邻近构筑物建设对疏港公路的影响等关键技术难题，提出了相应的技术解决措施。基于本项目研究及应用成果，编制了浙江省规范两部（《公路软土地基路堤设计规范DB 33/T 904-2013》、《公路工程泡沫混凝土应用技术规范DB33/T 996-2015》），为类似工程提供技术指导。

图8滨海深厚软土路堤处理关键技术成套成果