我國既有建筑物及構筑物存量巨大且發展迅速，現存民用建筑近700億平方米，橋梁45萬座，高鐵營業里程2.9萬公里以上，公路總里程484.65萬公里，全國港口擁有萬噸級及以上泊位2444個，民用航空機場235個，各類水庫98795座，其中大型水庫732座，各類防堤30.6萬公里，水閘10萬余座。

縱觀世界各國建筑業發展趨勢，建筑行業發展分為三大歷史階段：大規模新建階段——新建與維修改造并重階段——舊建筑改造維修加固為主階段。

歐美國家自上世紀60年代就進入了大規模加固改造階段，而我國目前已經進入新建與維修并重的歷史發展階段。近年來，建筑檢測鑒定與修復加固行業隨之興起并蓬勃發展，成為國民經濟發展的支柱產業。

中國建筑材料科學研究總院中建材中巖科技有限公司(以下簡稱中巖科技)，是中國特種工程材料研究及應用的發源地。近年來，中巖科技工程防護修復與加固的團隊就像一把鑰匙，解決了一個又一個關鍵技術問題，為各類工程的安全運行保駕護航。

3小時維保窗口護航高鐵安全

自2008年奧運會前夕中國首條350公里時速的京津城際鐵路開通以來，我國高鐵已完成了四橫四縱的建設，加快向八橫八縱網絡邁進。

從跟跑、并跑到領跑世界，中國高鐵也成為我國在國際上的一張靚麗名片。

然而，高速鐵路實現350公里的中國速度背后，是數以萬計科技工作者和工務人員的不懈奮斗，是無數創新技術的集中體現。

高速鐵路具有高平順性、高穩定性、高耐久性的特點，穩定平順的道床結構是實現高鐵速度的前提，對道床結構的維修保養是確保其百年設計壽命必不可少的一環。

高速鐵路使用的是鋼筋混凝土縱向連續的道床結構，在溫差作用、1000赫茲高頻動荷載、凍融循環、腐蝕性環境等因素的綜合作用下，持續穩定的道床結構離不開必要的防護措施、大量的例行巡檢工作和日常維修保養工作。然而，由于我國幅員遼闊、列車營運時間很長，每天留給巡檢和維保的時間“窗口”僅有夜間3—5小時，除去上下線時間，每天的工作時間僅約1.5—3小時。

快速搶修成為高鐵維保的日常，對材料、機具、工效也提出了較工民建和公路工程更為嚴苛的要求。

2017年，某高鐵部分路段道床結構底座板出現了較嚴重的混凝土開裂，可能引起混凝土脫落，影響行車安全。且病害發展速度較快，如不盡快修復，可能引起更大范圍的混凝土開裂。經調研發現，該路段施工過程中存在保護層厚度不足及反水坡坡度不足的問題，但加高其混凝土保護層會使上部結構無法排水，傳統的混凝土置換法已無法滿足該工程需求。

受高鐵某工務處及工務段的委托，中巖科技開展了相關修補材料的研究及技術方案的制定工作，最終通過采用自研的快速固化型環氧基混凝土損傷修補材料(以下簡稱修補料)解決了該工程問題。該材料具有良好的界面粘接力和防水性能，可以避免材料二次脫落，提高結構防水性能、避免底座板混凝土在保護層厚度不足時引起進一步凍融破壞。經權威檢測機構鑒定，試驗結果表明，1 厘米修補料的承載能力與4厘米砂漿承載力相當，可以實現在不增加結構厚度的前提下，恢復底座板的結構承載力。

經過長時間的論證考察，為避免病害進一步加劇，2017年冬季，該方案正式實施。

然而，接近零下的施工溫度與試驗環境溫度相去甚遠，材料固化時間大大延長，在適當加快材料固化速度的前提下，改進施工工藝迫在眉睫。

中巖科技組織技術力量，在短時間內研發了智能溫控模板。該模板不僅提高了材料固化階段的溫度、縮短了材料固化時間，而且可實現材料固化后降溫階段溫度不迅速下降，有效避免了材料高溫固化、拆除模板時溫差過大引起的溫度裂縫。目前該工程已穩定運行兩年有余。

為地鐵“關鍵塊”修復加固

高鐵是人們差旅的好伴侶，而穿行于城市中的地鐵軌道交通則與多數人的日常生活息息相關。

截至2018年底，共有35個城市開通城軌交通運營線路185條，運營線路總長度5761.4公里，其中地下線占比63.2%、道面線占比14.4%、高架線占比22.4%。

地鐵具有節約土地資源、節約能源、通勤效率高等優勢，但也存在建設周期長、造價高、防水災難度大等缺點。由于大部分地鐵屬于地下工程，雖然建設之初在防水和排水設計上會開展大量工作，但在地質基礎條件不理想、長期動荷載、雜散電流等因素作用和影響下，部分路段依然會出現混凝土裂縫及滲漏水的情況。

地鐵盾構施工采取混凝土預制管片拼接為圓形隧道的技術，施工過程中受盾構機抬頭等因素影響，部分K塊(Key block，也稱關鍵塊，是環形拼接過程最后插入的一塊)會出現隱性裂縫。經過長期運營，裂縫逐漸擴展，存在小混凝土塊脫落風險。

地鐵工程與高速鐵路相似，均是天窗維修養護制度，可使用高鐵相關修復材料及技術實現修復。但不同于高鐵，地鐵工程K塊通常處于隧道管片側墻或頂部，屬于高空作業。嚴格的天窗時間限制、簡單的腳手架工藝不能滿足修復需求，頂部作業對材料的流掛性提出了更高要求。特別是側墻作業時軌道升降車無法到達作業部位，只能被迫使用斜向腳手架，然而，腳手架的穩定性和工人的人身安全又成為管理者時刻牽掛的心病。

地鐵工程的另一種病害是滲漏水。由于地質條件不同、連接處應力集中等原因，不同結構形式的連接處是滲漏水較嚴重的區域和部位。

滲漏水治理通常采用修復與引排相結合的方法，使用堵漏材料進行封堵止漏、加設排水設施對水進行引流。

傳統封堵材料分為兩類，一類是發泡聚氨酯材料，該材料強度很低，僅限于臨時封堵，不可用于補強修復，另一類是特種水泥堵漏材料，該材料反應速度快，但在有水環境下會持續膨脹，需要堵漏后拆除方能進行下一步施工。但兩類材料均不能實現對裂縫的補強修復、不能實現兩種結構形式的有效連接。

依托某地鐵工程，中巖科技開展了相關材料的研發和應用研究。這是對高鐵修復工程材料的進一步拓展。環氧基灌漿材料及修補材料被應用于干燥裂縫修復和干燥基面粘接的可靠性已被工程界廣泛認可，但潮濕基面的粘接性能會大打折扣。

科研人員通過對固化劑進行改性，提高其對混凝土界面的浸潤性，將潮濕界面處的水分擠走，實現與混凝土的可靠粘接。該產品被應用于隧道工程、水利工程、水下樁基墩柱等修復加固領域，不僅解決潮濕及水下混凝土的粘接修復問題，也成為海工工程腐蝕防護一把利劍。

中巖科技防護修復與加固團隊以水下固化環氧樹脂為基礎，開發了水下環氧灌漿料，該產品被應用于水下玻纖套筒加固技術。玻纖套筒技術以玻纖套筒為模板，采用水下自密實可固化的環氧樹脂灌漿材料實現模板與混凝土基面間的有效粘接，方法簡單有效，可以避免二次腐蝕破壞，具有很好的推廣和應用價值。

防患于未然科普任重道遠

美國學者用“五倍定律”形象地形容了防護對建筑耐久性的重要性，該理論的主要內涵是：新建項目在鋼筋銹蝕防護方面，每節省1美元，則發現鋼筋銹蝕時需多追加5美元防護費用，混凝土開裂時需多追加25美元維護費用，嚴重破壞時則需多追加125美元維護費用。這一可怕的放大效應，使得各國政府投入大量資金用于鋼筋混凝土結構的耐久性與加固研究。

重建設、輕維護。目前，在工程建設方面，我國各部門各單位投入大量精力、物力，但工程的日常維護水平較低，且往往將有限的維護資金用于嚴重工程問題的修復加固，忽略了防患于未然以及防微杜漸的重要性。

對鋼筋混凝土腐蝕防護，工程人員通常采用涂層防腐的方法，將混凝土與腐蝕性介質進行隔離。

近年來，工程及科研人員發現，混凝土為多孔吸水材質，其與基礎、河流、海水接觸的環境下，無法將混凝土與水或腐蝕性介質完全隔離。混凝土中水分在環境溫差作用下無法排除，導致腐蝕防護層脫空、脫落、最終導致防護失效。

基本不改變混凝土外觀的呼吸型產品被認為是混凝土防護更為理想的選擇，目前也被廣泛應用于清水混凝土防護工程。

但中巖科技副總經理王健坦言，技術推廣過程中，也曾遇到“涂料起碼能看見，這個看不到”這樣讓人啼笑皆非的境況。“科研人員的責任不僅僅是推動科技的進步，科學普及更是任重道遠。”(朱玉雪)

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