截至2024年底，中国高速公路总里程已突破17.7万公里，稳居世界首位。与此同时，服役超过20年的基础设施正快速进入维护高峰期，特别是在滨海高盐、高湿、强紫外线耦合作用的严酷环境中，混凝土结构的开裂、钢筋锈蚀、钢结构疲劳等问题日益突出，如何实现基础设施的长效安全服役已成为关乎公共安全与经济效益的重大挑战。

传统“出现病害—被动维修”的模式，不仅成本高昂、影响正常运营，更潜藏着难以预估的安全风险。在这一背景下，中国科学院宁波材料技术与工程研究所薛群基院士、王立平研究员团队，依托海洋关键材料全国重点实验室，从材料设计源头出发，历时十余年攻关，成功构建了一套覆盖“材料防护—结构修复—智能监控—寿命评估”全链条的滨海基础设施长效安全防护整体解决方案，为破解这一世界性难题提供了中国方案。

一、行业痛点：从“年年修”到“修不完”的困局

在滨海环境中，盐雾中的氯离子渗透、干湿循环作用、浪溅区侵蚀、微生物附着等多因素耦合，对钢筋混凝土和钢结构造成持续性破坏。尤其对于已服役多年的在役工程，传统防护手段面临三大困境：

困境一：混凝土微裂纹成为“隐形杀手”

混凝土微裂纹是腐蚀介质入侵的主要通道。硅烷浸渍等传统手段无法应对，发达国家经验表明，涂层的“裂缝追随性”是决定防护效果的关键指标，美、日等国已建立相应标准体系。然而，国内因核心树脂创制相对滞后，长期忽视这一关键性能，导致许多涂层在混凝土开裂后迅速失效，防护形同虚设。

困境二：钢结构维护陷入“表面处理困局”

滨海钢结构的维护常面临难以彻底除锈的难题。传统工艺要求达到Sa2.5级以上的表面处理等级，在实际维护中几乎无法实现。而市场上常见的低表面处理产品效果有限，“年年锈、年年修”的恶性循环不仅耗费巨资，更埋下严重安全隐患。

困境三：“看不见的风险”最为致命

基础设施的劣化是一个渐进过程，传统的人工巡检难以及时发现内部腐蚀、微裂纹扩展等隐蔽问题。往往是结构出现明显损伤时才进行干预，错过了最佳维护时机，甚至酿成安全事故。

二、技术突破：三大创新构建“主动防护”体系

针对上述行业痛点，研究团队从分子设计、材料创制、系统集成三个层面进行了系统性创新：

突破一：三大“主动防护”涂层体系——构筑分子级防线

1.高裂缝追随型自修复混凝土防护涂层：赋予混凝土“生命体征”

该技术突破传统涂层刚性防护理念，通过独特的分子结构设计，使涂层具备类似皮肤的弹性和自修复能力：

·深层渗透封堵技术：研发的高渗透性封闭底漆能够像“毛细血管”般深入混凝土内部，特有的氯离子原位化学反应固化和毛细微孔物理封堵的“双管齐下”方式，在混凝土内部形成致密防护层，将氯离子渗透率降低90%以上。

·智能裂缝追随机制：通过精确调控长链固化剂与刚性环氧预聚体的比例与结构，使涂层在保持高附着力的同时，具备优异的柔韧性。当混凝土基体产生宽度不超过0.5毫米的微裂纹时，涂层能够随之延展而不破裂，持续保持防护完整性。

·工程验证：于2024年10月通过权威科技成果鉴定，被认定为达到“国际领先水平”，截至2025年6月，该技术应用面积超120万平方米，并于2025年1月荣获中国腐蚀与防护学会科技进步奖一等奖。2025年12月获浙江省工程科技创新十大案例提名奖。

2.超耐候抗盐碱防腐面漆：打造“十年如新”的表面防护

针对传统丙烯酸树脂易老化、粉化的短板，团队创新性地利用廉价XX单体的“空间位阻构筑盾牌效应”阻断紫外线对酯键的辐照，有效提升丙烯酸的耐候性。

·分子级防护设计：在树脂分子链中引入大体积叔碳侧基，形成立体空间屏障，有效阻隔紫外线（波长290-400nm）穿透和氧气渗透，从根本上抑制了酯键的光氧化降解过程。

·多功能一体化：在实现超耐候性（通过ISO12944-9C5-M海洋环境等级认证，人工加速老化测试超过6000小时）的同时，结合涂层防涂鸦、自清洁、抗静电吸附等功能，大幅降低维护清洁成本。

3.新一代低表面处理转锈防腐涂层：破解“带锈涂装”世界难题
针对钢结构维护中表面处理不彻底的行业痛点，团队突破了传统酸蚀转化技术的局限：

·“转锈—缓蚀—附着力逆增强”一体化技术：开发的新型活性成分能与稳固锈层（Fe3O4/α-FeOOH）发生配位反应，在转化锈层的同时，与基体形成强化学键合，实现“附着力逆增强”——即在适度锈蚀表面获得比洁净表面更高的附着力（最高拉拔强度可达15MPa）。

·施工革命性突破：允许在保留St2级（手工除锈）甚至部分St3级表面的钢结构上直接施工，将表面处理成本降低60%以上，施工效率提升3倍，特别适合在役钢结构的快速维护。

突破二：涂层、阴极保护与补强修复技术联用——构建立体防护网络

对于已出现锈胀裂缝、保护层剥落等结构性损伤的构件，单一涂层防护已力不从心。团队创新性地将高性能涂层体系与电化学防护、结构修复技术深度融合：

1.阴极保护协同涂层防护技术

·智能化电位调控：研发的可植入式参比电极与恒电位仪联动系统，能够实时监测并调控混凝土内钢筋的电位，使其维持在-0.85至-1.1V（vs.CSE）的最佳保护区间。

·涂层—阴保兼容设计：专门开发了与阴极保护系统兼容的高导电率涂层体系，避免传统涂层因绝缘导致的“屏蔽效应”，确保保护电流均匀分布。

2.结构性修复与功能恢复技术

·锈胀裂缝修复体系：针对已锈胀开裂的混凝土，采用钢筋补强后预应力碳纤维板（CFRP）加固与渗透性修复砂浆相结合的方式，在恢复结构承载力的同时，通过嵌入式阴极保护和防护涂层，为钢筋提供长期保护。

·界面增强技术：通过表面粗糙化处理与界面剂的协同使用，确保新旧混凝土界面粘结强度不低于本体混凝土的90%。

突破三：智能在线监测与预警系统——赋予基础设施“数字生命”

最革命性的突破在于为物理防护系统装上了“智慧大脑”。团队自主研发的基础设施智能健康监测系统（IIHMS），实现了从“人工巡检”到“智能感知”的跨越：

1.多参数实时感知网络
在结构关键部位布设智能传感节点，持续采集：

·环境参数：温度、湿度、氯离子浓度、pH值、二氧化碳、二氧化硫浓度

·结构响应：应力应变、振动频率、位移形变、裂缝宽度

·电化学参数：钢筋电位、混凝土电阻率、交流阻抗谱

·视觉信息：高清视频监控，结合AI图像识别算法自动识别表面损伤

2.智能预警与寿命预测平台

·实时预警机制：基于机器学习算法构建的结构健康评估模型，当监测数据异常（如某大桥钢箱梁形变速率突然增加至设定阈值）时，系统自动分级报警（黄、橙、红三级），并将预警信息推送至管理平台和责任人手机。

·寿命预测算法：融合材料退化模型、环境侵蚀数据和结构响应信息，动态计算结构剩余服役寿命，预测精度达到85%以上。系统可生成“结构健康体检报告”，为维护决策提供科学依据。

三、工程应用：从东海之滨到腹地边陲的实践验证

该整体解决方案已成功构建了“基础研究—技术开发—工程应用—标准制定”的完整创新链，并与宁波交通规划设计院、浙江交通集团、浙江钰烯腐蚀控制股份有限公司等形成紧密的“产学研用”协同创新联合体。

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