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項目名稱

海洋混凝土結構用長壽命高強耐蝕鋼筋制備與應用關鍵技術

提名單位（專家）

東南大學

主要完成人

蔣金洋；麻晗；劉加平；孫偉；金祖權；宋丹；施錦杰；王鳳娟；張建春；艾志勇；褚洪巖；鄭琦；李陽；趙家七；左龍飛

主要完成單位

東南大學；江蘇省沙鋼鋼鐵研究院有限公司；江蘇省建筑科學研究院有限公司；青島理工大學；河海大學

項目簡介：

隨著國家“一帶一路”戰略的實施，大量在嚴酷環境下服役的混凝土結構工程不斷涌現，鋼筋混凝土銹裂導致結構耐久性下降和服役壽命縮短的問題日益突顯。研制和使用高耐蝕鋼筋，是從本質上解決鋼筋銹蝕問題的有效方法，對確保結構耐久性和長壽命具有重要意義。本項目在國家自然科學基金、江蘇省重大戰略產品產學研聯合攻關項目等一批基礎科研項目和國家重點工程科研項目的支持下，對海洋混凝土結構用長壽命高強耐蝕鋼筋制備與應用關鍵技術進行了近十年的系統研究與實踐，形成以四項創新點為代表的技術群：

（1）嚴酷環境下混凝土中合金鋼筋全壽命連續耐蝕理論與腐蝕自抑制技術。基于系列耐蝕鋼筋在嚴酷環境下的腐蝕特性研究，構建了鋼筋合金元素-環境因素，以及鋼筋微結構-耐蝕性之間的定量關系，發展了基于復合鈍化膜、耐蝕基體和致密銹層等微結構特征的合金鋼筋全壽命連續耐蝕理論，提出了基于合金元素與環境因素耦合作用的合金鋼筋腐蝕自抑制技術，實現了混凝土中合金鋼筋耐蝕性與使用壽命的多級可控。

（2）資源節約型長壽命高強耐蝕鋼筋成分設計與制備技術。提出了超低碳+鉻/鉬復合耐蝕的高強耐蝕鋼筋合金成分設計方法，發展了超純凈鋼冶煉控制技術；基于鋼筋軋制與冷卻工藝優化，獲得了高強耐蝕鋼筋“鐵素體/貝氏體”雙相組織調控技術，實現了鋼筋同步高強韌耐腐蝕；開發出具有自主知識產權的高強耐蝕鋼筋，其屈服強度大于450 MPa，抗拉強度大于700 MPa，延伸率大于18%，耐海水腐蝕性能比普通鋼筋提高10倍以上。

（3）嚴酷環境下混凝土中高強耐蝕鋼筋耐蝕性評價與壽命預測技術。針對高強耐蝕鋼筋的高耐蝕性和微結構特征，提出了基于宏/微觀腐蝕電化學測試方法和宏/微/納多尺度腐蝕形態學分析方法的鋼筋耐蝕性測試技術，構建了嚴酷環境下混凝土中高強耐蝕鋼筋耐蝕性快速評價體系，發展了基于可靠度理論的高強耐蝕鋼筋混凝土結構使用壽命預測方法。

（4）高強耐蝕鋼筋混凝土結構應用技術。針對合金鋼筋可焊性差的瓶頸問題，提出了基于閃光對焊的高強耐蝕鋼筋焊接技術；基于高強耐蝕鋼筋配制混凝土的力學性能、變形性能、抗腐蝕性能等關鍵參數研究，提出了與高強耐蝕鋼筋匹配的混凝土材料性能指標及其設計方法與制備技術；針對高強鋼筋與其他鋼筋連接時潛在的宏電池腐蝕潛在可能性，提出了高強耐蝕鋼筋宏電池腐蝕監測、預防與抑制技術。

項目授權發明專利8項（包括韓國發明專利1項），申請受理發明專利6項（包括PCT專利1項）；發表SCI論文17篇，EI論文8篇。實現了高強耐蝕鋼筋研制、耐蝕性評價與應用技術開發的一體化自主探究，解決了海洋混凝土結構用鋼筋耐蝕性嚴重不足的瓶頸問題，填補了該類產品在國內外市場的空白。項目成果首次應用于國家重點工程青連鐵路膠州灣特大橋，大幅度節約了重大工程的一次性投入和全壽命維護成本，創造了良好的經濟、社會和生態效益，有效保障了嚴酷環境下鋼筋混凝土結構超高耐久性與超長壽命服役。

主要完成單位及創新推廣貢獻：

第一完成單位：東南大學

    為本項目的牽頭單位。結合國家自然科學基金、江蘇省重大戰略產品產學研聯合攻關項目、中國鐵路總公司項目等一批基礎科研項目和國家重點工程科研項目，圍繞“海洋混凝土結構用長壽命高強耐蝕鋼筋制備與應用關鍵技術”，歷時十余年，完成如下創新性工作：

1.     關鍵技術研究與創新。系統建立了海洋混凝土結構用長壽命高強耐蝕鋼筋制備與應用關鍵技術，包括：（1）嚴酷環境下混凝土中合金鋼筋全壽命連續耐蝕理論與腐蝕自抑制技術；（2）嚴酷環境下混凝土中高強耐蝕鋼筋耐蝕性評價與壽命預測技術；（3）高強耐蝕鋼筋混凝土結構應用技術。

2.     工程應用與推廣。研究成果應用于青連鐵路膠州灣特大橋工程，為長壽命高強耐蝕鋼筋制備與應用提供了系統技術，有效保障了嚴酷環境下鋼筋混凝土結構耐久性與長壽命服役。

第二完成單位：江蘇省沙鋼鋼鐵研究院有限公司

為本項目的主要合作單位，結合江蘇省重大戰略產品產學研聯合攻關項目，提出了資源節約型長壽命高強耐蝕鋼筋成分設計與制備技術，包括超低碳+鉻/鉬復合耐蝕的高強耐蝕鋼筋合金成分設計方法，以及“低硫”、“低磷”超純凈鋼冶煉控制技術；基于鋼筋成型過程中軋制與冷卻工藝優化，獲得了高強耐蝕鋼筋“鐵素體/貝氏體”雙相組織調控與制備技術，實現了合金鋼筋同步高強韌耐腐蝕；研發并制備了具有自主知識產權的高強耐蝕鋼筋，并實現產業化生產。

第三完成單位：江蘇省建筑科學研究院有限公司

    為本項目的主要合作單位，完善了嚴酷環境下混凝土中高強耐蝕鋼筋耐蝕性評價與壽命預測技術，以及高強耐蝕鋼筋混凝土結構應用技術；參與了研究成果在青連鐵路膠州灣特大橋工程的應用。

第四完成單位：青島理工大學

    為本項目的合作單位，完善了嚴酷環境下混凝土中高強耐蝕鋼筋耐蝕性評價與壽命預測技術，主要包括海洋暴露環境下耐蝕鋼筋的腐蝕特性評價。同時參與了研究成果在青連鐵路膠州灣特大橋工程的應用。

第五完成單位：河海大學

    為本項目的合作單位，完善了嚴酷環境下混凝土中合金鋼筋全壽命連續耐蝕理論與腐蝕自抑制技術，以及嚴酷環境下混凝土中高強耐蝕鋼筋耐蝕性評價技術。

推廣應用情況：

“海洋混凝土結構用長壽命高強耐蝕鋼筋制備與應用關鍵技術”項目的研究成果“長壽命高強耐蝕鋼筋”及其“高強耐蝕鋼筋混凝土結構應用技術”成功應用在青連鐵路膠州灣特大橋。

青連鐵路是我國“八縱八橫”綜合運輸大通道的重要組成部分，總投資238億，青連鐵路膠州灣特大橋處于濱海和化學腐蝕環境，大橋承臺、墩柱等所需鋼筋的耐蝕性受到專家高度重視。大橋采用了東南大學和江蘇省沙鋼鋼鐵研究院共同研制生產的“海洋混凝土結構用長壽命高強耐蝕鋼筋”高強耐蝕鋼筋600噸，單價1.2萬元/噸，總計720萬元；由于其耐蝕性比普通碳素鋼筋提高了10倍，替代相應數量的2205不銹鋼鋼筋（單價4.5萬元/噸），節支1980萬。經現場檢測，該鋼筋屈服強度＞500MPa，抗拉強度＞700MPa，斷后延伸率＞18%，耐蝕性較普通鋼筋提高了10倍，完全滿足大橋混凝土結構的耐久性設計要求。

上述成果實現了耐蝕鋼筋材料設計、耐蝕性評價與應用技術開發的一體化自主探究，填補了該類產品在國內市場的空白，對促進鋼筋腐蝕防止與混凝土耐久性提升技術的科技進步，社會效益重大。

主要知識產權證明目錄：

項目授權發明專利8項（包括韓國發明專利1項），申請受理發明專利6項（包括PCT專利1項）。列表如下：

授權韓國發明專利：A STEEL REBAR AND A PRODUCTION METHOD THEREOF, 專利號：KR101828856B1; 授權日期: 2018.02.13; INST OF RES OF IRON AND STEEL JIANGSU PROVINCE（江蘇省沙鋼鋼鐵研究院）；發明人：ZHANG JIANCHUN（張建春），MA HAN（麻晗）HUANG WENKE（黃文克），LI YANG（李陽），ZUO LONGFEI（左龍飛）

授權中國發明專利：

1.     耐腐蝕螺紋鋼筋及其生產方法；專利號：ZL 201110419677.5；授權日期：2013.09.04；專利權人：江蘇省沙鋼鋼鐵研究院有限公司；發明人：麻晗，黃文克，李璇，周鋮

2.     一種具有高耐腐蝕性的高強鋼筋及其制備方法，專利號：ZL201410047813.6；授權日期：2016.04.20；專利權人：江蘇省沙鋼鋼鐵研究院有限公司；發明人：張建春，黃文克，李陽，麻晗

3.     一種鋼筋及其制備方法，專利號：ZL201410273604.3；授權日期：2016.11.23；專利權人：江蘇省沙鋼鋼鐵研究院有限公司；發明人：張建春，麻晗，黃文克，李陽，左龍飛　

4.     超低碳高鉻耐蝕鋼的RH脫碳方法，專利號：ZL201610723155.7；授權日期：2018.03.16；專利權人：江蘇省沙鋼鋼鐵研究院有限公司；發明人：趙家七，鄒長東，孫鳳梅，周青峰，麻晗

5.     一種耐腐蝕高強屈比抗震鋼筋及其生產方法，專利號：ZL201610945338.3；授權日期：2018.05.22；專利權人：江蘇省沙鋼鋼鐵研究院有限公司；發明人：李陽，張建春，左龍飛，麻晗

6.     一種棒材精軋的分級控冷系統，專利號：ZL201610768664.1；授權日期：2016.8.30；專利權人：江蘇省沙鋼鋼鐵研究院有限公司；發明人：左龍飛，張建春，李陽，麻晗

7.     一種模擬混凝土孔溶液中鋼筋銹蝕測試的腐蝕池；專利號：ZL201510664328.8；授權日期：2018.01.02，專利權人：東南大學，發明人：施錦杰

申請PCT專利1項：
REBAR AND PREPARATION METHOD THEREOF，申請號：WO2014CN80994；申請日期：2014.06.27；公開號：WO2015192391A；申請單位：INST OF RES OF IRON AND STEEL JIANGSU PROVINCE（江蘇省沙鋼鋼鐵研究院）；發明人：ZHANG JIANCHUN（張建春）；MA HAN（麻晗）HUANG WENKE（黃文克）；LI YANG（李陽）ZUO LONGFEI（左龍飛）

申請中國發明專利5項：

1.     一種海洋混凝土結構用高強耐蝕鐵素體/貝氏體雙相鋼筋及其制備方法，專利申請號：201810399267.0；申請日期：2018.04.28；專利申請人：東南大學；發明人：蔣金洋，宋丹

2.     一種高耐蝕高強鋼筋的閃光焊接方法，專利申請號：201610471860.2     ；申請日期：2016.11.16；  專利申請人：江蘇省沙鋼鋼鐵研究院有限公司；發明人：李經緯，張建春，陳煥德，張宇，麻晗

3.     一種耐蝕鋼筋的酸洗方法，專利申請號：201610948340.6；申請日期：2016.10.26；專利申請人：江蘇省沙鋼鋼鐵研究院有限公司；發明人：張建春，李陽，陳煥德，麻晗

4.     一種低碳含Cr合金鋼的轉爐配鉻方法，專利申請號：201611051044.2，申請日期：2016.11.25   專利申請人：江蘇省沙鋼鋼鐵研究院有限公司；發明人：孫鳳梅，鄒長東，趙家七，周青峰，麻晗

5.     一種低碳高鉻鐵素體耐蝕鋼小方坯連鑄制造方法，專利申請號：201610726960.5；申請日期：2016.08.25；專利申請人：江蘇省沙鋼鋼鐵研究院有限公司；發明人：周青峰、鄒長東、趙家七、孫鳳梅、麻晗 

主要完成人情況：

1.     蔣金洋，排名1，副處長，教授，工作單位：東南大學，完成單位：東南大學，是該項目主要負責人，對創新點1、3、4有重要貢獻，為本項目研究方案的主要設計者和組織實施者，為主提出了嚴酷環境下混凝土中合金鋼筋全壽命連續耐蝕理論與腐蝕自抑制技術，建立了嚴酷環境下混凝土中高強耐蝕鋼筋耐蝕性評價與壽命預測方法，發展了高強耐蝕鋼筋混凝土結構應用技術，參與了高強耐蝕鋼筋的重大工程應用。

2.     麻晗，排名2，副院長，高級工程師，工作單位：江蘇省沙鋼鋼鐵研究院有限公司，完成單位：江蘇省沙鋼鋼鐵研究院有限公司，為本項目研究中合金鋼筋成分設計和制備的主要組織實施者，對創新點2有重要貢獻，為主提出了基于超潔凈多元復合耐蝕的高強耐蝕鋼筋成分設計與控制技術，以及基于控軋控冷的高強耐蝕鋼筋雙相組織調控與制備技術。

3.     劉加平，排名3，副院長，教授，工作單位：江蘇省建筑科學研究院有限公司，完成單位：江蘇省建筑科學研究院有限公司，為本項目研究方案的主要設計者和技術指導，對創新點3、4有重要貢獻，為主提出了基于腐蝕電化學和形態學的鋼筋耐蝕性快速評價技術，以及高強耐蝕鋼筋混凝土結構應用技術，參與了高強耐蝕鋼筋的重大工程應用。

4.     孫偉，排名4，工程院院士，教授，工作單位：東南大學，完成單位：東南大學，為本項目研究方案的主要設計者和理論指導者，對創新點1、3有重要貢獻，為主提出了嚴酷環境下混凝土中合金鋼筋全壽命連續耐蝕理論與腐蝕自抑制技術，發展了嚴酷環境下混凝土中高強耐蝕鋼筋耐蝕性評價技術與壽命預測方法。

5.     金祖權，排名5，副主任，教授，工作單位：青島理工大學，完成單位：青島理工大學，對創新點3有重要貢獻，為主提出了基于腐蝕電化學和形態學的鋼筋耐蝕性快速評價技術，發展了高強耐蝕鋼筋混凝土結構應用技術，參與了高強耐蝕鋼筋的重大工程應用。

6.     宋丹，排名6，副教授，工作單位：河海大學，完成單位：河海大學，對創新點1有重要貢獻，為主提出了基于耐蝕性微結構特征的合金鋼筋全壽命連續耐蝕理論，發展了基于合金元素與環境因素耦合作用的合金鋼筋腐蝕自抑制技術。

7.     施錦杰，排名7，副教授，工作單位：東南大學，完成單位：東南大學，對創新點3有重要貢獻，為主提出了基于腐蝕電化學和形態學的鋼筋耐蝕性快速評價技術。

8.     王鳳娟，排名8，博士研究生，工作單位：東南大學，完成單位：東南大學，對創新點3有重要貢獻，參與了基于腐蝕電化學和形態學的鋼筋耐蝕性快速評價的研究工作，并參與了高強耐蝕鋼筋的工程應用。

9.     張建春，排名9，工程師，工作單位：江蘇省沙鋼鋼鐵研究院有限公司，完成單位：江蘇省沙鋼鋼鐵研究院有限公司，參與了合金鋼筋成分設計和制備的研究工作，對創新點1中基于超潔凈多元復合耐蝕的高強耐蝕鋼筋成分設計與控制技術有重要貢獻。

10.  艾志勇，排名10，博士研究生，工作單位：東南大學，完成單位：東南大學，對創新點3有貢獻，參與了基于腐蝕電化學和形態學的鋼筋耐蝕性快速評價研究工作，參與了基于可靠度理論的高強耐蝕鋼筋混凝土腐蝕壽命預測方法的提出。

11.  褚洪巖，排名11，博士研究生，工作單位：東南大學，完成單位：東南大學，對創新點4有貢獻，參與了高強耐蝕鋼筋宏電池腐蝕監測與控制技術的研究工作。

12.  鄭琦，排名12，博士研究生，工作單位：東南大學，完成單位：東南大學，對創新點3有貢獻，參與了基于腐蝕電化學和形態學的鋼筋耐蝕性快速評價研究工作。

13.  李陽，排名13，工程師，工作單位：江蘇省沙鋼鋼鐵研究院有限公司，完成單位：江蘇省沙鋼鋼鐵研究院有限公司，參與了合金鋼筋成分設計和制備的研究工作，對創新點1中基于控軋控冷的高強耐蝕鋼筋雙相組織調控與制備技術有貢獻。

14.  趙家七，排名14，工程師，工作單位：江蘇省沙鋼鋼鐵研究院有限公司，完成單位：江蘇省沙鋼鋼鐵研究院有限公司，參與了合金鋼筋成分設計和制備的研究工作，對創新點1中基于超潔凈多元復合耐蝕的高強耐蝕鋼筋成分設計有貢獻。

15.  左龍飛，排名15，工程師，工作單位：江蘇省沙鋼鋼鐵研究院有限公司，完成單位：江蘇省沙鋼鋼鐵研究院有限公司，參與了合金鋼筋成分設計和制備的研究工作，對創新點1中基于控軋控冷的高強耐蝕鋼筋雙相組織調控與制備技術有貢獻。

曾獲科技獎勵情況：

無