来源：科技日报

　　基于传统涂层材料和涂装体系，即使采用国外知名涂料公司的材料或通过增加涂膜厚度的方法，已建成的钢结构桥梁，最高设计防护寿命一般也不超过25年。而即将合龙的福厦高铁泉州湾跨海大桥，采用了自主创新的“石墨烯重防腐涂装体系”，将实现30年超长防腐寿命的突破。

　　世界首座跨海高铁大桥——设计行车速度为每小时350公里的福厦高铁泉州湾跨海大桥(以下简称泉州湾跨海高铁大桥)，将于8月6日合龙。

　　大桥采用了贝壳形曲线桥塔，护栏设计为波浪形，寓意为“泉州作为福建省经济第一强市、古代海上丝绸之路的起点及当时的东方第一大港”，将在21世纪海上丝绸之路的发展契机下，扬帆起航，重现海上贸易和世界大港的辉煌。

　　“泉州湾跨海高铁大桥，创新采用了‘石墨烯重防腐涂装体系’，将实现30年超长防腐寿命的突破。”中国铁建第四勘察设计院集团有限公司(以下简称铁四院)福厦高铁指挥长李平卓说。据悉，目前国内已建成桥梁的最长设计防护寿命，均在25年以内。

　　以耐久防腐和少维护为目标

　　解决海洋对大桥的腐蚀问题，是设计跨海大桥遇到的一大难题。资料显示，腐蚀是世界各国工程建设面临的共同问题。

　　中国腐蚀与防护学会2014年的调研结果表明，世界各国每年腐蚀成本约占各国国内生产总值的3%—5%，大于自然灾害、各类事故损失的总和。我国2014年腐蚀总成本超过2万亿元，约占同年国内生产总值的3.34%。

　　“在海洋环境中，多种因素导致工程设备更易受腐蚀损伤。”铁四院桥梁院总工程师严爱国说。

　　原来，在潮湿的空气中，钢铁表面形成的水膜，会溶解大气中的二氧化碳、二氧化硫、硫化氢等气体，使水膜中含有一定量的氢离子，形成含有电解质溶液的薄膜，恰与钢铁中的铁和少量的碳构成原电池。

　　“而海气中弥散的大量盐，又促使电子在溶液中快速移动，这种导电作用，加快了钢铁的腐蚀速度。”铁四院泉州湾跨海高铁大桥设计负责人曾甲华说。

　　钢结构的主要防腐方法是选用耐用的重防腐涂层。

　　根据我国铁路和公路桥梁钢结构防腐涂装体系的现行标准，基于传统涂层材料和涂装体系，即使采用国外知名涂料公司的材料或通过增加涂膜厚度的方法，已建成的钢结构桥梁，最好的设计防护寿命一般也不超过25年。

　　泉州湾跨海高铁大桥钢梁全长800米，涂装面积约10万平方米。“采用目前世界最好的涂料和施工方法，15年左右就要进入维护阶段。”曾甲华告诉记者，他们的计算结果表明，按造价150元/平方米计算，100年内大桥需涂装7次(含通车后复涂6次)，合计费用1.05亿元。

　　中铁二院设计团队意识到，泉州湾跨海高铁大桥设计标准为100年，必须找到一种新材料，实现桥梁耐久防腐和减少维护的目标。

　　借航空石墨烯技术研制重防腐涂装

　　正在建设的福厦高速铁路线路全长300.483公里，设计行车速度350公里/小时。“桥梁的长度占线路总长的三分之一，其中跨海大桥3座，从福州往厦门方向，依次为湄洲湾、泉州湾、安海湾。”李平卓表示，其中泉州湾跨海高铁大桥全长20.3公里，主跨400米，为全线规模最大、难度最高的关键控制性工程。

　　业内统计显示，由于国内桥梁主体钢结构防腐涂装体系防腐年限一般在15年以内，部分附属结构钢构件在3—5年内即会出现涂装起泡剥落现象而需重新涂装。

　　“铁路干线及高速铁路具有运载量大、高速列车行车密集、天窗时间短等特点，钢结构涂装维护(修补、清除、重涂)操作困难、成本高昂。”严爱国说，因此在设计时需要考虑减少对高铁桥梁的维护次数。

　　泉州湾跨海高铁大桥设计标准为100年，什么材料能达到钢结构高防腐要求?通过多方调研，设计团队把目光瞄向了石墨烯。