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隧洞糙率降40%、裂缝自“愈合”?中铁二十三局以硬核科研破解行业痛点
来源:中铁二十三局            时间:2026年04月15日           【打印本页】 【关闭窗口】           
 

混凝土开裂不用修补,能自己“愈合”?输水隧洞疏水能变得像荷叶一样顺滑?这些听起来很神奇的工程技术,如今已在实验室成功验证。

带领团队攻克这两项关键技术的,正是中铁二十三局三公司副总工程师郭俊峰博士。不久前,他刚入选由中国青年报社联合北京未来科学城管理委员会举办的首届“央企强国青年科学家”提名,多年深耕轨道交通与水利水电工程一线,专注破解重大工程建设中的技术痛点。

水利工程长期承受水流冲刷、水压作用,一直存在两大典型难题:一是水工隧洞内壁粗糙,输水阻力大、能量损耗高;二是大坝面板混凝土易开裂渗漏,传统修补不仅麻烦,且耐久性不足,容易反复开裂。

为破解这些行业痛点,郭俊峰牵头组建校企联合研发团队,联合四川大学开展产学研协同攻关,研发水工隧道降糙创新材料与大坝面板混凝土自愈合修补新材料,目前两项技术均已完成实验室实验验证。

技术一:隧洞降糙涂层,让输水更高效。

这项技术专门针对输水隧洞研发,从“衬砌工艺优化”和“表面涂层防护”两个核心角度,全面提升有压隧洞内表面光滑度,实现高效输水,助力提高发电综合效益。

优化衬砌工艺方面,团队自主研发光面混凝土浇筑技术,通过优化施工工艺参数,从源头控制衬砌内表面的粗糙程度,显著降低表面粗糙度,让隧洞衬砌“天生光滑”。

表面涂层防护方面,在光面衬砌基础上,涂覆专用超光滑高分子涂层,形成一层致密的“顺滑保护膜”。经实验室测试,涂层可将隧洞衬砌混凝土内表面糙率最小可降低至0.008,疏水效果堪比荷叶,达到行业先进水平。

通过双措施协同作用,成功实现隧洞内表面糙率最大降低约40%,从根本上减少了水流与隧洞内壁的摩擦阻力,有效降低水头损失,大幅提升了输水效率。

技术二:混凝土开裂自愈合长效修复,守护大坝安全

研发团队采用“自身变强+受伤自愈”双管齐下的策略:一方面提升混凝土自身抗裂能力,另一方面为它装上“自动修复系统”。

这个“自动修复系统”就像混凝土的随身医生——以自带柔性抗裂“基因”的材料为核心,搭配自修复活性外加剂作为助手。当混凝土出现开裂趋势时,自带的柔性抗裂“基因”先启动免疫力、增强抗裂能力;当混凝土开裂后,自修复活性外加剂自动激活“疗伤”能力,快速修补“伤口”,并阻止混凝土进一步开裂,延长混凝土裂缝修复效果持续时间。

目前这套系统已在实验室取得亮眼成果:哪怕裂缝宽到0.4毫米(相当于一根细牙签的宽度),也能自己“长好”,且修复后的混凝土“防水墙”性能依旧靠谱,渗水量增加不超过10%。无论是潮湿环境还是长期震动的工程,都能大幅延长混凝土大坝的“健康寿命”。

据郭俊峰介绍,这两项实验室验证的新技术,计划应用于中铁二十三局承建的浙江江山抽水蓄能电站项目,相关应用方案正开展评估论证,待通过审核后即可落地实施。

作为创新工作室的带头人,截至目前,郭俊峰已攻克20余项行业关键技术难题,其中多项成果达到国际领先水平。此外,立足工程实践需求,他的团队正不断深化与四川大学的科研合作,持续推进湿喷混凝土回弹控制研究以及柔性自愈合水泥基注浆材料研究等课题。未来,一系列高性能工程新材料与关键技术将持续落地,为隧洞高效输水、大坝长效防渗抗裂提供全新方案,以科技创新赋能水利、交通等国家重大基础设施高质量建设。

隧洞糙率降40%、裂缝自“愈合”?中铁二十三局以硬核科研破解行业痛点

来源:中铁二十三局 时间:2026年04月15日

混凝土开裂不用修补,能自己“愈合”?输水隧洞疏水能变得像荷叶一样顺滑?这些听起来很神奇的工程技术,如今已在实验室成功验证。

带领团队攻克这两项关键技术的,正是中铁二十三局三公司副总工程师郭俊峰博士。不久前,他刚入选由中国青年报社联合北京未来科学城管理委员会举办的首届“央企强国青年科学家”提名,多年深耕轨道交通与水利水电工程一线,专注破解重大工程建设中的技术痛点。

水利工程长期承受水流冲刷、水压作用,一直存在两大典型难题:一是水工隧洞内壁粗糙,输水阻力大、能量损耗高;二是大坝面板混凝土易开裂渗漏,传统修补不仅麻烦,且耐久性不足,容易反复开裂。

为破解这些行业痛点,郭俊峰牵头组建校企联合研发团队,联合四川大学开展产学研协同攻关,研发水工隧道降糙创新材料与大坝面板混凝土自愈合修补新材料,目前两项技术均已完成实验室实验验证。

技术一:隧洞降糙涂层,让输水更高效。

这项技术专门针对输水隧洞研发,从“衬砌工艺优化”和“表面涂层防护”两个核心角度,全面提升有压隧洞内表面光滑度,实现高效输水,助力提高发电综合效益。

优化衬砌工艺方面,团队自主研发光面混凝土浇筑技术,通过优化施工工艺参数,从源头控制衬砌内表面的粗糙程度,显著降低表面粗糙度,让隧洞衬砌“天生光滑”。

表面涂层防护方面,在光面衬砌基础上,涂覆专用超光滑高分子涂层,形成一层致密的“顺滑保护膜”。经实验室测试,涂层可将隧洞衬砌混凝土内表面糙率最小可降低至0.008,疏水效果堪比荷叶,达到行业先进水平。

通过双措施协同作用,成功实现隧洞内表面糙率最大降低约40%,从根本上减少了水流与隧洞内壁的摩擦阻力,有效降低水头损失,大幅提升了输水效率。

技术二:混凝土开裂自愈合长效修复,守护大坝安全

研发团队采用“自身变强+受伤自愈”双管齐下的策略:一方面提升混凝土自身抗裂能力,另一方面为它装上“自动修复系统”。

这个“自动修复系统”就像混凝土的随身医生——以自带柔性抗裂“基因”的材料为核心,搭配自修复活性外加剂作为助手。当混凝土出现开裂趋势时,自带的柔性抗裂“基因”先启动免疫力、增强抗裂能力;当混凝土开裂后,自修复活性外加剂自动激活“疗伤”能力,快速修补“伤口”,并阻止混凝土进一步开裂,延长混凝土裂缝修复效果持续时间。

目前这套系统已在实验室取得亮眼成果:哪怕裂缝宽到0.4毫米(相当于一根细牙签的宽度),也能自己“长好”,且修复后的混凝土“防水墙”性能依旧靠谱,渗水量增加不超过10%。无论是潮湿环境还是长期震动的工程,都能大幅延长混凝土大坝的“健康寿命”。

据郭俊峰介绍,这两项实验室验证的新技术,计划应用于中铁二十三局承建的浙江江山抽水蓄能电站项目,相关应用方案正开展评估论证,待通过审核后即可落地实施。

作为创新工作室的带头人,截至目前,郭俊峰已攻克20余项行业关键技术难题,其中多项成果达到国际领先水平。此外,立足工程实践需求,他的团队正不断深化与四川大学的科研合作,持续推进湿喷混凝土回弹控制研究以及柔性自愈合水泥基注浆材料研究等课题。未来,一系列高性能工程新材料与关键技术将持续落地,为隧洞高效输水、大坝长效防渗抗裂提供全新方案,以科技创新赋能水利、交通等国家重大基础设施高质量建设。

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