“十四五”国家重点研发计划｜筑韧性基石 赋抢修硬核——韧性交通建设中的材料创新与装备升级

我国高度重视交通安全与发展，《交通强国建设纲要》明确提出要“提升本质安全水平”，其关键在于依托技术创新与装备升级，全面增强交通系统抗风险能力。技术创新可提升基础设施抵御灾害的能力，装备升级则为灾害应对和快速恢复提供高效可靠支撑。基于此，本文结合国家重点研发计划“长大线形交通基础设施应急抢修与快速保通关键技术”课题成果，从材料与装备两方面探讨韧性交通建设的技术路径与实践经验。

01 材料创新：筑牢交通韧性的基石

材料是提升基础设施韧性的关键基础。近年来，高性能注浆材料、智能复合材料等创新成果，显著增强了交通工程在复杂环境下的耐久性与修复效率。课题围绕材料研发，突破传统注浆材料性能瓶颈，形成早强、高韧、智能的新型材料体系，为韧性交通建设提供关键技术支撑。

（1）渗透型高聚物注浆材料：微裂隙修复的“隐形卫士”

面向多孔介质加固及隧道、桥梁狭小裂隙修复需求，研究团队研发了渗透型高聚物注浆材料，实现了“低黏度渗透、高强度固结”的目标。该材料通过组分设计，采用多亚甲基多苯基异氰酸酯与特种聚醚多元醇复合体系，并结合渗透剂，将初始黏度降至10 mPa·s以下，可渗入0.1毫米级微裂隙。通过催化剂优化，其凝胶时间可控制在5分钟至20分钟，既满足施工窗口，又减少浆液流失。测试结果表明，材料固化后抗压强度达30 MPa至45 MPa，压缩形变率大于30%，兼具刚度与韧性。

渗透型高聚物粘度变化时程曲线

（2）水下高强高韧注浆材料：破解富水环境修复难题

针对富水环境下路桥隧损伤修复难题，研究团队研发了双组分改性聚氨酯—硅酸盐复合材料，实现了“水下固化、高强度、低收缩”的目标。该材料采用无机—有机协同体系，A组分为模数2.8的硅酸钠溶液，B组分为异氰酸酯预聚体，反应后形成三维互穿网络结构。在水下环境中，其抗压强度达40 MPa，拉伸强度达12 MPa，并能在-5 ℃至40 ℃水温范围内保持性能稳定，固化放热峰值小于98 ℃，可有效避免高温引发结构热应力损伤。

在微观结构上，该材料通过聚脲—硅酸凝胶复合体系构建互穿网络结构：聚脲骨架提升弹性变形抗力，硅酸凝胶通过孔隙填充增强密实度与抗渗性。受压破坏时，材料表现为聚脲骨架塑性滑移、硅酸凝胶相微裂纹萌生，并最终形成X型剪切破坏带。总体来看，该水下不分散材料通过组分与结构协同优化，兼具高强度、高韧性和抗分散特性，力学性能优于传统材料。

水下不分散材料单轴压缩后破坏面微观结构

02 装备升级：赋能应急抢修的“硬核力量”

我国长大线形交通基础设施规模居世界第一，沿线地质环境复杂，山洪、泥石流、地震等灾害频发，灾毁点多、评估难、抢修决策难、快速保通要求高，亟需突破应急抢修与快速保通关键技术及装备，提升交通防灾减灾救灾能力。

面对路桥隧灾毁抢修压力大、作业效率和质量要求高等问题，注浆设备需具备更高压力和更大流量。传统设备因压力不足、流量偏小，易影响修复时效，造成抢修延迟、救援受阻及次生灾害。

针对上述短板，研究团队研发了高压大流量智能化注浆治理装备，实现三方面突破：一是采用多级增压系统和柱塞泵—液压驱动复合技术，最高工作压力达8 MPa、流量达100 L/min，可满足深层裂隙和高黏浆液灌注需求；二是集成多参数传感系统与智能调控模块，依托PID算法实现压力、流量、温度动态闭环控制，误差小于2%；三是开发模块化快速拼装系统，可在10分钟内完成展收，搭载车载平台后机动时速不小于30公里，适应隧道、山区等复杂工况。

高压大流量智能化注浆治理装备

文章来源：郭成超.筑韧性基石赋抢修硬核——韧性交通建设中的材料创新与装备升级[J].中国公路,2025,(07):26-27.DOI:10.13468/j.cnki.chw.2025.07.009.

作者提示：内容有AI生成总结