近期，船建学院土木工程系2020级硕士研究生孟昭铮在钢筋混凝土结构电化学修复机理研究及全寿命周期预测上取得创新性成果。相关成果以“Mechanical–transport–chemical modeling of electrochemical repair methods for corrosion-induced cracking in marine concrete”和“Electrochemical deposition method for load-induced crack repair of reinforced concrete structures: A numerical study”为题分别发表于土木工程领域顶级期刊《Computer-Aided Civil and Infrastructure Engineering》和结构工程领域标志性刊物《Engineering Structures》（均为交大A档期刊）。两篇论文的第一作者为孟昭铮，通讯作者为其导师刘清风教授。

　　随着国家“海洋强国”战略和“一带一路”倡议的不断推进，涉海基础设施建设规模进一步加大。包括港珠澳大桥、杭州湾大桥、青岛胶州湾大桥等著名跨海大桥，以及上海港、宁波舟山港、广州港等世界级港口为我国经济高质量发展提供了重要支撑。但海洋环境中高浓度的氯离子会严重侵蚀钢筋混凝土结构，导致钢筋腐蚀和结构过早失效，给社会带来巨大的经济损失和资源浪费，成为土木工程行业的一大痛点。因此，开展混凝土结构早期劣化修复工作近年来得到了国内外学术界和工业界的广泛重视。

　　通过研一期间专业前沿课的学习，刚刚踏上科研道路的孟昭铮逐渐认识到目前钢筋混凝土结构的修复技术虽然繁多，但大多只能针对单一耐久性病害，对于工程实际中更为常见的多种病害耦合侵蚀，修复效果较为有限。在导师刘清风教授的支持和引导下，孟昭铮将目光锁定在新兴的电化学沉积修复技术上。该修复方法囊括混凝土除氯、钢筋再钝化、裂缝修复等多重优势，被视为钢筋混凝土结构耐久性修复的“多面手”。但是该修复技术在国内仍处于起步、探索阶段，缺少准确高效的预测手段来指导实际工程应用，对于不同病害作用下如何设置电化学参数缺乏系统认识，常常造成低效、浪费甚至反效果。

　　电化学沉积修复技术涉及结构工程、建筑材料、电化学、物理、化学等学科交叉，沉积产物实际在混凝土裂缝和孔隙中的析出过程与理想试验条件存在明显差异，混凝土服役期间不同过程的交互耦合关系也使得全寿命周期预测模型的搭建尤为困难。经过两年的认真学习、刻苦钻研，在导师和同门的悉心指导和帮助下，孟昭铮从混凝土多相非均质表征入手，通过几何形貌分析建立了混凝土开裂、后续离子传输乃至裂缝修复等过程的继承遗传层级，并基于两相流原理实现产物沉积与离子传输间的动态协调，建立了力学-传输-化学多物理场耦合模型。该模型突破了在混凝土细微观层面构建多过程耦合预测方法的现实技术瓶颈，实现了钢筋混凝土结构从耐久性损伤到电化学沉积修复裂缝的全过程可视化处理，同时能够对钢筋再钝化状态、沉积产物附着位置以及混凝土孔隙演化进行实时定量表征，在多重劣化作用下结构服役周期全过程预测上取得了突破性进展。这一研究成果有望为电化学修复技术的实际应用提供理论指导和数据支持，改变仅能通过试验试错来选取修复方案的领域现状，进而有效规避因不合理电化学参数设置导致的结构二次损伤。

　　该课题得到了国家自然科学基金面上项目、中国科协青年人才托举计划、上海市青年科技启明星计划等项目课题的资助。