《Ocean Engineering》：Degradation law and service life prediction of two-component silicone sealant-Q345qENH steel interface in bridge anchors under marine environments
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•硅酮密封胶老化深度在1440 h浸泡后达到3.5 mm，在1200次干湿循环后达到3.0 mm，且未出现化学键断裂。•直至1440 h浸泡前，内聚破坏为主导破坏模式；此后，粘接破坏导致粘结强度降低14.3%。•维纳过程模型预测，浸泡环境下50%失效概率对应寿命为10.1年，
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硅酮密封胶老化深度在1440 h浸泡后达到3.5 mm，在1200次干湿循环后达到3.0 mm，且未出现化学键断裂。
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直至1440 h浸泡前，内聚破坏为主导破坏模式；此后，粘接破坏导致粘结强度降低14.3%。
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维纳过程模型预测，浸泡环境下50%失效概率对应寿命为10.1年，干湿循环环境下为15.9年。
引言
悬索桥因其良好的跨越性能、优美的造型和便捷的施工条件，已成为现代跨江跨海桥梁的首选类型（Delzendehrooy等，2022）。锚杆是悬索桥主缆锚固系统的关键承力构件，且不可检测、不可更换，因此其耐久性对桥梁设计寿命具有重要意义（Wang等，2025a；Zhang等，2025a）。然而，受地理条件、结构布置等因素影响，悬索桥的锚穴多位于水位波动区域，甚至处于土壤、地表水和地下水的腐蚀环境中，如图1所示。锚穴大体积混凝土中的空隙和微裂缝不可避免，容易导致混凝土裂缝内部水位与外部环境之间产生水位差。腐蚀介质和水蒸气利用这些通道与锚穴内钢锚接触，影响主缆的正常使用，从而对桥梁安全运营产生不利影响（Ge等，2023；Xiong等，2024；Jeon等，2022）。
近年来，硅酮密封胶因其良好的延展性和耐久性逐渐应用于桥梁工程中，能够长期抵抗自然环境的侵蚀和氧化。国内外学者对硅酮密封胶的耐久性进行了广泛研究。Wang等（2025b）对涂覆硅酮密封胶的Q235钢进行了30天周期浸泡试验，发现钢基体无腐蚀痕迹，表明硅酮密封胶具有良好的防护效果。Bi等（2025）对硅橡胶进行了温度加速老化试验，发现随着温度升高，硅橡胶表面形貌严重受损，在80 °C老化后主链化学键断裂率达6.8%。Tian等（Liang等，2024）在高湿盐雾环境中对硅橡胶进行了加速老化试验，发现老化后硅酮密封胶表面生成了氢氧化铝（Al(OH)?）晶体。Gao等（2024）对硅橡胶进行了湿热老化试验，发现在90 °C、75%相对湿度条件下老化80天后，密封胶的力学性能下降幅度高达25%。Wang和Lou等（Wang等，2023；Lou等，2022）研究了海洋大气条件下硅橡胶密封圈的退化行为，确定了四个主要老化因素：空气、温度、应力和化学介质。其研究结果明确揭示，涉及多种因素的耦合老化过程并不遵循单一退化机制的简单线性叠加。上述结果表明，硅酮密封胶具有良好的耐候性，但在恶劣环境下其力学性能仍会有一定程度的下降，这必然影响硅酮密封胶与钢材之间的界面粘结行为，进而导致内部钢材腐蚀。
部分学者对密封胶的界面粘结行为进行了研究。Liu等（2024）发现纤维-硅橡胶的粘结行为较差，采用多巴胺（DA）处理改善了界面粘结行为。Yang等（2025）通过一系列铝板-密封胶-玻璃板复合试件的室内老化试验，评估了常见老化因素对结构硅酮玻璃密封胶（SSG）界面粘结行为的影响，发现各因素影响强度排序为：紫外辐射 > 温度 > 湿度。Giese等（Giese-Hinz等，2022）研究了模拟近海盐雾环境下密封胶铝复合试件的界面力学性能，发现老化后界面粘结强度仍超过非老化试件的75%。Ismail等（Ismail和Harun，2017）在海洋大气环境下对密封胶-低碳钢进行了加速腐蚀试验，结果表明界面粘结力的丧失是低碳钢腐蚀的主要原因。Brandao等（Brand?o等，2022）在不同温度下对密封-聚对苯二甲酸丁二醇酯（PBT）试件进行了热老化试验，发现在130 °C下密封胶的化学降解导致粘结行为下降23%。Li等（2024）通过分子动力学模拟了硅酮与不锈钢界面粘结的湿热老化行为，揭示了湿热老化条件下界面粘结的失效机制。此外，学者们还采用概率方法考虑材料退化中的不确定性。Goudarzi等（Zhang等，2025b）利用曲线拟合和外推方法预测了不同类型硅橡胶绝缘子的使用寿命。Zhang等（Goudarzi等，2024）利用Eyring模型预测，在20 °C、70%湿度条件下硅酮密封胶的使用寿命为19.7年。Li等（2023）采用最大似然估计法精确求解并最优拟合了维纳过程中的漂移系数和扩散系数等参数，构建了科学反映密封胶寿命分布规律的概率密度函数模型。
与以往在不受力条件或非海洋环境下研究密封胶老化的研究不同，本研究独特地将持续机械荷载（0.3fu，偏心率为0%和20%）与两种加速海洋暴露协议（浸泡和干湿循环）相结合，以评估密封胶性能和界面粘结强度的耦合退化。以往研究在密封胶与各种基材的界面粘结行为老化方面取得了许多有价值的成果，但在恶劣海洋环境下的界面粘结行为研究仍较为匮乏。此外，本研究首次将维纳过程模型应用于悬索桥锚杆密封胶界面失效概率随时间的预测，考虑了退化的随机性特征，并采用了适用于基础设施应用的失效判据。
因此，本文对密封胶与钢板界面进行了长期浸泡和干湿循环加速试验。这些试验的目的是揭示悬索桥锚穴中密封胶与钢材在长期浸泡和干湿循环环境下的粘结行为退化规律。然后，研究了腐蚀环境下不同深度处密封胶的微观结构和老化产物，确定了界面破坏模式从内聚型向粘接型转变的临界老化深度。最后，进行了密封胶拉伸试验和密封胶-钢板界面粘结试验，研究了腐蚀环境下密封胶的材料性能及密封胶与钢材之间的粘结荷载，并建立了维纳过程模型（固定失效阈值为25%），以验证该模型能否充分描述偏心荷载条件下的退化轨迹。
章节摘要
试件设计
根据锚固系统总体布局和锚杆多级保护系统，如图2（a）和2（b）所示。本文设计了密封胶-钢板复合试件作为标准试件，以揭示腐蚀环境下密封胶与钢板界面粘结荷载的退化规律。试验所选用的密封胶为4.0 mm双组分硅酮密封胶（生产厂家：中国 huitian 新材料），该密封胶具有
断裂微观形貌
图6展示了不同老化条件下密封胶的断裂形貌。对照组断面中的微孔表明在试件制备过程中存在固化不完全或溶剂挥发不完全的情况。浸泡后孔径显著增大（图6b），表明水解链断裂导致自由体积增加，促进了水的进一步渗入。相比之下，干湿循环后孔径较小（图6c），反映了在
密封胶与钢板界面的失效寿命模型
上述结果表明，在长期海洋环境下，密封胶-钢板界面的粘结行为会持续恶化直至失效，导致表面密封胶脱落和悬索桥锚杆耐久性下降，甚至引发安全事故。因此，有必要建立腐蚀环境下密封胶-钢板界面的失效寿命模型。该模型可以
结论
本文对密封胶-钢板复合试件进行了长期浸泡和干湿循环加速试验。同时进行了密封胶-钢板界面粘结试验，研究了不同腐蚀环境下密封胶与钢材之间的粘结荷载。主要结论如下：
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长期浸泡环境下，密封胶断面的孔径显著增大，密封胶的吸水率远高于
CRediT作者贡献声明
Rou Li：撰写—初稿，调查研究。Zongxing Zhang：指导，资金获取。Youde Wang：方法论。Shumin Shi：撰写—初稿。
利益冲突声明
作者声明不存在可能影响本文所报告工作的已知竞争性经济利益或个人关系。
致谢
本研究获得中央高校基本科研业务费（编号：2025QN1048）的资助。
Rou Li|Zongxing Zhang|Youde Wang|Shumin Shi
