讓混凝土經得起歷史的檢驗

  當一年前，當萬達集團在青島投資500億，建設全球最大的影視產業(yè)項目——東方影都時，可能沒想到一年后在施工中遇到了一個繞不開的坎：海水浸泡的土壤具有極強的腐蝕性，按目前國內通常的防腐標準，這些建筑的樁基僅有30年的壽命，這將如何向投資人和居民交待？

  可是，當建設方向高性能土木工程材料國家重點實驗室救援后，終于找到了讓混凝土“堅如磐石”的錦囊妙計，科研人員用大大優(yōu)于國家標準的防腐技術，讓這個建設在海邊的龐大混凝土建筑群的壽命達到50年以上。

  2010年，依托江蘇省建筑科學研究院有限公司建設的高性能土木工程材料國家重點實驗室通過國家科技部的驗收，正式投入運行，同時也讓共建單位江蘇蘇博特新材料股份有限公司，這一由地方性省屬科研院所改制而成的科技先導型企業(yè)擁有了國家級的科研平臺。

  圍繞土木工程材料行業(yè)發(fā)展中急需解決的關鍵技術問題，實驗室在土木材料的高性能化、功能化、長壽命化和節(jié)能減排等方面開展基礎理論和應用技術研究。經過三年多的發(fā)展，目前，已形成了專業(yè)結構齊全、年齡組成合理、創(chuàng)新能力強的科研團隊，取得了具有重要影響的研究成果，形成了自己的特色與優(yōu)勢。

  順時順勢 探尋混凝土基礎理論奧秘

  作為傳統(tǒng)材料，混凝土一直在建筑行業(yè)扮演著重要的角色，我國的混凝土產量已連續(xù)幾年超過世界其他國家的總和。世界上接近三分之二的混凝土在中國生產和使用，我國的人均混凝土消耗量達到每年4噸。

  如此龐大的混凝土用量，筑起了無數橋梁大壩和建筑樓宇，但是由于混凝土壽命短、不耐鹽堿、開裂等原因造成的損失和安全隱患卻猶如一顆定時炸彈。

  目前，混凝土存在著一系列世界性難題：首先，抗拉強度低，如果受到拉應力，很容易開裂；同時，為了節(jié)約資源、提升性能，大量工業(yè)廢棄物被作為混凝土原料使用，這些新型材料比傳統(tǒng)混凝土更易開裂。其次，在我國東部沿海、西北內陸地區(qū)進行基礎建設，比如跨海大橋、鹽湖線桿等，高鹽高堿的外部環(huán)境是不可避免的。

  混凝土的正常壽命在50年左右，在我國經濟高速發(fā)展時期，基礎設施建設和國家重大工程的建設對土木工程材料提出了更高的標準，希望能達到“百年大計”的要求，“尤其是一些超大工程，如長江三峽、京滬高鐵、杭州灣跨海大橋等，國外的技術不能滿足這些工程對關鍵技術的需求，這就要求我們必須自主研發(fā)?！辈稍L中，江蘇省建筑科學院副院長、高性能土木工程材料國家重點實驗室副主任劉加平向記者介紹到籌建實驗室的背景。

  除國家建設需求外，混凝土耐久性問題也成為實驗室建設之初重點考慮的方向。劉加平指出，耐久性，即混凝土在使用過程中抵抗各種破壞因素作用的能力。混凝土耐久性的好壞，決定混凝土工程的壽命，它是混凝土的一個重要性能，因此受到行業(yè)的高度重視。

  長期以來，歐美國家對土木工程的研發(fā)和利用一方面為國內混凝土的發(fā)展提供了可借鑒的經驗，但同時因混凝土的耐久性不足，導致在土木工程的維護與維修方面的費用遠大于建設的費用，這也為國內的研發(fā)敲響了警鐘。

  “我們要做就要從長遠入手，要‘功在當代、利在千秋’，不能給子孫后代帶來重復建設的麻煩和負擔。”劉加平希望實驗室的研究工作能夠讓混凝土經得起歷史的檢驗。

  突破瓶頸 改改混凝土的“壞脾氣”

  “雖然有了國家級的平臺，但我們并沒有迷失方向，作為一個轉制科研院所，我們時刻堅守圍繞混凝土方向做研究，從市場需求出發(fā)，做原始創(chuàng)新?！眲⒓悠礁嬖V記者。

  目前，實驗室主要圍繞高性能結構工程材料、功能性土木工程材料、資源與環(huán)境友好型材料、高性能土木材料現(xiàn)代測試技術四大研究方向，在土木材料的高性能化、功能化、長壽命化和節(jié)能減排等方面開展基礎理論和應用技術研究。

  其中，結構材料是指用于建筑結構、橋梁結構、工業(yè)與民用結構（側重于受力）；功能材料包括：阻銹材料、纖維材料、防水防護等養(yǎng)護、修復材料等；節(jié)能材料則主要側重于污泥利用和外墻保溫材料；先進的測試技術，核心是為混凝土工程進行“體檢”，讓好技術用得更放心。

[Page]

  劉加平告訴記者，混凝土材料在建筑工程中發(fā)揮著中流砥柱的作用，而混凝土外加劑是一種在混凝土攪拌之前或拌制過程中加入的、用以改善混凝土性能的材料。工程技術人員將混凝土外加劑在混凝土中的功效比作“食品中的調味素”，也有人稱其能起到“四兩撥千斤”的作用。

  新型高效外加劑正是高性能土木工程材料國家重點實驗室的突破性技術?；炷镣饧觿┢贩N較多，功能各異。使用各種不同品種的外加劑，可以達到不同的效果，如改善混凝土的工作性、提高硬化混凝土的抗凍融性能、大幅度降低混凝土的用水量，提高混凝土強度、可補償混凝土干縮，減少混凝土的收縮裂縫、改善混凝土的耐腐蝕性、延長混凝土的使用壽命，提高耐久性等。

  乘坐在時速300多公里的高鐵列車上，我們很難覺查到顛簸起伏，其中的奧秘就在于鐵軌下的無碴軌道板下面。高性能土木工程材料國家重點實驗室的科研人員利用新型羧酸技術研發(fā)了一種外加劑，它能夠幫助混凝土穩(wěn)穩(wěn)地與軌道板和基礎部分黏合在一起，不論列車高速碾壓還是烈日高溫暴曬，混凝土都像著了魔一樣不離不棄，徹底改變了傳統(tǒng)混凝土脆性大韌性小、熱脹冷縮的“壞脾氣”。

  實驗室成立以來，在混凝土材料領域取得多項行業(yè)重大關鍵技術突破，一批具有國際國內領先水平的科技成果和新材料被廣泛應用于長江三峽大壩、田灣核電站、蘇通大橋、青藏鐵路等國家重點工程。在江蘇田灣核電站工程中，他們首次將國產外加劑應用于最關鍵的核島混凝土設施中，打破了國外壟斷；他們還成功解決了工業(yè)廢棄物成功應用于混凝土當中的關鍵技術，能夠使水泥用量節(jié)省30%—50%，并榮獲2013年度國家技術發(fā)明二等獎。

  而在一些不起眼的地方，實驗室的技術突破也解決令建筑工人頭疼的大問題。如在西北鹽湖地區(qū)，過去混凝土電線桿的使用壽命只有3年，而現(xiàn)在通過他們的防腐技術改進后能夠延長到30年，比原來足足提高了10倍。同時，通過模型的不斷測評，在實驗中改進、提高、優(yōu)化混凝土的壽命，通過對混凝土的耐久性的強化，他們還幫助建設單位大大減少了混凝土的使用量和重復建設。

  引才育才 開放平臺同耕耘同收獲

  在我國，長期以來國家重大科研項目尤其是863、973計劃主要由高校承擔，企業(yè)牽頭的比較少，973計劃課題的首席專家?guī)缀醵加筛咝＜覔危緵]有企業(yè)的科研人員。這不僅讓企業(yè)在成為創(chuàng)新主體的道路上異常艱難，同時也讓眾多高端人才對企業(yè)望而卻步。而國家重點實驗室作為推動產學研相結合的重要平臺，是國家對企業(yè)進行科研創(chuàng)新的正向鼓勵。

  提到重點實驗室建立以來給企業(yè)帶來的利處，劉加平的喜悅溢于言表，“原來屬于省屬的地方性的單位，對高層次人才以及海外人才的吸引力不強，現(xiàn)在依托國家級重點實驗室平臺，吸引了大量的海內外人才。”

  與此同時，實驗室在成立之初就將自己定位為一個開放的平臺，在培養(yǎng)人才和服務社會方面進行了不懈的探索和嘗試。每年實驗室拿出100多萬的科研經費支持企業(yè)開放性課題的研究，每年1項重點課題，10項青年基金。

  “企業(yè)是和市場結合最緊密的，通過開放性課題的實施，借實驗室平臺凝聚國內的研究課題，一方面重點課題圍繞全國性的問題進行研究，另一方面也激發(fā)青年人的科研熱情。目前拿到課題的已有30余人，都是與產業(yè)、市場以及關鍵技術緊密結合的課題項目?！眲⒓悠秸f。

  一分耕耘一分收獲，目前，實驗室圍繞高性能土木工程材料，承擔了包括973計劃項目、國家杰出青年科學基金項目和國家自然科學基金重點項目在內的科研課題80余項。研究成果獲國家科技進步二等獎3項，省、部級科技進步獎20余項，獲國家發(fā)明專利80多項，發(fā)表論文500余篇，出版論著5部，主編或參編各類標準70余項。