點贊混凝土科技創(chuàng)新的春天

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　　像一片怒放的報春花海那般令人振奮。武漢無收縮灌漿料

   2015年1月9日，國家科學(xué)技術(shù)獎勵大會在北京人民大會堂舉行。2014年度國家科學(xué)技術(shù)獎勵共授獎318項成果、 8位科技專家和1個外國組織。 其中，立足于混凝土產(chǎn)業(yè)的四項科技創(chuàng)新成果分獲“國家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步一等獎”、“國家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步二等獎”和“國家技術(shù)發(fā)明二等獎”，其分別是東南大學(xué)呂志濤院士領(lǐng)銜的“現(xiàn)代預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新與應(yīng)用”，東南大學(xué)孫偉院士領(lǐng)銜的“超高性能混凝土抗爆材料成套制備技術(shù)結(jié)構(gòu)設(shè)計及其應(yīng)用”，哈爾濱工業(yè)大學(xué)吳波教授領(lǐng)銜的“混凝土結(jié)構(gòu)耐火關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用”，深圳大學(xué)邢鋒教授領(lǐng)銜的“大摻量工業(yè)廢渣混凝土高性能化活性激發(fā)與協(xié)同調(diào)制關(guān)鍵技術(shù)與應(yīng)用”。

　　國家科學(xué)技術(shù)獎是一面旗幟，展示的是一批標(biāo)志性重大科技成果，營造的是崇尚科學(xué)、尊重人才、褒揚先進(jìn)的氛圍，彰顯的是國家的創(chuàng)新能力。

　　創(chuàng)新是中華民族生生不息的秉性、發(fā)展進(jìn)步的動力。混凝土產(chǎn)業(yè)如此高規(guī)格、大面積地涌現(xiàn)出獲獎科技成果，意味著混凝土產(chǎn)業(yè)博采互鑒、創(chuàng)新圖強的步伐從未停歇，象征著混凝土產(chǎn)業(yè)始終以創(chuàng)新為推動發(fā)展的強大動力，混凝土產(chǎn)業(yè)的中國速度、中國力量、中國創(chuàng)新正在令國人注目。

　　混凝土產(chǎn)業(yè)科技創(chuàng)新

　　立足國家發(fā)展戰(zhàn)略

　　呂志濤院士領(lǐng)銜的研究創(chuàng)新成果最突出的特征就是立足國家發(fā)展戰(zhàn)略。眾所周知，預(yù)應(yīng)力是重大土木工程建設(shè)的核心技術(shù)，可節(jié)約鋼材和混凝土用量的20%～30%，顯著減少碳排放量，滿足資源節(jié)約和環(huán)境保護(hù)等國家戰(zhàn)略要求。

上世紀(jì)90年代以來，我國工程建設(shè)規(guī)模舉世矚目，大跨、超長、重載與特種結(jié)構(gòu)以及核電、磁懸浮等高新技術(shù)工程，對現(xiàn)代預(yù)應(yīng)力技術(shù)提出了前所未有的挑戰(zhàn)。呂志濤帶領(lǐng)的科研團(tuán)隊經(jīng)過十余年的研究，實現(xiàn)了預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)理論、病害控制、抗震減災(zāi)、核電安全等領(lǐng)域的突破。據(jù)專家介紹，“所謂的預(yù)應(yīng)力，如果形象說來就是幾片木板制成的桶容易漏水，假如外面用鐵箍形成一個加固的力，就能使得木片緊緊匝到一起，這個鐵箍的功能就相當(dāng)于是‘預(yù)應(yīng)力’”。該項目團(tuán)隊研究人員、東南大學(xué)土木學(xué)院教授馮健介紹說，由于混凝土材料的抗拉強度只有抗壓強度的十分之一左右，因此一般情況下，普通混凝土材料在拉伸至20米～30米就達(dá)到了極限，例如無法造出橋梁整體結(jié)構(gòu)或建筑本身因開裂而垮塌。而在其中施加了預(yù)應(yīng)力技術(shù)，則不僅可以延長跨距至200米～300米，還可節(jié)約建筑鋼材和混凝土用量的20%～30%。

　　如今，這項獲得國家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步一等獎的主要成果構(gòu)建了以13部國家標(biāo)準(zhǔn)為支撐的我國預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)體系，出版了8部著作。東南大學(xué)土木工程學(xué)院院長吳剛披露，這項成果已應(yīng)用于南京奧體中心超大面積平臺、蘇通大橋連續(xù)鋼構(gòu)、福清核電站、上海磁懸浮、青島液化天然氣儲罐、沙特SCC筒倉等百余項重大工程，近3年新增產(chǎn)值41億元。與此同時還建設(shè)了“國家預(yù)應(yīng)力工程技術(shù)研究中心”和“混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)教育部重點實驗室”兩個創(chuàng)新基地，引領(lǐng)我國預(yù)應(yīng)力科技發(fā)展。除了在技術(shù)上有所突破，該團(tuán)隊還開創(chuàng)了預(yù)應(yīng)力新的理論和標(biāo)準(zhǔn)體系。呂志濤說：“我們創(chuàng)新的預(yù)應(yīng)力技術(shù)不僅自己運用，還要推廣到全國甚至國際上。這樣設(shè)計院才能設(shè)計、施工單位才能對照著去做?！?據(jù)介紹， 這項技術(shù)成果除了應(yīng)用于一些國內(nèi)重大項目， 還直接應(yīng)用于日本、捷克、加拿大等20多個國家的100多項重大工程，創(chuàng)造了20余項全國或世界紀(jì)錄。

　　混凝土產(chǎn)業(yè)科技創(chuàng)新

　　具有重大科學(xué)價值

　　混凝土作為現(xiàn)代工程結(jié)構(gòu)的主要材料，擔(dān)負(fù)著節(jié)能減排的重任。邢鋒教授領(lǐng)銜的團(tuán)隊大量利用礦渣、鋼渣等工業(yè)廢渣研發(fā)出高性能混凝土，顯著減少了水泥用量及自然資源和能源消耗，走出了綠色、低碳、環(huán)保之路。如今，此類高性能混凝土已經(jīng)成功應(yīng)用于國內(nèi)20多項工程項目。

   “大摻量工業(yè)廢渣混凝土高性能化活性激發(fā)與協(xié)同調(diào)制關(guān)鍵技術(shù)與應(yīng)用”項目屬于土木工程領(lǐng)域的節(jié)約型混凝土高性能化技術(shù)。我國社會經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，混凝土需求量持續(xù)增加，一方面其原料來源問題凸顯，而且濱海、凝凍、凍融等特殊環(huán)境也對混凝土結(jié)構(gòu)的服役性能和使用壽命提出了更高要求；另一方面，我國每年產(chǎn)生數(shù)10億噸的鋼渣礦渣、磷礦渣和粉煤灰等環(huán)境負(fù)荷大的工業(yè)廢渣，將其用于制備混凝土并實現(xiàn)高性能化是工業(yè)廢渣資源化利用的有效途徑。這項成果是在國家杰出青年科學(xué)基金、國家自然科學(xué)基金重點項目和國家科技支撐計劃等資助下，經(jīng)長期機理研究，發(fā)明了不同工業(yè)廢渣的礦物組分協(xié)同激發(fā)與調(diào)制技術(shù)，解決了混凝土早期性能與長期性能的內(nèi)在需求矛盾，顯著提高了工業(yè)廢渣吸納率，實現(xiàn)了大摻量工業(yè)廢渣混凝土的高性能化，工程適應(yīng)性大大提高。同時還發(fā)明了混凝土強度快速預(yù)測新方法，可高效協(xié)同調(diào)控混凝土的早期和長期性能。主要發(fā)明點為：

   （1）發(fā)明了外引離子雙向復(fù)合激發(fā)方法，揭示了硫酸根離子激發(fā)鋼渣礦渣中氧化鋁活性的機理，實現(xiàn)了硫酸鹽、礦渣、鋼渣的三元協(xié)同激發(fā)和活性的協(xié)調(diào)發(fā)揮，大幅提高了摻和料的活性和用量，鋼渣礦渣摻量可達(dá)40%以上，混凝土早期強度和后期強度較同摻量的礦渣混凝土分別提高20%和10%；發(fā)明了鋼渣熱悶處理與礦物摻和料協(xié)同激發(fā)方法， 解決了鋼渣體積穩(wěn)定性差的難題，全鋼渣細(xì)集料配制的高性能混凝土28天抗壓強度達(dá)到80MPa以上。

   （2）發(fā)明了多組分復(fù)合化學(xué)激發(fā)劑，提出了機械-熱-化學(xué)法協(xié)同激發(fā)磷礦渣潛在活性的新方法，解決了大摻磷礦渣混凝土緩凝嚴(yán)重和早期強度差的難題。磷礦渣摻量可達(dá)30%以上，大摻量磷礦渣高性能混凝土1天強度可提高20%以上，365天氯離擴散系數(shù)降低50%以上。

   （3）最早提出硬石膏激發(fā)粉煤灰中Al 2 O 3 的方法，有效提高了大摻量粉煤灰混凝土的早期強度；通過發(fā)明的兩步法均衡界面改性技術(shù)，進(jìn)一步弱化了混凝土界面“墻壁效應(yīng)”，協(xié)調(diào)了混凝土早期與長期性能需求，實現(xiàn)了混凝土的高性能化。粉煤灰摻量超過55%時，混凝土抗壓強度可達(dá)80MPa以上，孔隙率下降30%，365天氯離子擴散系數(shù)降低60%以上；制備的粉煤灰摻量超過75%的混凝土其導(dǎo)熱系數(shù)可下降67%。

   （4）發(fā)明了混凝土28天強度預(yù)測新方法，建立了符合我國膠凝材料特性的混凝土強度快速測試模型，大幅提高了大摻量工業(yè)廢渣混凝土強度預(yù)測與評定的準(zhǔn)確性。獲授權(quán)發(fā)明專利10項， 出版專著3部，參編國家和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)各2部；在《水泥混凝土研究》（Cement andConcreteResearch）、《水泥混凝土復(fù)合材料》（CementConcreteComposites）等本領(lǐng)域頂級期刊上發(fā)表SCI、 EI收錄論文86篇，被國內(nèi)外同行發(fā)表于高水平期刊上的論文廣泛引用，單篇最高引用70次。中國土木工程學(xué)會組織的評審專家組認(rèn)為 “該項目研究成果體現(xiàn)環(huán)境友好，創(chuàng)新性強，達(dá)到國際領(lǐng)先水平”。主要成果曾獲2013年教育部技術(shù)發(fā)明一等獎。本項目所發(fā)明的大摻量工業(yè)廢渣系列高性能混凝土產(chǎn)品性能優(yōu)良，已在深圳機場、深圳地鐵、滬昆和杭瑞高速貴州段、長春房地大廈等100多項工程建設(shè)中成功應(yīng)用，涉及建筑、道路、隧橋等工程領(lǐng)域，為我國混凝土產(chǎn)業(yè)向資源節(jié)約型轉(zhuǎn)型提供了有力支撐。近三年這項成果的應(yīng)用取得了8億元以上的經(jīng)濟(jì)效益。

　　混凝土產(chǎn)業(yè)科技創(chuàng)新

　　創(chuàng)造顯著社會效益，由孫偉院士帶領(lǐng)團(tuán)隊完成的“超高性能混凝土抗爆材料成套制備技術(shù)、結(jié)構(gòu)設(shè)計及其應(yīng)用”研究獲得國家科技進(jìn)步二等獎。這項成果針對目前超高強混凝土普遍存在的脆性大、粘度高、制備和養(yǎng)護(hù)工藝復(fù)雜、造價高、無法滿足現(xiàn)場大規(guī)模施工等關(guān)鍵難題，經(jīng)過近10年的刻苦研究，在國際上率先系統(tǒng)開展了超高性能混凝土材料成套制備、結(jié)構(gòu)設(shè)計及應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)研究，在混凝土的超高強、超高韌、超高抗力及其抗沖擊設(shè)計計算方法與超高抗力結(jié)構(gòu)研發(fā)等方面取得了一系列的創(chuàng)新性成果。研究成果滿足了工程防護(hù)的重大戰(zhàn)略需求，推動了超高性能混凝土產(chǎn)業(yè)的自主創(chuàng)新與技術(shù)進(jìn)步，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益與社會效益。

　　由吳波教授牽頭的“混凝土結(jié)構(gòu)耐火關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用”項目，在耐火試驗設(shè)備及試驗方法、高強鋼管混凝土柱耐火性能、不同飾面混凝土柱耐火性能、碳纖維加固混凝土構(gòu)件耐火性能等方面進(jìn)行深入研究，并成功解決相關(guān)試驗技術(shù)難題。這項成果開發(fā)了混凝土結(jié)構(gòu)防火涂料，能用在工業(yè)與民用建筑物內(nèi)或公路、鐵路（含地鐵）隧道等混凝土表面， 形成耐火隔熱保護(hù)層以提高其結(jié)構(gòu)耐火極限，可為建筑工程的防火阻燃提供新的可靠屏障。

　　從上述獲獎成果中，我們可以清晰地看到創(chuàng)新者的立足點不僅在于服務(wù)國計民生，他們還在努力地創(chuàng)造新的社會效益。

　　我國混凝土產(chǎn)業(yè)之所以能迎來科技創(chuàng)新的春天，是因為我們擁有混凝土產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展的一片沃土。創(chuàng)新是中華民族生生不息的秉性、發(fā)展進(jìn)步的動力，我國現(xiàn)代化建設(shè)正處于關(guān)鍵時期，經(jīng)濟(jì)發(fā)展進(jìn)入新常態(tài)， 要保持中高速增長、 向中高端水平邁進(jìn)， 必須依靠創(chuàng)新支撐。國家繁榮發(fā)展的新動能，就蘊涵于萬眾創(chuàng)新的偉力之中。

　　回望2014年，在我國舉世矚目的重大工程中，都能仰視到混凝土凝聚的偉岸脊梁。

   2014年12月26日，蘭新高鐵全線開通運營。這是世界上海拔最高的高鐵，它橫跨甘、青、新三省區(qū)，全長1776公里，設(shè)計時速200公里以上，是我國首條在高海拔地區(qū)修建的高速鐵路，也是目前世界上一次性建設(shè)里程最長的高速鐵路。它懷抱著世界最長的高原高鐵隧道、世界上火車穿越最長的風(fēng)區(qū)、世界上規(guī)模最大的防風(fēng)工程……作為一條長達(dá)1776公里的大干線，蘭新高鐵沿途所經(jīng)地區(qū)覆蓋了高原、高山、黃土、戈壁、沙漠、綠洲、濕地以及干旱、大風(fēng)、 極寒等各種地質(zhì)類型和極端氣候?；旧铣浲梁臀髂系貐^(qū)常見的喀斯特巖溶地貌外，其他工程地質(zhì)難題在蘭新高鐵都能遇到，其綜合修建技術(shù)難度在國內(nèi)高鐵獨占鰲頭，堪稱中國最復(fù)雜、最具挑戰(zhàn)性的高鐵，也最能代表中國高鐵的綜合技術(shù)水平。遠(yuǎn)眺蘭新高鐵，我們可以驕傲地說，這里的每一寸工程都是高性能混凝土的結(jié)晶。

   2015年1月14日，經(jīng)過12年艱苦建設(shè)，南水北調(diào)東、中線一期工程于2014年全面建成通水。舉世矚目的南水北調(diào)工程帶來了巨大的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。據(jù)介紹，南水北調(diào)東、中線一期工程實施以后，直接給沿線253個縣級以上城市供水，大大提高了這些城市的供水保證率，保障了供水安全。這條現(xiàn)代的地下 “大運河”，其實就是一條用混凝土與鋼鐵砌筑的連接南北大地的新動脈。

   2015年1月19日，天津（樓盤）“117大廈”突破500米大關(guān)， 其主塔樓核心筒第101層混凝土澆筑完成，標(biāo)高達(dá)到502.635米， 成為世界第8座、中國第5座、中國北方首座超過500米的摩天大樓。 而在2014年12月25日上午8點整，“117大廈”項目D區(qū)65000立方米C50大體積底板混凝土隆重開盤澆筑，建設(shè)者用66個小時完成了大底板混凝土的施工。這是一項史無前例的世界最大底板混凝土澆筑新紀(jì)錄。

　　燦爛的產(chǎn)業(yè)發(fā)展進(jìn)步之花，必然結(jié)匯豐碩的科技創(chuàng)新之果。在中國現(xiàn)代化建設(shè)進(jìn)入關(guān)鍵時期、經(jīng)濟(jì)發(fā)展進(jìn)入新常態(tài)的今天，我們既要在較短時間內(nèi)走完發(fā)達(dá)國家上百年走過的工業(yè)化道路，又要在新一輪世界科技革命和產(chǎn)業(yè)變革中迎頭趕上；既要保持中高速增長，又要向中高端水平邁進(jìn)，唯有依靠創(chuàng)新支撐才能走得更遠(yuǎn)。武漢無收縮灌漿料

　　國家繁榮發(fā)展的新動能，就蘊涵于萬眾創(chuàng)新的偉力之中。驅(qū)動混凝土產(chǎn)業(yè)前行的新動能，也將會在創(chuàng)新的偉力中強勢勃發(fā)。

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