李宗津教授的研究項目旨在解決混凝土應(yīng)用難題。圖為港珠澳大橋 資料圖片
國家基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)一日千里,過去幾年,高速公路總長每年增加5000公里,大型橋樑工程佔世界近五成?!笆濉币?guī)劃中的重大工程如今全面鋪開,對混凝土的需求提到新的高度。在這樣的背景下,香港科技大學(xué)李宗津教授領(lǐng)導(dǎo)國家重點基礎(chǔ)研究發(fā)展計劃(下稱973計劃)─環(huán)境友好現(xiàn)代混凝土的基礎(chǔ)研究項目,針對國家重大工程的急需,長期研究開發(fā)混凝土增韌劑、耐久性增強劑,解決現(xiàn)代混凝土早期易開裂、耐久性差,服役壽命短的難題,同時探索最大限度地減少水泥用量,實現(xiàn)節(jié)能降耗的新途徑。
“過去幾年,中國平均每年每人消耗6000公斤混凝土,幾乎是世界的兩倍。我經(jīng)常和學(xué)生說,將你每年消耗的所有食物和水加起來,都不及你用的混凝土多?!睊裨L一開始,李教授就向記者陳明了混凝土研究的利害,“國家對混凝土的用量這么大,對它的研究必然具有重大意義?!边@個當(dāng)年因為國家領(lǐng)導(dǎo)人的一句“回香港就等于回國”而從美國來到香港的土木工程學(xué)家,言辭中充滿著對國家的關(guān)切,談起混凝土研究更是滔滔不絕。
2009年,李宗津教授獲國家科技部委任,成為973計劃中唯一一個混凝土研究項目的首席科學(xué)家,這亦是首次由香港科學(xué)家擔(dān)任國家973計劃首席科學(xué)家。對此,李教授表示,正是香港得天獨厚的區(qū)位優(yōu)勢幫助了自己。
原來,當(dāng)時東南大學(xué)一位混凝土專家常邀請李教授討論研究事宜。但無奈該專家超齡,故推薦李教授來擔(dān)任首席科學(xué)家,向科技部申請973計劃?!斑@是香港優(yōu)勢,既可參加內(nèi)地研究,也可參加海外研究,佔盡天時地利?!?
納米尺度揭秘物料本質(zhì)
混凝土是最主要的建筑材料,李教授統(tǒng)計,中國人均年消耗混凝土的數(shù)量約佔世界總量的60%。但利用率低,使用壽命短亦是普遍存在的問題。
李教授解釋,混凝土作為復(fù)合材料,由膠凝材料、骨料和水適當(dāng)比例配置,經(jīng)過系列物理、化學(xué)反應(yīng)形成。“混凝土元素很多,元素組成也很復(fù)雜,若搞不清楚,就好比研究人體沒有分清楚細胞和基因?!币虼?,李教授決定從納米尺度的最基礎(chǔ)點出發(fā),去研究混凝土最本質(zhì)的東西。
他憶述,當(dāng)年973項目答辯時,很多教授對從納米尺度研究混凝土不以為然,后來紛紛改觀,承認他的觀點正確。
開發(fā)新產(chǎn)品建大橋核電
除了對混凝土本質(zhì)進行基礎(chǔ)研究,李教授還針對內(nèi)地混凝土使用過程中出現(xiàn)的問題,帶領(lǐng)團隊創(chuàng)新性的提出了研發(fā)第四代混凝土的計劃。他指出,第四代混凝土一方面提高了韌性與延性,不開裂,耐久性高;另一方面還符合環(huán)保原則,減少用量,降低污染。
新一代混凝土在內(nèi)地諸如京滬高鐵、泰州大橋、崇啟大橋、田灣核電站等重大工程項目均有應(yīng)用,其中泰州大橋為千米級三塔兩跨式懸索橋型,對結(jié)構(gòu)材料要求極高。團隊研發(fā)的新型混凝土,成功幫助大橋解決了橋樑薄壁箱容易開裂的問題。
2013年,項目周期結(jié)束,中國工程院對成果匯報非常滿意,主動要求李教授為首的團隊再申請一次973計劃。2015年,團隊成功獲批,兩地科學(xué)家原班人馬繼續(xù)合作。第二次研究主題是延長混凝土在特殊嚴酷環(huán)境下的壽命,比如團隊現(xiàn)在也在參與南海一些工程項目。