2.0版高韌性混凝土打造更“強”建筑

1 月 8 日，在國家科學技術獎勵大會上，浙江大學建筑工程學院徐世烺教授領銜的“重大工程結構安全服役的高韌性纖維混凝土制備與應用關鍵技術”獲國家技術發明獎二等獎。

徐世烺團隊研發的這一“2.0 版本”高韌性混凝土，突破混凝土材料脆性易裂、界面薄弱易裂、結構受拉開裂三大瓶頸，為基礎設施穩固及更長壽命貢獻出浙大智慧。

源頭發力打造高韌材料

從人們居住的樓房，到車來車往的橋梁，再到江河上的大壩……在我們的生產生活中，混凝土幾乎無處不在。而一旦混凝土上出現的裂縫，便可能釀成大壩崩潰、橋梁垮塌的慘劇。在許多人眼中，混凝土裂縫成為一種既神秘又危險的存在。

不過，在浙江大學建筑工程學院徐世烺教授眼中，裂縫毫不神秘：這些慘劇的發生，混凝土材料太脆又易裂是“罪魁禍首”。提高混凝土韌性，成了徐世烺研究工作的首要關注點。

1987 年，徐世烺首次提出了科學描述混凝土裂縫擴展過程的雙 K 斷裂理論。這個理論的“神奇之處”在于，它不僅能指出什么情況下裂縫是安全的，什么時候必須修補，甚至能夠通過該理論指導材料配制或通過工程措施抑制裂縫發生和發展。在此理論的基礎上，徐世烺又進一步建立起一套有關混凝土結構控制裂縫的技術新體系。

在雙 K 理論基礎上，此次獲獎的高韌性纖維混凝土由此誕生。

“我們的發明徹底解決了混凝土強而不韌、脆性易裂的根本缺陷。”徐世烺介紹，與普通砂漿、混凝土脆性斷裂完全不同，高韌性混凝土具有優異的韌性，最大裂縫寬度遠小于 0.1mm，完全滿足嚴酷條件下的耐腐蝕耐久性要求，為工程結構安全服役提供了關鍵性材料保障。

在徐世烺團隊被人們笑稱為“專門搞破壞”的實驗室里，這一新材料經歷了多種疲勞破壞測試。比如做成一個只有 15mm 厚的板子，兩頭搭在壘好的磚塊上，就成了一座簡易的“橋”——兩個女大學生并肩站在上面，也沒有壓塌。這種新型混凝土目前已經應用于杭州秋石高架三期四期等工程的橋面連續結構中。

此外，針對現實需求，徐世烺帶領團隊發明了界面抗裂性能提升技術等，通過完整的體系支撐，從而實現建筑工程更安全，壽命更持久的目標。

推廣利用改變行業面貌

與混凝土打了三十多年交道的徐世烺，為何會深耕這一研究方向？徐世烺說，這與時代背景緊密相連。

1975 年河南潰壩事件造成大量人員死傷，一年后發生的唐山大地震又奪去了 24 萬同胞的生命。接連發生的巨大災難讓他的內心久久不能平靜。1979 年，湖南柘溪水電站出現大面積裂縫，嚴重威脅大壩安全。當時開始攻讀研究生的徐世烺聽到之后倍感震驚，決心為國內剛剛起步的混凝土斷裂力學研究貢獻自己的一份力量。

時至今日，徐世烺團隊項目獲授權發明專利 27項，軟件著作權 5 項。主要成果獲 2014 年教育部技術發明獎一等獎。在本領域頂級期刊 CCR、CCC 等發表SCI 論文 35 篇；在國家一級學會刊物發表 EI 論文 40篇；出版學術專著 1 部。

放眼全國，徐世烺團隊的研究成果已經開始在實際工程中應用，將產生越來越大的工程價值。

從 2011 年在杭州海外高層次創業園和常州建設部綠色建材基地分別建立生產線，國際上首次實現高韌性纖維混凝土的規模化工業化生產，到上海吳淞軍港、浙江新嶺隧道、常山港特大橋、湖北丹江口大壩、四川金沙江向家壩，無一不包含著徐世烺的心血成果。

值得一提的是，其研究成果還能有效減少甚至免除了結構的維修，大幅度延長了結構使用壽命，從而有效降低水泥用量，減少了二氧化碳排放。

據統計，近 3 年來，該項目研究成果帶來的新增產值達 22.7 億元，新增利潤 2.1 億元。

徐世烺說，這種超高韌性混凝土在延長基礎設施壽命方面具有廣闊的應用前景。“我們只用增加很少的投入，就可以成倍提高基礎設施的抗震能力，使其壽命延長幾十年。”徐世烺說，但目前高韌性混凝土在工程中的應用普及尚有很大空間，近年來他一直在呼吁制定相關政策，提高基礎設施建筑標準，讓高韌性混凝土造福更多人。