交匯點訊 讓混凝土工程如磐石之固、柱石之堅,保證重大基礎設施使用期達100年以上,是無機非金屬材料專家、中國工程院院士唐明述的畢生追求。為此,他數十年如一日,帶著流動的「勘察隊」奔波於大江南北,研究混凝土工程的「癌症」——鹼集料反應。因在該領域取得的卓越成就,他獲得了由國際水泥化學大會頒發的「國際水泥與混凝土領域傑出貢獻獎」。
醫治混凝土工程中的「癌症」
「有人問過我們,一個反應研究了幾十年,國際會議也開了十次,什麼反應這麼複雜。」唐明述所說的「反應」,就是他打了一輩子交道的「鹼集料反應」。
在水泥學界,「鹼集料反應」被稱為混凝土工程的「癌症」。是指混凝土原材料中的鹼性物質與活性成分發生化學反應,生成膨脹物質(或吸水膨脹物質),從而引起混凝土開裂的現象。
「鹼集料反應」是影響混凝土工程耐久性的重要因素之一,它造成的破壞、修補和重建費用都相當昂貴。到底有多貴呢?早在1981年,南非拆換鹼集料反應損壞的工程就耗資2700多萬英鎊。
唐明述很早就體會到「鹼集料反應」研究對國民建設的重要意義,並從1959年開始將其確定作為自己主攻的研究方向。最初,國際上此項研究主要採用美國的研究方法,但唐明述並沒有迷信當時的國際學術權威Powershot的「競爭反應理論」,而是創立了屬於中國學者的「鹼度平衡假說」,引起國內外同行的高度關注。他發明的「壓蒸快速法」(砂石鹼活性快速試驗方法),被國際同行稱為「中國法」,不僅為日本、加拿大、法國、英國、義大利等國所驗證和推崇,並被法國列為國家標準和我國工程建設部門的標準,廣泛應用於三峽工程、瑞士海底隧道等國際重大工程中,對工程防止「鹼集料反應」破壞起了重要作用。
「我們團隊就是一支流動的『勘察隊』。」為了研究「鹼集料反應」的機理,唐明述和團隊付出的不僅僅是實驗室研究的幾十年時間,還有奔波世界各地取樣的辛勞。他們總是與我國重大工程緊密聯繫在一起,機場、大橋、鐵路、水電站、核電站、碼頭以及大型水泥企業等工程,都留下了他們的足跡。「科學研究必須面向經濟建設,工科的研究更應面向生產實際。中國之大,建設之快,更為我們面向生產實際提供了廣闊的用武之地。」唐明述說。
數十年孜孜以求、攻堅克難,唐明述終於總結出預防、發現、消除「鹼集料反應」的一整套理論,成為我國和國際上「鹼集料反應」研究的著名專家。他和科研團隊收穫了全國科學大會獎、國家自然科學二等獎、國家技術發明二等獎等30多個重要獎項。1995年3月,他當選為中國工程院院士。
耄耋之年關注軟科學研究
「中國必須重視混凝土的耐久性問題,以免使子孫後代背上巨額維修費用的沉重包袱。」針對國外許多國家混凝土工程維修費用巨大的現狀,唐明述如此呼籲。
從可持續發展的觀點而言,建築行業混凝土提高耐久性,延長使用壽命是極其重要的,但耐久性重視不夠是一個全球性的問題,我國也有一些混凝土工程因施工不良、設計不當和化學腐蝕、鋼筋鏽蝕、鹼集料反應、凍融破壞等因素,在不到十年內產生嚴重損壞,損失也是十分驚人的。
進入21世紀後,唐明述越發關注仍未得到解決的一系列軟科學問題,對水泥工業的可持續發展、混凝土的耐久性與安全性以及解決「水泥工業投資過熱」的研究提出了寶貴建議。
1998年我國發生百年難得一見的特大洪澇災害。在此之前,長江、松花江等有些地方已經修建了堤壩,但有些堤壩早已出現裂縫,這對防洪沒有太大的幫助。唐明述認識到,要在全國範圍內修建永久性的防洪堤壩,將是一項如萬裡長城一般的浩大工程。江堤除少數標準堤外,絕大部分都是泥土堤,因此修築永久性堤壩的選材問題十分關鍵。唐明述帶著團隊到全國各地進行實地調查和研究,向有關部門提出了利用工業廢渣修築江河湖海的「萬裡長城」的建議。
他根據中國的國情,基於科技發展、可持續發展的理念,從材料科學的角度出發,提出利用工業廢渣、礦渣、煤灰粉、矽粉,代替熟料生產水泥,不僅節約能源資源、保護環境,而且能夠改善混凝土的性能,特別是耐久性。他系統研究了鋼渣中RO(鎂鐵固溶體)相的安定性,為鋼渣用作建築材料奠定了理論基礎。
唐明述還特別指出,不能錯誤地將混凝土的強度高當成混凝土的耐久性好,而這恰恰是混凝土等建築材料行業內被普遍接受的觀點。他提倡使用「綠色建築材料」,把水泥工業轉變為「綠色膠凝材料工業」,並提醒:利用工業廢料的同時,既要注意正面效應,還要看到負面效應,如何將負面效應減到最低是值得研究的方向。
連續15年為新生上「開學第一課」
每年新生開學,南京工業大學都要邀請德高望重的教師為新生上「開學第一課」。唐明述當選院士後,連續15年,以深厚的國學積澱和心系後生的拳拳之心,結合社會和校園當下進行思考,親自撰寫成文,堅持不懈為新生上好「第一課」。
「我們有沒有信心成為國內有影響、國際有競爭力的人才?我們有沒有努力做到『於學無所遺,於辭無所假』?我們有沒有能力做到拒絕平庸,追求卓越?」2011年9月8日,在大學新生第一課上,唐明述向學生拋出了三個問題,發人深思。
數十年來,唐明述共培養了18名碩士研究生、30名博士研究生和1名博士後,並努力打造具有國際一流水平的研究團隊。意識到最新科技成果對學生成長的重要性,他充分發揮自己的外文優勢,翻譯英、德、俄、法、日等五國大量的外文資料和經典原著,帶進課堂、科研和生產中。他鼓勵學生嘗試新的想法,要求他們不能人云亦云,「不要踩著別人的腳步前行」。他認為,作為教師,在整個教學過程中絕不要給學生「完整」「到頂」的概念,應著重啟發他們提出各種各樣的問題,培養他們的創新精神。
「唐老師有句話我一輩子都能記住,就是『許仲梓啊,要努力啊!就是春節,上午殺雞,下午還要看書』。」他的學生許仲梓說,三十多年來跟隨著老師,走過無數座橋梁礦山,研究過無數大壩碼頭、道路機場,見了數不清的人,開了記不清的會,終於為共和國重大工程的長壽命,對子孫後代負責任,作出了貢獻。
如今,91歲高齡的唐明述院士依然關心後學,在今年南工大「先進材料創新訓練與科研實踐」暑期學校開幕式上,他還通過視頻連線諄諄教導研究生們,要夯實基礎,學會做人,愛國愛黨,為材料科學躋身世界科技強國終身奮鬥。
【個人簡介】
唐明述,1929年3月31日生於四川安嶽縣,南京工業大學教授、博士生導師。1987年獲得國家自然科學二等獎(當年一等獎空缺),1995年當選為中國工程院院士。2012年,獲得國家技術發明二等獎。唐明述在水泥混凝土,包括鹼集料反應、鋼渣的微觀結構、氧化鎂延遲性膨脹混凝土等均取得重要發現。他創建的「壓蒸快速法」, 被譽為「中國法」。上世紀90年代初,法國定為國家標準(AFNOR P18-588)曾用於世界上最長隧道——瑞士的Gotthard隧道(長57公裡),作為全程(1996-2013年)控制集料鹼活性的手段。他和他的團隊的研究工作不僅在工程中應用,還特別重視從實踐中提煉出必須深入研究的科學規律,從而在理論上取得一定成就。
交匯點記者 蔡姝雯
素材來源:江蘇省科學技術協會