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刘加平院士:开拓建筑材料革新未来之路

2023-01-30   广东院士联合会   阅读量:248

    在新长铁路和204国道交汇处,坐落着一个美丽的乡村——葛家桥村。2021年,司法部、民政部,命名葛家桥村为第八批“全国民主法治示范村(社区)”。双喜临门,同一年,村子里出了位院士。2021年11月18日,时为东南大学材料科学与工程学院教授的刘加平当选中国工程院土木、水利与建筑工程学部院士。“我是江苏海安开发区城东镇葛家桥村人,今年有幸当选为中国工程院院士,向养育我的父母,培育我成长的老师,和帮助我进步的父老乡亲表示衷心的感谢。”在感言中,刘加平特别感谢了自己的父母和恩师。而他的科研道路,也的确与此息息相关。

从“农田”里走出的院士

    葛家桥村历来民富村美,有海安糯米酒、麻虾酱等特产,更有小方糕制作技艺等民俗文化。刘加平的家庭不富裕,但从小他和弟弟的吃穿用度,也没比村里人少了什么。就是有一点,一从学校回来,母亲就会让他们做家务。“家里虽然不穷,但是我母亲的理念就是这样,就算有点钱,也要勤俭持家。她自己不辞辛苦地劳作,同样要求我们养成勤快的习惯。”刘加平说,“直到现在,回到老家,我们会自然而然地帮助母亲干点家务。”

    插秧、养蚕、打草包……刘加平都十分熟练。而寒暑假,他的父亲则会让他去工地“做临工”,这个“家庭习俗”一直持续到刘加平的大学。“在南通,当年很多人会选择去学泥瓦匠等手艺,所以那个时候我就想,如果我能当一名工程师,就好了。”工程师,在当时的刘加平心中,是个很厉害的职业。1986年,刘加平报考了重庆建筑工程学院(后被重庆大学合并)建筑材料及制品专业,并以高分被录取。在很多公开场合,他都会感谢家乡的老师:“我觉得在学习上,基本功很重要,老家的老师非常有爱心、负责任。教育的方式让人容易理解和记忆。”而幸运的是,这样的良师,在刘加平研究道路上还有很多。他一直心存感恩。

工作中的刘加平(右)

“我一直是站在前人的肩膀上”

    彼时的重庆建筑工程学院是建设部重点院校,很多老师是留苏的“副博士”,在当时国内建筑领域,也是“响当当”的人物。这里为刘加平奠定了扎实的基础。“一般来说讲到建筑材料,可能大家都会觉得偏重于化学,”刘加平说,“化学固然重要,但力学和数学也很重要。”要了解混凝土内部的“力”,才能去解决它“开裂”的问题,“如果我没有扎实的跨学科基础,我想我解决不了后面遇到的混凝土方面的问题。”

    混凝土收缩开裂是长期困扰工程界而未能解决的国际难题。“由于水分蒸发、水化反应、热胀冷缩等原因,水泥遇水拌合以后会产生收缩。同时,混凝土结构中往往外围有约束,内部有钢筋,拉住混凝土,不让它收缩。这时候混凝土内部就会产生应力。当应力超过它的抗拉强度,混凝土就会开裂。”刘加平一直以来想要解决的,就是混凝土如何才不会开裂的问题。“这是我们从事这个专业的人,永远的痛。”刘加平大学毕业后,先是去单位上了两年班,在工作期间,他发现很多市民的投诉都与此相关,比如屋顶漏水等。于是他想继续考研,对这个领域进行深入研究。

    刘加平以优异的成绩考取了东南大学硕士研究生,后来又攻读了博士。“我的硕士导师孙伟院士是结构工程出身,混凝土材料力学方面的学术造诣非常高;我的博士导师唐明述院士,更是混凝土材料化学方向非常厉害的专家。可以说,我一直站在前人的肩膀上。”经过持续的研究学习,刘加平意识到,进行混凝土材料革新,将节约大量资源、能源,减少水泥生产造成的污染,这是一项造福子孙后代,关系祖国建设千秋伟业的使命。

科学研究要面向国家和社会需求

    在刘加平的不懈努力下,他的科研项目逐渐结出了果实。他发展了收缩开裂的理论体系,创新了超高性能混凝土技术,建立了减缩抗裂、力学性能提升和流变性能调控三个关键技术群,发明了系列功能材料,成功应用于无锡太湖隧道、兰新高铁、上海地铁14号线地下车站和南京长江五桥等110余项重大工程。他突破了收缩裂缝控制的国际难题,引领了超高性能混凝土的工程化应用,为土木工程建设做出了重要贡献,多次荣获国家级科学技术奖项……

    而刘加平印象最深刻的,是无锡太湖隧道项目。这是中国已建成的最长、最宽的水底隧道,用时4年打穿太湖两岸,现在,只需8分钟,便可驾车“穿湖”。太湖隧道浇筑混凝土达200余万方,打设钢板(管)桩围堰总长4.2万米,施工难度大。针对“十隧九漏、无隧不裂”的质量通病,刘加平带领团队,为这个隧道加上了“金钟罩”,量身定制了不开裂的混凝土及施工方案,实现了隧道主体结构“天衣无缝、滴水不漏”。

    刘加平表示,我国目前混凝土用量较大,钢筋和混凝土是碳排放量占比较大的两个行业,“如果说土木工程这个行业能够很好地减碳,那么对国家来说意义重大。”刘加平解释,从用好的材料到用好材料,他一直走在这条“研究路”上,用实际行动践行二十大“节约集约、绿色低碳发展”理念。“任何一种材料,包括砂石,都是我们人类的资源,怎么把它用好,是我们的不懈追求。”

    “科技工作者要有一种自豪感,因为我们从事的都是国家现在是急需的、人民需要的、社会尊重的行业。那同时我们也要承担责任,不辜负国家对我们的期待,社会对我们的需求。把我们全身心的精力集中到科学研究当中,多出成果,出有用的成果。”去年的6月9日,在全省科学技术奖励大会上,刘加平被授予首届江苏省科技创新发展奖先进个人称号。