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吴浩研发纳米改性超致密高耐久混凝土实现建筑材料跨领域应用耳机插针

时间:2019/12/11 20:14:31 编辑:

今年年初,第三届“杰出工程师奖”颁奖典礼在北京人民大会堂举行。中国建筑材料科学研究总院有限公司教授级高级工程师吴浩荣获“杰出工程师青年奖”。

“杰出工程师奖”是由中华国际科学交流基金会发起,经科技部和国家科学技术奖励工作办公室批准设立的重大奖项。其设立目的是为了大力弘扬“责任、创新、协同”的中国工程师精神,奖励和表彰在全国生产建设一线作出突出贡献的工程技术人员,以激励广大科技工作者为促进科学技术成果转化、加快产业技术进步、提高社会生产力和综合国力作贡献。该奖项每两年评选一次,是目前国内涵盖领域最广、最具权威性的工程技术人员奖项。

10多年来,吴浩长期从事高性能混凝土与耐久性、混凝土外加剂及特种混凝土技术等方面的科研与技术转化工作,取得了系列创新成果。他关注核电工业核废料处理,创新研发了高韧性、长寿命纤维增强混凝土材料,用于核废料处置及市政工程,制定我国首部《低、中水平放射性废物高整体容器——混凝土容器》国家标准;深入基础理论研究,突破多因素耦合下混凝土耐久性破坏机理与评价方法,从减缩剂的角度提出了混凝土全周期裂缝控制技术及其理论,主持制订了《砂浆、混凝土减缩剂》建材行业标准,填补了减缩剂产品标准在国际上的空白;紧跟国际研究热点,研发纳米改性超致密、高耐久混凝土严酷服役环境下的混凝土工程建设。

2008年以来,吴浩作为负责人,承担和参与了国家重点研发计划、国家科技支撑计划、国家“973计划”、国家“863计划”、国家自然科学基金重点项目等国家及省部级项目10余项;授权专利14项,发表论文近30篇并获中国硅酸盐学会优秀论文,出版著作3部;制定国家标准1项、行业标准1项;先后获得省部级科技进步一等奖2项、技术发明一等奖1项,集团科技进步特等奖1项,中国硅酸盐学会青年科技奖和吴中伟青年科技奖。以吴浩主持和领衔完成的科技成果和技术创新,为我国核电、煤炭、高铁等重大基础设备工程的高效建设与安全运营提供了重要支撑,对促进建筑材料领域产业技术进步及产业结构调整具有重要的推动作用。

关注核电工业核废处置,实现建筑材料跨领域应用

能源短缺是全球各国面临的严峻考验,积极开发核能、推进核电工程建设是我国能源建设的重要政策。在经历了日本福岛核事故沉重打击后,全球对待核废料的处置也更加谨慎。“十二五”期间,我国每年都有3个~5个核电站新开工建设。每个100万千瓦的核电机组每年将产生75m3废料,到2020年,我国将拥有近200个核电机组,届时每年有1.8万m3的废料生成。如此大量的核废料,一旦处置不好将会造成极其严重的影响。

在建设领域中,传统的混凝土技术仅限于土木工程,其技术难度与核反应原料处理的“高大上”一比,完全是云泥之别。可是,就在两种看似无法比较的技术面前,中国建筑材料科学研究总院有限公司接到了中国核电工程抛出的“橄榄枝”——制备贮存核废料的混凝土高整体容器,这对高性能混凝土技术提出了前所未有的新挑战。该项目启动前,核废料处置的国外技术尚属保密,国内技术处于空白状态。接到行业跨度和技术难度如此大的任务,在没有任何依据可参考的情况下,吴浩充分发挥了他善思考、勤钻研的特质,最终攻克难关。

为了寻求一个完美的混凝土配合比,每个工作日和节假日的晚上,吴浩都泡在办公室里。他大量查阅国内外相关资料,多次与设计单位沟通,多次深入核废料容器生产和处置场,通过大量缜密的试验,认真对比材料与产品性能数据,找到了核废料处理容器与高性能混凝土的完美结合点,提出了“四元胶材”及“多尺度纤维”的技术路线,实现了纤维材料尺度匹配与协同改性、粉体材料的“活性互补”与“梯度水化”,满足核废料处置的抗冲击、抗跌落、耐辐照性能要求,且在核废料的辐照环境与严酷自然环境下能安全服役300年。最终,他系列化、规模化、标准化地制备出满足核废料300年贮存要求的混凝土高整体容器,并应用于田湾核电站核废料处理中心。该成果引领了我国核废料处置技术的进步,形成发明专利4项,获中国材料研究学会科学技术一等奖,在核废料处置及市政工程中得到了广泛应用,为核废料的安全高效处置提供新的技术方向,经济和社会效益巨大。

深入基础理论研究,突破多因素耦合下混凝土耐久性破坏机理与评价方法

耐久性不足导致混凝土破坏的主要因素中,氯盐侵蚀的影响首当其冲,这是因为一旦氯盐侵入到混凝土内部,在合适的条件下会与起到骨架作用的钢筋发生化学反应,从而引起破坏性膨胀,严重的时候会导致混凝土服役性能的劣化甚至丧失。虽然这也是国内外研究的重点与热点,但研究氯盐在混凝土内部传输的时候总是忘记或忽略了外加荷载对其特性的影响,这就导致研究成果只是停留在试验室层面,缺乏对实际工程的有效指导。

从博士阶段起,吴浩就开始深入混凝土耐久性破坏机理与评价方法的基础理论研究。他先后参与了国家“973计划”及国家自然科学基金重大国际合作项目等,在“水泥优化复合和体积稳定性”科学思想的指导下,研发了荷载条件下介质传输行为的评价装置,阐明了荷载与氯盐协同作用下混凝土中的介质传输规律,建立了基于介质渗透的混凝土服役寿命评价模型,并对国家重点桥梁工程使用年限进行了精准预测;他针对高性能混凝土体积稳定性差的特点,提出了基于数字图像技术的收缩开裂评价新方法,从减缩剂的角度提出了混凝土全周期裂缝控制技术及其理论,对指导工程混凝土配比设计和施工具有重要意义,并以此成果为基础主持制订了《砂浆、混凝土减缩剂》建材行业标准,该标准于2016年正式实施,填补了减缩剂产品标准在国际上的空白。他的科研成果解决了多因素耦合作用下混凝土耐久性评价技术与安全服役期预测难题,并应用于跨海大桥、高速铁路及煤矿深井建设等重点工程的辅助设计与验证评估,形成发明专利9项,获中国建材联合会技术发明一等奖、中国煤炭工业协会科学技术一等奖。对促进混凝土学科发展、结构耐久性设计及结构工程安全有重要支撑作用,经济和社会效益巨大。

紧跟国际研究热点,研发纳米改性超致密、高耐久混凝土

在科研工作中,吴浩始终保持着对科技前沿的高度敏感性。他紧跟国际研究热点,抓住纳米颗粒难分散的问题根源,带领团队进行两性离子纳米分散剂及纳米改性混凝土的科技攻关,满足了严寒、低气压、强紫外线等极端环境的要求,首次将纳米改性混凝土技术推广到高原机场,并延伸到海洋工程。

依托国家“863计划”,吴浩以纳米改性为技术路线,开发了基于两性离子的新型纳米分散剂,实现了微纳米粉体在混凝土体系中的高效分散,促进了混凝土超致密体系的构建;他基于氮气渗透性能,研发了混凝土抗气体渗透测试设备,为超致密混凝土抗介质传输性能的评价提供新手段,目前该设备已具备规模化生产的条件,也是未来潜在的经济增长点;他提出了严酷服役环境下超致密、高耐久混凝土的成套制备技术,并在云南泸沽湖高原机场、深圳前海金融自贸区建筑群等工程中得到示范应用,大大提升了工程的服役寿命,该成果形成发明专利4项,新产品2项,新技术2项,是严酷环境下混凝土工程服役寿命的重要保障,具有极大的技术推广空间,经济和社会效益巨大。

“能够获得这项殊荣,是对我们青年一代工程师极大的鼓励。”在得知自己获得“杰出工程师青年奖”时,吴浩激动地说,“获得这项荣誉,我收获的不仅是感动和喜悦,还有一份沉甸甸的责任与担当。”

工程师是企业的脊梁,是推动技术进步和科技创新的中坚力量。各行各业的工程师们,都在平凡的岗位上用自己的奋斗成就不平凡的价值。吴浩表示,现在正是他为行业和社会贡献力量的时候。四十不惑正当年,男儿有求安得闲。志存高远,追求卓越,吴浩还有远方的目标需要继续追逐,他希望未来能够在老一辈人的引领下,继续深深扎根科研领域,不断探索前行。

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