本報訊 11月18日,2021年兩院院士增選結果正式揭曉,其中,浙江大學建筑工程學院教授、混凝土結構安全領域專家徐世烺當選中國科學院院士;東南大學首席教授,土木工程材料專家,混凝土收縮裂縫控制和超高性能化領域的學術帶頭人劉加平當選中國工程院院士。
徐世烺,男,漢族,中共黨員,博士,教授,博士生導師,現任浙江大學高性能建筑結構與材料研究所所長,浙江大學建筑工程學院學術委員會主任。
混凝土結構普遍開裂,宏觀裂縫不僅可導致結構壽命嚴重降低,更是絕大部分混凝土結構發生重大安全事故的根源。為解決其中的關鍵科學問題,徐世烺歷經40年的艱苦探索,建立了完整的混凝土結構裂縫完整性安全分析理論和測試技術體系。研發了可開展不同尺度混凝土斷裂力學實驗研究的實驗裝備,首次發現了混凝土裂縫擴展存在著初始起裂、穩定擴展與失穩破壞三個明顯不同的階段。揭示了初始裂縫尖端應力奇異性是混凝土裂縫擴展內在驅動力,證實了斷裂力學可以用于混凝土結構完整性分析。他于上世紀80年代提出了混凝土起裂韌度這一新參數,建立了以應力場強度因子為表征的雙K斷裂準則,可以描述混凝土裂縫從起裂、穩定擴展到失穩破壞的特征規律;采用格林積分方程給出了裂縫擴展過程黏聚韌度增值的精確計算方法,發現了雙K斷裂參數之間的定量關系;并發展了雙K斷裂準則的能量釋放率表達方法。
從理論層面解決混凝土結構裂縫安全評價問題后,徐世烺在重要工程結構控裂、提升結構使用壽命和安全性技術方面也取得了重大突破。
基于雙K理論混凝土裂縫穩定擴展可導致韌性增值的原理,徐世烺建立了基體缺陷尺寸和纖維隨機分布的統計微觀力學模型;采用超細骨料與納米材料改善微觀結構,消除了界面過渡區宏觀缺陷影響,發明制備出高韌性混凝土。
高韌性混凝土不僅適用于新建結構關鍵部位,還可用于舊有結構加固與修復。徐世烺研究出高韌性混凝土控裂復合梁制備方法,建立了控裂復合梁設計理論,可使裂縫寬度控制在0.1mm內,滿足嚴酷環境要求,實現抗裂和耐久性能大幅提升。
徐世烺研究成果在烏江東風拱壩、長江三峽大壩二期和三期工程、南水北調丹江口大壩等水工大壩的裂縫安全評估和控制中,以及上海吳淞軍港修復加固、舟山魚山跨海大橋和杭州秋石高架橋等重大工程建設中發揮了重要作用。
劉加平,男,博士生導師,現任東南大學首席教授,土木工程材料專家,是混凝土收縮裂縫控制和超高性能化領域的學術帶頭人。他發展了收縮開裂的理論體系,創新了超高性能混凝土技術,建立了減縮抗裂、力學性能提升和流變性能調控三個關鍵技術群,發明了系列功能材料,成功應用于110余項重大工程。以第一發明人獲授權發明專利91件,獲國際專利14件,發表SCI/EI收錄論文258篇,主/參編標準或規程22項。成果獲國家技術發明二等獎1項,國家科技進步二等獎4項。突破了收縮裂縫控制的國際難題,引領了超高性能混凝土的工程化應用,為土木工程建設做出了重要貢獻。
劉加平將材料與結構和環境相結合,率先提出了復雜膠凝體系的活化能計算方法,解決了室內與實際工程的性能對應,材料收縮與結構應力計算之間存在難題,創建了混凝土水化—溫度—濕度—約束耦合作用模型。突破了開裂風險量化評估的理論瓶頸,填補了收縮裂縫專項設計的空白。成果應用于無錫太湖隧道、蘭新高鐵和上海地鐵14號線地下車站等50多項重大工程,實現了地下空間、隧道、長大結構等無可見裂縫,推動了收縮裂縫由被動修復轉向為主動防治。
劉加平從分子和微納觀層次調控漿體、基體和界面區的微結構,從本源上提高混凝土宏觀性能,解決了高強混凝土粘度大、韌性差,以及常溫養護早期強度低、剛度不足等難題,實現了高流動性、超高強度和超高韌性的統一。成果應用于NH島礁防護和南京長江五橋等60多項重大工程,提升了構筑物的抗侵徹爆炸和承載能力。(賀禮斌)
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