以下转载自刚出版的《神州学人》2010年第10期 “这是一个肥沃的领域,只要辛勤耕耘,一定能做出很多的成果来。” 1980年夏天,正在读研的徐世烺慕名拜访了来大连开会的著名混凝土大坝温控专家朱伯芳,就此确定硕士论文题目,由此,他与“混凝土断裂力学”结下了不解之缘,并成为他人生大部时间为之孜孜努力的方向。 2009年11月16日,徐世烺正式出任浙江大学建工学院新院长。一个华丽的转身后,他面对的仍然是打了三十年交道的实实在在的“混凝土”,不同的是他正在努力地将传统的硬且脆的混凝土,通过科学的魔方,改良出为具有优异的柔韧性能的混凝土材料新品种。 “我将继续发挥学术专长,带领建工学院的学科集群走向国际一流。 “最年轻的元老”
“重视科学原始,服务国家建设” 传统混凝土易开裂,严重影响了工程质量,成为引发工程事故的主要原因之一。问题的根本在于混凝土的抗拉强度低、韧性差和开裂后裂缝宽度难以控制等缺陷。为克服混凝土这些不足,徐世烺带领他的科研团队,围绕国家大项目潜心研究,努力攻关。 “建筑为什么会寿命短,是因为混凝土易开裂,开裂之后引起钢筋锈蚀,导致膨胀,又进一步引发更大范围的破坏和开裂,这样就对这个建筑结构就产生严重的危害,从而致使结构失效,丧失使用功能。。”徐世烺说,从事混凝土断裂力学研究的目的,就是要找到减少裂缝危害的理论支撑,甚至是研发新材料的理论基础。 1983年,“混凝土断裂和损伤的机理”是徐世烺撰写的基金申请书并作为主要研究者完成的国家自然科学基金第一批获准的项目,那时名称还称之为中国科学院科学基金。在该项目中,他采用激光散斑干涉法,发现了混凝土裂缝失稳断裂前存在着裂缝的稳定扩展阶段和断裂过程区,并提出了混凝土断裂概率模型和尺寸效应公式。1984年,徐世烺又负责承担了水利水电科学基金项目“混凝土断裂韧度的尺寸效应”的研究工作。考虑到工程实际的需要,徐世烺和他的课题组成员大胆地进行了国际上最大尺寸和最大规模的混凝土Ⅰ型断裂韧度测定,在国际上最早将光弹性贴片法应用于测量混凝土断裂过程区,发现了当试件高度大于2米时,混凝土断裂韧性为常数,其断裂过程区长度的影响可以忽略,线弹性断裂力学理论可以直接应用于混凝土大坝的裂缝安全评定。课题的成果已应用于我国东风拱坝裂缝的防治分析中。 1986年,徐世烺在“七五”国家重点科技攻关项目“混凝土裂缝的评定技术”的全国招标会上中标。徐世烺制定了详细的研究计划,带领课题组成员开展了大规模的全级配混凝土断裂实验研究。该研究为我国高混凝土坝的裂缝防治技术做出了重大贡献。 1992年,徐世烺远赴德国继续他的研究。“当时,德国卡尔斯鲁尔大学的赫尔斯道夫老教授,对我完成的国际上最大混凝土断裂试件的断裂力学实验研究成果很看重,帮我联系到了当时正值盛年的斯图加特大学奥托格拉夫研究所的莱茵哈特所长,建议我去德国之后在莱茵哈特教授那里开展合作研究。”徐世烺说,赫尔斯道夫教授还给德国洪堡基金会写了推荐信,帮助他获得了德国洪堡基金会研究奖励基金。 在德国经济和工业最发达的城市,徐世烺度过了他依然忙碌的国外研究岁月。莱茵哈特教授为徐世烺提供了良好的工作条件,自由而宽松的研究环境,配备了强有力的实验研究小组。“德国教授擅长把基础研究与工程相结合,让我受益匪浅”。在这里他解决了国际上一直未能解决的纯剪切断裂试验研究的理论基础和实验方法,首次实现了各向异性材料和混凝土材料的纯II型断裂韧性和断裂能的测试。特别是利用这个难能可贵的可以静下心来潜心研究的机遇,他系统完成了混凝土双K断裂模型和基于裂缝粘聚力的裂缝扩展阻力新KR曲线的理论架构和基础。 1998年开始,为发挥他的学术专长,大连理工大学领导支持他建立了国内课题组。徐世烺同时带领他的国内研究课题组开始了对“混凝土裂缝扩展的断裂理论与分析方法”的研究。这是基于国家杰出青年科学基金项目开展的课题。通过大量实验研究,他们取得了一系列创新性成果:系统测试了混凝土的双K断裂模型的断裂参数,测试了不同混凝土等级的基于裂缝粘聚力的裂缝扩展阻力新KR曲线,建立了以能量释放率为参数的双G断裂模型及新的GR阻力曲线理论等。近年来,该研究成果已经在三峡大坝裂缝稳定性分析等国家建设中得到广泛应用。2005年6月,该成果还被作为制定我国水工混凝土断裂韧度测试规程的基本理论。 “从1998年开始,我的研究开始从‘混凝土的断裂韧性’转向‘韧性断裂的混凝土’。”徐世烺说,转变的目的是希望通过改变传统的配制混凝土的方式,设计制造新型的混凝土材料,实现节能环保。传统的混凝土是脆性的,它的抗拉强度比较低,再怎么进行温控,也很难避免出现裂缝,所以必须要提高材料的韧性、增强材料自身抵抗开裂的能力。 2000年,徐世烺带领其国内课题组率先开展了超高韧性水泥基复合材料(UHTCC)研究。随着2004初徐世烺教授完全回国后,这一研究工作取得了加速进展,在国产胶凝材料基础上研制出极限拉伸应变高达3%至6%和挠跨比高达12%的应变硬化UHTCC新材料。这项研究工作改善了普通钢筋混凝土本征缺陷,可解决普通钢筋混凝土梁长期使用安全性下降和服役时间达不到设计寿命的问题。俄罗斯《大众机械》杂志2007年撰文将该材料列为未来能够使人类生活因此而更加完美无缺的十大新技术之一,与其并列的有相变随即闪存、汽车智能一体化、可印制太阳能电源技术、防伪护照,人体局域网,等离子电弧汽化技术,网络视频技术,聪明药丸等。 “现在桥梁桥面铺装用的混凝土为了防止开裂,铺得都很厚。如果采用超高韧性水泥基复合材料,桥面铺装厚度可大为降低,桥梁自重得以减轻,相当于桥上的汽车载荷可以忽略不计;现在的隧道衬砌一般都用60至80公分厚的混凝土浇筑,如果使用新材料,降低它的厚度,隧道的开挖量减少了,用的混凝土也减少了。特别是,我们国家基础设施的重大工程结构,比如大型桥梁、高混凝土坝、城市地铁和城市建筑使用寿命如果能达到100年甚至300年以上,这样就能真正实现国家财富的积累和真正意义的节能环保——我们不用生产那么多水泥、不用去挖那么多山了和毁坏那么多植被了,就可以造福于我们的子孙后代了”徐世烺说。 (未完待续) “浙江大学”这四个字第一次让徐世烺怦然心动是在何时?徐世烺已经记不起来了,他只记得是在得知原大连工学院(现大连理工大学)老院长钱令希先生来自浙江大学后。“他在来大连工学院前是浙大土木系系主任。钱老先生身上体现出来的浙大人的‘求是’精神,真的让我打心眼里佩服。”徐世烺说,“求是”才是科学态度,才是科学家应该坚持的。“正是钱老先生力邀,叫我从德国回来的。能有机会到浙大工作,更应秉承‘求是、创新’的校训,并将这个理念贯穿到我的管理和科研中。” 在受聘担任浙江大学建筑工程学院院长前,徐世烺像做基础研究一样,对国际顶尖大学土木工程学科的设置和研究方向等进行了一番比较研究。他发现,这些国际顶尖的大学越来越重视土木与环境工程的相互影响,特别注重学科交叉、新材料和新材料结构的研究。徐世烺说,材料的创新是土木工程结构领域最带有革命性的根本创新,是学科发展的制高点。目前高性能混凝土材料在世界著名大学得到了广泛研究,其研究趋势已经从传统的被动地研究材料和结构的性能,包括研究材料和结构的断裂性能、耐久性能、可靠性等,转向主动地根据工程需求研究出具有集多种高性能性质于一身的高性能材料和结构。“有趣的是,这些研究高性能材料和高性能结构的学者,大多是我在混凝土断裂力学领域的研究同行。”徐世烺说:“我们站在同一个起跑线上。” 根据研判和实地了解,徐世烺描绘了浙大建工学院土木工程学科——已有80余年厚实发展历史学科的愿景——学科发展为国内一流、在国际上具有重要影响的学科集群:岩土工程、空间结构传统优势学科进一步增强,水利工程学科和建筑学实现跨越式快速发展,同时大力发展交通工程学科。经过几年的努力,土木工程学科进入国内前3名、水利工程学科进入前5名、建筑学进入前8名,在大平台建设上迈出一个新台阶,承担具有较大影响的国家大项目,在土木水利工程学科几个主要领域出现若干具有国际前沿水平和影响的学术成果。 “要实现学科的可持续发展,重要的是营造一个以创新为核心的宽松的学术环境。”徐世烺说,根据他自己近30年不断从事科学研究的经历和领导创新团队的管理经验,他认为三个“三分之一”的力量分布配置是比较科学的:三分之一的教师从事大平台、大团队建设,承担和完成对国家建设具有重要贡献、对提高学校学术声誉具有显著影响的大项目、大成果;三分之一的教师从事Engineering Science的研究,进行长期持续性的原创积累;三分之一的老师从事为社会服务的横向工程项目的工作。 “我认为,任何个人与团队相比都是弱者,团队在适当的时候,要对个体的核心利益给予关切。”徐世烺说,个人发展好了,团队才能发展得更好。因此,他将努力创造条件,为教授的教学科研工作提供良好的硬件支撑,鼓励各位教授在团队建设中积极发挥核心骨干作用;积极推荐派出青年教师出国进修和参加国际学术会议,鼓励教授积极参加国内国际专业委员会,鼓励知名教授和国际知名大学开展长期双向研究团队式定向交流等。 在培养现有教师的同时,徐世烺还计划加大引进人才力度,花大力气引进水利学科高水平人才、建筑学大师级专家和交通学科的高级专家。“在国外大企业的研发部门工作着一大批高水平的华人学者,他们的研究水平以及理论功底比在大学的教师并不差,而且解决实际问题的能力往往更胜一筹。他们对于我们国家的发展往往更有用处。我觉得在引进国外人才时,对这部分人才一定要引起重视和关注。”徐世烺说,他正动员他所认识的在国外相关大学和公司研发部门长期工作的教授和高级研发工程师,为浙大推荐所需要的各层次的优秀人才。
在培养现有教师的同时,徐世烺还计划加大引进人才力度,花大力气引进水利学科高水平人才、建筑学大师级专家和交通学科的高级专家。“在国外大企业的研发部门工作着一大批高水平的华人学者,他们的研究水平以及理论功底比在大学的教师并不差,而且解决实际问题的能力往往更胜一筹。他们对于我们国家的发展往往更有用处。我觉得在引进国外人才时,对这部分人才一定要引起重视和关注。”徐世烺说,他正动员他所认识的在国外相关大学和公司研发部门长期工作的教授和高级研发工程师,为浙大推荐所需要的各层次的优秀人才。 徐世烺和浙大建工学院的龚晓南都曾进入工程院院士选举第二轮,看他们2011年的运气如何。浙大还有一个更年轻一些的猛人陈云敏,他也是未来的院士候选人。浙大土木加油! 徐世烺 现任浙江大学求是特聘教授、博士生导师、建筑工程学院院长、高性能建筑结构与材料研究所所长。 2000年教育部第三批长江学者奖励计划特聘教授。 第三届国家杰出青年科学基金(1996年)。 德国洪堡奖励基金(1992年)和国务院政府特殊津贴(2006年)获得者。 曾担任大连理工大学科研创新学术团队负责人、辽宁省科研创新团队负责人。 1982年6月获大连工学院硕士学位,1988年获大连理工大学工学博士。1982年至2009年曾任大连理工大学讲师、副教授、教授。 1992年至2003年,分别在英国威尔斯大学和德国斯图加特大学担任高级访问学者和博士后研究员、客座教授。 担任美国土木工程师学会会员,德国工程师学会会员和美国混凝土学会会员,中国水力发电工程学会和中国水利学会岩石混凝土断裂力学委员会主任委员。《大连理工大学学报》、《水资源与水工程学报》、《水利水电科技进展》、《Frontiers of Architecture and Civil Engineering in China》等学术期刊编委。 先后主持和负责国家重点科技攻关项目、国家自然科学基金重点项目和面上项目、国家973计划子课题、南水北调重大工程关键技术与应用研究项目、德国科学基金项目、国家杰出青年科学基金等专项人才基金项目共十余项。在“International Journal of Fracture”, “Engineering Fracture Mechanics”,《中国科学》、《土木工程学报》、《水利学报》等国内外著名学术刊物及国际会议文集上发表论文200余篇。合作编著3本学术专著。 1987年和1996年两次获国家教委科技进步二等奖; 1990年获第二届霍英东教育基金会高校青年教师奖(研究类); 1991年获得国家教委和国务院学位委员会联合授予的“突出贡献的博士学位获得者”; 1991年教育部列为优秀轻年教师重点跟踪支持对象; 1992年主持完成的研究成果获得国家科技进步二等奖和能源部科技进步一等奖; 1999年获国家科技进步三等奖(第二获奖人); 2006年获教育部自然科学一等奖(第一获奖人); 2006年辽宁省科技进步二等奖(第一获奖人); 2007年获湖北省科技进步二等奖(第一获奖人)。 |