聚焦土木工程創(chuàng)新
——高性能土木工程材料國家重點(diǎn)實(shí)驗室

高性能土木工程材料國家重點(diǎn)實(shí)驗室，依托江蘇省建筑科學(xué)研究院有限公司建設(shè)。實(shí)驗室圍繞土木工程材料行業(yè)發(fā)展中亟須解決的關(guān)鍵技術(shù)問題，在土木材料的高性能化、功能化、長壽命化和節(jié)能減排等方面開展基礎(chǔ)理論和應(yīng)用技術(shù)研究。

推動土木材料行業(yè)發(fā)展

高性能土木工程材料國家重點(diǎn)實(shí)驗室旨在結(jié)合國家中長期科技發(fā)展戰(zhàn)略，針對我國土木工程建設(shè)中的重大需求，圍繞我國土木材料行業(yè)發(fā)展中亟須解決的關(guān)鍵技術(shù)、共性技術(shù)問題開展應(yīng)用基礎(chǔ)研究，并在土木工程材料的服役性能提升技術(shù)、節(jié)能節(jié)材技術(shù)和測試技術(shù)等方面形成具有自主知識產(chǎn)權(quán)的創(chuàng)新性成果，提升我國土木材料行業(yè)的綜合實(shí)力和自主創(chuàng)新能力，為我國土木材料行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步和國家重大基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)提供技術(shù)支撐和創(chuàng)新平臺，為國家經(jīng)濟(jì)建設(shè)與社會發(fā)展培養(yǎng)高層次科學(xué)研究和工程技術(shù)人才。

實(shí)驗室具有充足的科研用房，目前總面積達(dá)18600平方米。實(shí)驗室設(shè)有高分子材料試驗室、材料制備試驗室、力學(xué)性能試驗室、耐久性能測試室、體積變形測試室、節(jié)能技術(shù)試驗室、環(huán)境模擬試驗室和微觀分析試驗室；擁有各種物理、力學(xué)和耐久試驗設(shè)備，長期變形性能全自動量測系統(tǒng)，宏觀和微觀分析等設(shè)備，能夠進(jìn)行材料制備、性能測試、結(jié)構(gòu)分析及材料耐久性和失效機(jī)理的研究。

實(shí)驗室承擔(dān)包括國家原“973”計劃項目和國家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項目在內(nèi)的科研課題60余項。研究成果獲國家科技進(jìn)步獎二等獎3項，省、部級科技進(jìn)步獎20余項，獲國家發(fā)明專利50多項。成果應(yīng)用于水利水電、港口、市政、核電、工民建、高速鐵路、軍工等領(lǐng)域的土木工程，幫助世界第一大壩——長江三峽工程、世界第一大斜拉橋——蘇通大橋、世界第一高拱壩——四川錦屏水電站解決了許多技術(shù)難題，為國家土木材料行業(yè)的發(fā)展和基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)做出了重要貢獻(xiàn)。

開展多方向研究

實(shí)驗室擁有功能性土木工程材料應(yīng)用基礎(chǔ)研究、高功能性土木工程材料應(yīng)用基礎(chǔ)研究、資源與環(huán)境友好型材料應(yīng)用基礎(chǔ)研究、高性能土木材料現(xiàn)代測試技術(shù)研究4個研究方向。

高性能土木工程材料國家重點(diǎn)實(shí)驗室

實(shí)驗室參與工程之一——蘇通大橋

其中，功能性土木工程材料應(yīng)用基礎(chǔ)研究主要包括圍繞功能纖維、功能性涂料、功能瀝青、水泥瀝青砂漿、修復(fù)與加固材料等土木工程材料的開發(fā)、構(gòu)筑與應(yīng)用基礎(chǔ)等開展的研究。

高性能結(jié)構(gòu)工程材料應(yīng)用基礎(chǔ)研究主要是圍繞混凝土微結(jié)構(gòu)形成與調(diào)控、高性能混凝土外加劑的構(gòu)筑與應(yīng)用、基于原位增韌理論的遙爪聚合物微凝膠的構(gòu)筑與應(yīng)用、基于減縮與微膨脹技術(shù)的高抗裂性結(jié)構(gòu)工程材料的研究與應(yīng)用、高韌性結(jié)構(gòu)工程材料的制備與應(yīng)用，以及高性能結(jié)構(gòu)工程材料服役性能及其提升技術(shù)等6個方面開展研究。

資源與環(huán)境友好型材料應(yīng)用基礎(chǔ)研究則是根據(jù)我國不同區(qū)域氣候特征、建筑特點(diǎn)、用能特點(diǎn)，通過對不同模式（間歇模式、連續(xù)模式）下建筑熱環(huán)境動態(tài)特性進(jìn)行系統(tǒng)理論研究，研究人員提出相應(yīng)的熱動態(tài)理論，在此基礎(chǔ)上開展高性能節(jié)能材料和節(jié)能技術(shù)應(yīng)用基礎(chǔ)研究。不僅如此，研究人員還會圍繞循環(huán)再生土木材料與廢棄物資源化利用的關(guān)鍵與共性技術(shù)開展研究，揭示廢棄物對土木工程材料高性能的貢獻(xiàn)機(jī)理，明確反應(yīng)、制備機(jī)理，提出高效利用的成套技術(shù)，然后重點(diǎn)在廢棄水泥基和廢棄瀝青基材料的再生利用、工業(yè)廢棄物與城市污泥的資源化利用方面開展研究。

高性能土木材料現(xiàn)代測試技術(shù)研究是研究并發(fā)展土木工程材料微觀結(jié)構(gòu)形成和變化過程的表征測試的新技術(shù)，同時也是對其變形、耐久等宏觀性能測試的新技術(shù)，該技術(shù)為開展土木材料的研究和檢測提供新的手段。在研究過程中，研究人員通過結(jié)合工程實(shí)際，研究并建立土木工程材料在施工過程中質(zhì)量監(jiān)控和服役期間性能監(jiān)控的測試新技術(shù)，為實(shí)現(xiàn)土木工程材料全壽命周期的質(zhì)量控制提供了新方法。

促進(jìn)技術(shù)創(chuàng)新

在“生態(tài)型高與超高性能結(jié)構(gòu)混凝土的研究與應(yīng)用”的項目研究中，實(shí)驗室依據(jù)我國重大工程設(shè)計壽命10年、強(qiáng)化國防工程的防御能力和提高西部嚴(yán)酷條件下工程服役壽命等特殊要求，對結(jié)構(gòu)混凝土開展了系統(tǒng)研究。在該研究中，實(shí)驗室首次采用微粒細(xì)絲復(fù)合技術(shù)，制備出了具有高動態(tài)效應(yīng)的CFZo系列化生態(tài)型超高性能纖維增強(qiáng)混凝土材料，解決了防護(hù)工程的抗爆炸、抗侵徹設(shè)計與施工難題。值得一提的是，該材料的主要性能超過國際同類材料先進(jìn)水平，價格僅為其1/5。除此之外，實(shí)驗室還自主設(shè)計了力學(xué)一環(huán)境一材料因素禍合作用下的混凝土耐久性實(shí)驗方法，建立了多因素作用下耐久性評價和壽命預(yù)測的新理論和新方法，以此來提高混凝土壽命預(yù)測的可靠性與科學(xué)性。該方法不僅滿足了重大工程結(jié)構(gòu)混凝土服役壽命10年的設(shè)計要求，而且將西部嚴(yán)酷環(huán)境條件下結(jié)構(gòu)混凝土的服役壽命由原來的3年延長至50年。另外，在該項研究中，實(shí)驗室還發(fā)明了自澆筑開始混凝土分階段全過程變形自動量測系統(tǒng)，揭示了工業(yè)廢渣具有抑制收縮徐變和抵抗疲勞損傷的能力，使得混凝土收縮率降低30%，徐變值減少50%，提高抗疲勞壽命3倍以上。不僅如此，在該項目的研究中，實(shí)驗室還采用二元激發(fā)和多重復(fù)合技術(shù)發(fā)明了低熟料(15%～30%)、低能耗、低收縮、高耐久水泥基材料，解決了大摻量工業(yè)廢渣混凝土長期存在的早強(qiáng)低、易碳化、泌水大和收縮率高及凍融時表面易剝落等的技術(shù)難題。

通過這一項目的實(shí)施，實(shí)驗室發(fā)展了混凝土耐久性評估和壽命預(yù)測的理論和方法，大幅度提高我國重大結(jié)構(gòu)混凝土工程的服役壽命，推動了混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計的進(jìn)程。同時，實(shí)現(xiàn)了工業(yè)廢渣在結(jié)構(gòu)混凝土中科學(xué)、高效的利用，推動了結(jié)構(gòu)混凝土的生態(tài)化、綠色化和工業(yè)廢渣資源化，而項目的研究成果也在我國重大水利、港口、橋梁、地下和國防防護(hù)等工程中得到廣泛應(yīng)用。

注重人才培養(yǎng)

在開展科研項目的同時，實(shí)驗室還十分注重人才培養(yǎng)和團(tuán)隊建設(shè)。實(shí)驗室圖書中心擁有大量專業(yè)圖書，訂閱了30余種與高分子材料、土木工程材料相關(guān)的專業(yè)雜志，同時還購買了美國材料與試驗協(xié)會測試標(biāo)準(zhǔn)，美國混凝土協(xié)會、國際材料與結(jié)構(gòu)研究實(shí)驗聯(lián)合會、美國土木工程協(xié)會數(shù)據(jù)庫。除此之外，實(shí)驗室還與高校合作，共享使用其所有電子文獻(xiàn)資源，資源包括電子圖書141萬多冊，電子報刊31000多種，訂購的國內(nèi)外大型光盤和網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫包括Elsevier、Springer、EBSCO、ProQues、美國化學(xué)會等出版社期刊檢索，中國學(xué)術(shù)期刊全文檢索，國內(nèi)外專利、科技期刊篇名、萬方數(shù)據(jù)庫等各種國內(nèi)數(shù)據(jù)庫等。此外，還配有科技信息室、信息檢索室等，以關(guān)注行業(yè)國際、國內(nèi)發(fā)展的新成果、新動態(tài)、新趨勢，不斷刷新信息、開拓思路、激發(fā)思維，保持科研創(chuàng)新的前瞻性。另外，實(shí)驗室專門設(shè)立的專家樓設(shè)施先進(jìn)齊全，方便國內(nèi)外專家前來指導(dǎo)與交流。而科研人員公寓樓、健身房、籃球場及網(wǎng)球場等則是科研人員休息、娛樂及運(yùn)動的重要場所，使得科研人員保持充沛的精力和持久的創(chuàng)新活力。

在未來，實(shí)驗室將繼續(xù)堅持源于工程，服務(wù)工程，高于工程，引領(lǐng)工程，與我國重大工程緊密結(jié)合的工作路線，解決工程難題，提升自身水平，向國際一流水平看齊，為國家科技進(jìn)步貢獻(xiàn)更大力量。