医治混凝土工程的“癌症” 让混凝土重大工程坚如磐石
混凝土 新华日报 2020-12-11
让混凝土工程如磐石之固、柱石之坚，保证重大基础设施使用期达100年以上，是无机非金属材料专家、中国工程院院士唐明述的毕生追求。为此，他数十年如一日，带着流动的“勘察队”奔波于大江南北，研究混凝土工程的“癌症”——碱集料反应。因在该领域取得的卓越成就，他获得了由国际水泥化学大会颁发的“国际水泥与混凝土领域杰出贡献奖”。
医治混凝土工程中的“癌症”
“有人问过我们，一个反应研究了几十年，国际会议也开了十次，什么反应这么复杂。”唐明述所说的“反应”，就是他打了一辈子交道的“碱集料反应”。
在水泥学界，“碱集料反应”被称为混凝土工程的“癌症”。是指混凝土原材料中的碱性物质与活性成分发生化学反应，生成膨胀物质（或吸水膨胀物质），从而引起混凝土开裂的现象。
“碱集料反应”是影响混凝土工程耐久性的重要因素之一，它造成的破坏、修补和重建费用都相当昂贵。到底有多贵呢？早在1981年，南非拆换碱集料反应损坏的工程就耗资2700多万英镑。
唐明述很早就体会到“碱集料反应”研究对国民建设的重要意义，并从1959年开始将其确定为自己主攻的研究方向。最初，国际上此项研究主要采用美国的研究方法，但唐明述并没有迷信当时的国际学术权威Powershot的“竞争反应理论”，而是创立了属于中国学者的“碱度平衡假说”，引起国内外同行的高度关注。他发明的“压蒸快速法”（砂石碱活性快速试验方法），被国际同行称为“中国法”，不仅为日本、加拿大、法国、英国、意大利等国所验证和推崇，并被法国列为国家标准和我国工程建设部的标准，广泛应用于三峡工程、瑞士海底隧道等国际重大工程中，对工程防止“碱集料反应”破坏起了重要作用。
“我们团队就是一支流动的‘勘察队’。”为了研究“碱集料反应”的机理，唐明述和团队付出的不仅仅是实验室研究的几十年时间，还有奔波于世界各地取样的辛劳。他们总是与我国重大工程紧密联系在一起，机场、大桥、铁路、水电站、核电站、码头以及大型水泥企业等工程，都留下了他们的足迹。“科学研究必须面向经济建设，工科的研究更应面向生产实际。中国之大，建设之快，更为我们面向生产实际提供了广阔的用武之地。”唐明述说。
数十年孜孜以求、攻坚克难，唐明述终于总结出预防、发现、消除“碱集料反应”的一整套理论，成为我国和国际上“碱集料反应”研究的著名专家。他和科研团队收获了全国科学大会奖、国家自然科学二等奖、国家技术发明二等奖等30多个重要奖项。1995年3月，他当选为中国工程院院士。
耄耋之年关注软科学研究
“中国必须重视混凝土的耐久性问题，以免使子孙后代背上巨额维修费用的沉重包袱。”针对国外许多国家混凝土工程维修费用巨大的现状，唐明述如此呼吁。
从可持续发展的观点而言，建筑行业混凝土提高耐久性，延长使用寿命是极其重要的，但耐久性重视不够是一个全球性的问题，我国也有一些混凝土工程因施工不良、设计不当和化学腐蚀、钢筋锈蚀、碱集料反应、冻融破坏等因素，在不到十年内产生严重损坏，损失也是十分惊人的。
进入21世纪后，唐明述越发关注仍未得到解决的一系列软科学问题，对水泥工业的可持续发展、混凝土的耐久性与安全性以及解决“水泥工业投资过热”的研究提出了宝贵建议。
1998年我国发生百年一遇的特大洪涝灾害。在此之前，长江、松花江等有些地方已经修建了堤坝，但有些堤坝早已出现裂缝，这对防洪没有太大的帮助。唐明述认识到，要在全国范围内修建永久性的防洪堤坝，将是一项如万里长城一般的浩大工程。江堤除少数标准堤外，绝大部分都是泥土堤，因此修筑永久性堤坝的选材问题十分关键。唐明述带着团队到全国各地进行实地调查和研究，向有关部门提出了利用工业废渣修筑江河湖海的万里长城的建议。
他根据中国的国情，基于科技发展、可持续发展的理念，从材料科学的角度出发，提出利用工业废渣、矿渣、煤灰粉、硅粉，代替熟料生产水泥，不仅节约能源、资源、保护环境，而且能够改善混凝土的性能，特别是耐久性。他系统研究了钢渣中RO（镁铁固溶体）相的安定性，为钢渣用作建筑材料奠定了理论基础。
唐明述还特别指出，不能错误地将混凝土的强度高当成混凝土的耐久性好，而这恰恰是混凝土等建筑材料行业内被普遍接受的观点。他提倡使用“绿色建筑材料”，把水泥工业转变为“绿色胶凝材料工业”，并提醒道：利用工业废料的同时，既要注意正面效应，还要看到负面效应，如何将负面效应减到最低是值得研究的方向。
连续15年为新生上“开学第一课”
每年新生开学，南京工业大学都要邀请德高望重的教师为新生上“开学第一课”。唐明述当选院士后，连续15年，以深厚的国学积淀和心系后生的拳拳之心，结合社会和校园当下进行思考，亲自撰写成文，坚持不懈为新生上好“第一课”。
“我们有没有信心成为国内有影响、国际有竞争力的人才？我们有没有努力做到‘于学无所遗，于辞无所假’？我们有没有能力做到拒绝平庸，追求卓越？”2011年9月8日，在大学新生第一课上，唐明述向学生抛出了三个问题，发人深思。
数十年来，唐明述共培养了18名硕士研究生、30名博士研究生和1名博士后，并努力打造具有国际一流水平的研究团队。意识到最新科技成果对学生成长的重要性，他充分发挥自己的外文优势，翻译英、德、俄、法、日等五国大量的外文资料和经典原著，带进课堂、科研和生产中。他鼓励学生尝试新的想法，要求他们不能人云亦云，“不要踩着别人的脚步前行”。他认为，作为教师，在整个教学过程中绝不要给学生“完整”“到顶”的概念，应着重启发他们提出各种各样的问题，培养他们的创新精神。
“唐老师有句话我一辈子都能记住，就是‘许仲梓啊，要努力啊！就是春节，上午杀鸡，下午还要看书’。”他的学生许仲梓说，三十多年来跟随着老师，走过无数座桥梁矿山，研究过无数大坝码头、道路机场，见了数不清的人，开了记不清的会，终于为共和国重大工程的长寿命，对子孙后代负责任，作出了贡献。
如今，91岁高龄的唐明述院士依然关心后学，在今年南工大“先进材料创新训练与科研实践”暑期学校开幕式上，他还通过视频连线谆谆教导研究生们，要夯实基础，学会做人，爱国爱党，为材料科学跻身世界科技强国终身奋斗。
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