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邓明科,为万千广厦穿上“铠甲”



2018年12月28日《陕西日报》第8版

   本报记者 侯燕妮 文/图
  学人小传
  邓明科,1979年出生于四川南充,2005年1月博士毕业后,留校担任西安建筑科技大学土木工程学院教授。他和团队配制出具有高强度、高韧性、高抗裂性能和高耐损伤能力的高延性混凝土。该技术已取得了70余项国家专利,形成7部地方标准,总应用建筑面积近100万平方米,取得了巨大的社会效益和经济效益。


  11月20日,记者见到西安建筑科技大学土木工程学院教授邓明科,他手里拿着的是一份在早晨的会议上刚确定的新项目名单,这些项目涉及国内20多个省的150多家机构的房屋改造,这批房屋将穿上邓明科特制的“铠甲”,安全性大大提高。
  经过10年的攻关,邓明科成功完成高延性混凝土的研发及工程应用,经鉴定达到国际领先水平,可抵抗9度以上地震,被列为全国建设行业科技成果推广项目。目前,该技术已取得了70余项国家专利,编制7部地方标准,在全国中小学校舍安全工程、军队营房加固改造、危旧房改造等方面得到广泛应用,总建筑面积近100万平方米,取得经济效益超过1亿元。
  一路突破,一路创新,邓明科在自己的科研领域获得了骄人的成绩。但他从未止步,而是利用新材料和新技术创新,不断解决工程实践中出现的新问题,耕耘着他的梦想:“用高延性混凝土加固技术,让百姓住上更安全的房屋,让地震时不再有人员伤亡。”  

  决定科研人生的十天

  2008年汶川地震,是土木工程领域多项研究的转折点,也是邓明科科研人生的转折点。
  地震发生后,年仅29岁的邓明科作为国家建设部第一批派往重灾区的抗震救灾专家组成员参与救援。在现场的十天里,他目睹了成千上万间房屋倒塌所造成的巨大损失,心情久久难以平复。“如何提高房屋抗震级别,避免灾难再次发生?”他苦苦思索着。
  邓明科注意到,灾区倒塌的房子80%都是砌体结构的房子,就是砖砌的房子。由于砌体的抗剪强度低、抗裂性能差以及材料自身的脆性,导致砌体结构的整体性较差,在大地震中容易遭到破坏。因此,对砌体结构采取有效的抗震加固措施,提升砌体结构在地震等自然灾害中的抵御能力,对挽救人民群众生命财产具有十分重要的意义。
  基于以往的知识积累,邓明科认为可以从材料入手。在西安建筑科技大学读研究生期间,他师从国内混凝土结构和砌体结构领域著名学者梁兴文教授。师生二人一直努力探索创新,曾对高性能混凝土进行过深入研究。经过大量的走访调研,当邓明科把“通过材料性能提升,利用混凝土自身的延性来改善结构抗震性能”的想法告诉老师后,受到老师的鼓励。
  方向确定后,研究开始步入正轨。高性能混凝土材料具有高强度、高耐久性、高流动性及高抗渗性等优点,应用广泛。但是,在地震作用下,由于混凝土材料的脆性以及变形能力不足,导致钢筋混凝土框架柱、连梁、剪力墙等构件容易发生剪切破坏,会造成结构严重损坏甚至发生倒塌。
  解决混凝土材料的脆性问题,是提高房屋抗震级别的关键“钥匙”。

  可以弯曲的混凝土

  这是一条没有人走过的路。“一开始,我们就遇到了问题:国内没有一家企业能够提供合格的原材料。”邓明科回忆说,通过外贸公司辗转从日本购置的PVA专用纤维,价格昂贵,且有很多限制。
  材料拿到手后,产品研发步入正轨。白天的时间被正常的教学科研工作填满,只有晚上才能进行试验。没有场地,邓明科只能把搅拌机放在楼道里。时间一长,邻居们不堪其扰。经过了上千次材料试配、纤维界面改性和设计参数调整,产品渐渐有了眉目。
  2013年,第一代产品被送到西安市长安区做试点,邓明科去现场指导,发现新材料的施工性能差,根本无法附着到墙壁上。“当时工人对我说:‘邓老师,要不你动手试一下’。我一边在工地上和有经验的工人师傅沟通,一边不断地调整配方。实验室产品和实际应用差别还是挺大的。”说起这段经历,邓明科忍俊不禁。
  历经8年的不懈努力,邓明科和其团队成功配制出具有高强度、高韧性、高抗裂性能和高耐损伤能力的高延性混凝土,并系统开展了高延性混凝土抗压韧性、弯曲韧性、抗压强度和尺寸效应的试验研究。
  “听起来复杂,其实使用起来非常简单。”邓明科介绍说,传统房屋砌完墙后,在表面抹灰时不要抹砂浆,只要抹上厚度1.5厘米的高延性混凝土就够了,就像让传统的砌体结构穿上了坚硬的“铠甲”。
  “一般房屋只要求达到小震不坏、大震房屋不倒就可以。”邓明科告诉记者,涂抹高延性混凝土后,即使达到9度大震,墙体也不会出现裂缝。用在量大面广的农村房屋,包括农村危房改造中,只要压抹上高延性混凝土,再刷一个面就能解决问题了。
  “2008年到现在的10年时间里,我们用很快的速度把这条产业链打通了,而且成功地应用到工程建设领域。前5年主要是技术攻关,后5年是一边研发创新,一边在应用中不断改进和提高材料性能。”邓明科说。
  在该项目中,邓明科课题组首次提出了基于材料延性的高延性混凝土构件抗剪机理、非线性分析模型、延性剪切破坏模式和基于材料延性的剪切变形能力设计方法等,取得了多项创新和突破。

  不忘初心继续前行

  如何将创新科研成果就地转化,将产品推向市场?2014年初,在西安碑林环大学创新产业带的支持下,邓明科团队注册成立西安五和土木工程新材料有限公司,并以此为平台将高延性混凝土方面取得的多项科研成果转化为生产力,实现由试验研究到工程应用的产学研一体化,使高校创新成果与产业发展“无缝对接”,以促进土木工程领域的技术进步。
  2014年,西安郭新庄的考古重大发现——唐代名相韩休夫妇合葬墓,内有朱雀图、山水图和乐舞图三幅壁画,是迄今为止发现的唯一一幅唐代大幅独屏山水壁画。为了对壁画更好地进行保护研究,陕西历史博物馆决定对壁画进行整体搬迁。邓明科负责了韩休墓壁画的整体搬迁加固工作。
  对于这个“只能成功不能失败”的项目,邓明科带领团队全力以赴投入工作。从方案设计、现场施工、整体吊装到运输,他对每一个步骤都严格把关,确保文物搬迁顺利进行,真正做到了万无一失,实现了国内首例唐墓壁画整体搬迁。这也是对“高延性混凝土加固砌体结构技术”的一次重要“检阅”。邓明科介绍说:“新型加固材料形似水泥,唐墓壁画松散砖块间的缝隙用这种高延性混凝土进行填充和加固,就具备了基本的整体性,可以保证壁画在运输和搬运过程中,不受任何损害。”
  自2015年起,邓明科团队研发的新材料,已通过校企联合方式与陕西、安徽、北京等20余个省市的设计院和施工单位合作。其中,他研发的新材料和“高延性混凝土加固砌体结构技术”已成功应用于西安、咸阳、宝鸡、延安等地区300余栋中小学校舍的抗震加固,以及办公楼、住宅楼、商住楼的加固。“以后,这项技术还将应用在交通、水利等多个领域。”邓明科自信满满。
  2017年,西安建筑科技大学成立了高延性混凝土材料与结构研究所,为邓明科提供了一个更加专业的平台。截至2017年底,该技术已获得专利78项,围绕这个领域已经形成一个专利池。从研发到设计、生产、销售、工程应用、成果转化,形成了一套完整的体系。“随着应用领域的不断扩大,我们需要给出一套系统的解决方案,使之成为一个标准化的流程。让工人有一套可参照、可执行的标准去保证工程质量。这样才能推广到更大范围的工程应用中。”他说。
  “创新都要能够批量化生产、能够复制、能够产生经济效益,这才能证明这项创新是有价值的。”邓明科表示,未来他们会根据目前在危房加固领域总结的经验,探索新材料、新技术在更多领域的应用。同时,用这个技术推广平台,把新的科研成果推广出去,让产业化成果真正用到老百姓的房子上。


时间: 2019-01-09 16:01:20 作者: 点击次数: 1610
来源: 宣传教育与科普处转载
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