东南大学用玄武岩合成新复合材料 产值过10亿

10月15日，在东南大学土木工程系成立90周年之际，中南控股集团赠送与东南大学土木工程学院达成5000多万元合作意向的礼物。这笔钱有三个目的:前者为后者捐建一座大楼，后者为前者培训员工，双方携手进行科技研究。

据说，校企合作和企业捐赠资助学生已经不是什么新鲜事了，但企业花5亿元在一所大学上却很少见。俗话说，"当你种下一棵梧桐树，凤凰就会来。"东南的公务员究竟是如何种下繁茂的梧桐树来吸引这样一种由中南控制的金凤凰氛围的呢？

该医院院长吴刚和党委书记张行在研究其秘方时说:“因为我们一直稳步前进，形成了我们自己的三大‘财富’——自主创新、*、行业、科研相结合、理论与实践相结合。”

解决“快车道”问题完全依靠自主创新的“传家宝”

从机场车站、体育场馆和展览中心到500米射电望远镜FAST项目，它们都具有相同的特点:大空间跨度和预应力钢结构施工。

在国内的大跨度工程中，几乎都有同一批人忙碌的身影——由东南大学吕志涛院士率领的预应力团队。依靠自主创新的技术成果，他们已经接管了中国一半以上的大型预应力钢结构工程。

近年来，许多新建的大型体育场馆跨度超过100米，必须采用预应力钢结构进行设计和施工。然而，预应力钢结构施工的核心技术几乎全部在国外。一系列问题摆在面前:没有完整的施工分析系统，没有合适的施工技术；缺少特殊的安装和张紧设备；缺少相应的预应力施工方法。为此，东南大学从施工方法、设备和分析理论三个方面进行了大量的研究和应用。

从过去的40-50米和70-80米到今天的100多米跨度，从早期的混凝土薄壳结构到钢网架结构再到逐渐演变成今天的预应力钢结构，东南大学的预应力团队正一步步接近世界先进水平。

2008年12月，国家重大科学项目——500米射电望远镜快速项目启动。

快速反射表面的结构看起来像一个特别大的锅，实际上是一个由表面电缆和下面电缆组成的电缆网。为了建造人类历史上最大的射电望远镜工程，东南大学的预应力团队再次出动。这一次，他们克服了三个世界级的问题——反射面索网的抗疲劳问题、索网30年使用寿命期间的疲劳性能评估、创新的施工方法和相应的结构——为FAST的顺利施工开辟了道路。

正是因为勇于挑战每一个相触的索结构项目和新的索结构形式，郭正兴教授的团队获得了2010年国家科技进步奖二等奖，形成了我国大跨度空间钢结构预应力施工的综合技术创新体系。

一人一科特区孕育新产业

这座桥的跨度越来越大，建筑越来越高，但是传统的建筑材料越来越“不堪重负”。

以一座桥梁为例，砖混结构适用于小跨度，混凝土结构适用于大跨度，钢结构适用于大跨度。然而，当跨度超过1500米时，钢结构也会“掉链子”——因为钢本身很重，只有它自身的重量才能压垮桥。

如果我们换了材料呢？在东南大学的一个特殊学科领域——吴智深教授领导的城市工程科学与技术研究所，记者看到了一种新型建筑材料:用树脂包裹的高性能纤维，制成各种建筑构件，包括钢筋、网格、型材和模板。

据说密度是钢的1/4到1/5，但强度是钢的5-10倍。此外，它还耐酸、碱、盐等环境腐蚀，特别适合海洋环境。

吴智深说这是一种纤维增强复合材料。过去，人们对它知之甚少，甚至从国外高价购买，但他们没有使用它。材料的强度和高耐久性没有得到充分发展。

为了实现纤维增强复合材料在中国的高性能化和工程化应用，吴智深重返中国，建立了一个专门的学科区。凭借东南大学在人力、财力、物力等方面的特殊政策支持，引进高层次海外人才，与南京市建邺区行政、工业和研究所合作，建设了全国首个*和地方级玄武岩纤维生产应用技术联合工程研究中心。

在早期，纤维增强复合材料是以碳纤维为基础的，它们的价格仍然很高，使得它们很难与砖块和混凝土竞争。吴智深着眼于中国丰富的玄武岩资源，创造性地开展了纤维共混和基体改性的研究，形成了混杂纤维复合材料，大大降低了成本。

同时，他还混合了传感材料、传感器和纤维复合材料，就像一个扩展的“神经网络”。此后，该建筑具有自诊断功能，不仅实现了一种材料的多用途，而且大大提高了结构寿命。

现在，吴智深正在探索使用纤维复合材料来实现以前无法想象的结构，例如跨度为10，000米的跨海大桥。他告诉记者，传统的钢索桥的经济跨度为1500米。如果使用碳纤维，可以实现数万米的经济跨度。

一位科学家的引进，一个团队的建立，以及一个新产业的形成，吴智深的研究还处于起步阶段，而在他的团队的直接技术支持下完成的统计产值已经达到11.9亿元。2012年，“纤维增强复合材料的高性能及其在工程结构中的关键应用技术”获得国家科技进步奖二等奖，这是土木工程领域的首个*纤维增强复合材料奖。

远程脉诊与桥梁健康诊断

2012年8月，台风“海葵”来袭，世界第二大跨度斜拉桥苏通大桥在暴风雨中摇晃。

桥是眨眼了还是掉了枕头？这座桥不能说话，但是东南大学的李爱群教授的团队根据监测数据给出了权威的答复，这最终让公众悬而未决。

到2012年底，中国的公路桥梁数量已跃居世界第一，但桥梁的“健康”依赖于人工维护。不仅成本高、效率低，而且还有许多无法触及的“死角”。

有没有一种省时、省力、科学的方法来实时“感受”桥梁的脉搏？

2002年，李爱群带领团队在国内外成立了结构健康监测研究所，开始着手解决大跨度桥梁结构健康监测技术的关键问题。那一年，他们开始承担润扬大桥健康监测系统的设计。这是一个从实践中学习，通过摸石头过河的过程。一方面，当时世界上关于这个领域的报道很少。他们需要根据自己对桥梁的理解和大量的数值模拟计算来判断问题最有可能发生的位置，并放下传感装置。另一方面，大多数传感器需要根据土木工程的需要进行重新设计或升级。

2002年，国内一座桥梁的伸缩缝仅用了几年就严重磨损，这将对桥梁的使用寿命产生重大影响。然而，这种大型膨胀节仅由两家德国和瑞士企业生产。国际品牌中有“缺陷产品”吗？

在李爱群进行监测后发现，除热膨胀和收缩外，磨损是由车辆交通造成的累积位移造成的，后者是“罪魁祸首”。他立即提出改进建议，伸缩接头很快“弹回”，并没有出现类似的问题。

10年来，该成果已成功应用于润扬大桥、苏通大桥等10多座具有世界影响的大跨度桥梁，创造了10多亿元的直接和间接经济效益。今年，该成果还通过了2013年国家科技进步奖的初步评审，成为行业内的佼佼者。(原题:东南大学:用土木工程中的“三宝”创造奇迹)