IIFC是土木工程复合材料应用领域的权威国际组织,其官方报道是面向全球复合材料学术界和工业界的重要窗口。“Meet the People”专栏旨在向全球介绍在复合材料领域做出杰出贡献的顶尖学者及其团队。此次对岳清瑞教授的专访,不仅是对其个人及团队学术成就的肯定,也是对中国土木工程复合材料整体科研实力的一次国际性展示。
在专访中,岳清瑞教授深入分享了他在土木工程复合材料基础理论与工程应用方面的研究心得,重点介绍了其团队在高性能纤维增强复合材料及其重大工程应用等领域取得的突破性进展。这些研究成果不仅具有重要的理论价值,更在建筑结构、桥梁隧道等重大基础设施领域实现了成功应用,产生了显著的社会与经济效益。此外,岳清瑞教授还在访谈中深情回顾了与中国土木工程复合材料行业共同成长的历程,并对青年一代科研工作者寄予厚望,鼓励他们勇于探索、坚持原创,为解决全球性挑战贡献“中国智慧”。
此篇专访显著提升了中国土木工程复合材料研究在国际舞台上的能见度和影响力,并为未来更广泛的国际合作交流奠定了良好基础。
采访概要
您最初对纤维增强复合材料(FRP)产生兴趣是何时以及如何开始的?
岳教授:“我对FRP的研究始于20世纪90年代初期。当时推动我开展这项研究的核心动力,源于我当时主导的工业建筑诊治项目。实践中常见的问题是,采用传统方法对结构进行加固补强后,病害无法从根源上得到解决——短期内混凝土表面会再次出现裂缝,钢筋锈蚀问题也随之复发,行业内始终未能形成有效的系统性解决方案。我带领一支主要由青年科研人员组成的团队,最初从提升混凝土耐久性的技术方向切入,开展材料研发工作,成功开发出表面处理材料、新老混凝土界面结合材料等系列产品。此后,受到文献启发,我们萌生了在国内开展碳纤维工程应用研究的设想。随后,团队迅速启动相关工作,并在国家科研项目的支持下,持续推进研究至今。”
在FRP的推广应用中遇到了哪些挑战,如何克服的?
岳教授:“在技术研发与推广过程中,我们面临的挑战集中体现在多个维度。其一,行业普遍关注碳纤维用于结构加固补强的实际效能,对其技术可行性存疑;其二,针对碳纤维在耐久性、高温、腐蚀、动载等复杂工况下的性能表现,行业缺乏基础认知,相关技术参数与应用边界均不明确。为化解行业疑虑,我们采取了多维度的技术验证:一方面,通过自主开展系统性实验,积累基础数据,逐步深化对碳纤维材料力学性能、耐久性能的认知;另一方面,积极开展国际调研,系统梳理欧洲、日本等地区的工程应用案例与实验研究成果,同时借鉴其他工业领域中环氧树脂与不同材料的匹配经验,为技术应用提供跨领域参考。随着工程界同行通过实践与研究逐步加深对碳纤维材料的认知,该技术才逐步获得行业认可。”
新技术的推广离不开团队的力量,有没有比较难忘的合作?
岳教授:“碳纤维在土木工程领域的技术研发与推广,绝非仅凭个人力量便可实现。在研发过程中,我们首先与清华大学叶列平教授团队建立深度合作关系。那时,冯鹏、陆新征两位学者尚为叶列平教授指导的学生,均深度参与了碳纤维加固技术的早期研发工作。为进一步扩大技术影响力,吸引更多行业力量参与研发,2000年,我们牵头组建了中国土木工程学会混凝土与预应力混凝土分会纤维复合材料应用专业委员会 —— 这是国内首个聚焦纤维复合材料工程应用的专业学术组织。同期,我们还举办了该专业委员会的成立大会暨首次学术会议。陈肇元院士和吕志涛院士对本次会议给予大力支持并亲临现场,会议吸引了200余名行业专家与学者参会,在当时已属规模较大的学术活动。此后,我们坚持每年举办学术会议,持续推动行业技术交流,逐步扩大了碳纤维技术在国内土木工程领域的影响力。”
能否描述几个您主持/参与的具有重大意义的工程项目?
岳教授:“在碳纤维技术从实验室走向工程实践的过程中,多个标志性项目具有里程碑意义,至今仍令我印象深刻。1998年在北京完成的电子工业建筑加固项目,是国内首个应用碳纤维技术的标志性案例。该工程在一栋多层框架结构中使用了数千平方米碳纤维对梁、板进行系统加固,成功满足了国家重点电子产业对效率与实用性的严苛要求,为此项技术的全国推广开创了先河。
在木结构领域,1999年天安门城楼木柱加固项目的影响力尤为显著,亦是国内首次将碳纤维技术用于木结构加固的工程。天安门城楼的木柱直径约1.2米,均为整根实木柱。历经多年使用,木柱出现多处开裂病害。在此背景下,碳纤维材料厚度薄、可缠绕的独特优势得以充分发挥,完美解决了木柱加固的技术难题,因此该项目在技术创新性与工程意义上均极具代表性。
此外,上海宝钢炼钢车间40米钢吊车梁加固项目是国内首个采用碳纤维技术进行钢结构加固的工程案例。在冶金工业建筑中,炼钢车间的吊车梁属于重级工作制构件,需承受行车高频次运行与大荷载作用,极易出现疲劳开裂。钢结构疲劳开裂属于脆性破坏,若未及时处理可能引发突发性断裂,此前国内已发生多起类似安全事故,而传统加固手段存在明显局限。针对这一技术难题,我们团队采用碳纤维布粘贴的方式进行加固。自2008年完成加固至今,该吊车梁始终保持正常服役状态。如今,碳纤维粘贴加固技术已广泛应用于钢铁工业厂房吊车梁的疲劳加固领域。”
在复合材料行业中,您认为哪些新兴技术应用前景广阔?
岳教授:“碳纤维作为工程领域的新型高性能材料,其应用前景广阔,从技术发展脉络与实践路径来看,可划分为多个阶段,且未来仍有巨大拓展空间。其一为技术已成熟落地的结构加固补强阶段,该阶段已形成完善的技术体系,成为结构病害治理与性能提升的核心手段之一。其二为当前重点推进的新建结构应用阶段,碳纤维在该阶段的价值体现在解决工程关键难题:在桥梁工程中,用碳纤维制备桥梁缆索,可有效突破传统钢材在大跨度桥梁建设中的性能局限,同时显著提升缆索的耐久性;在地下重大工程中,鉴于诸多项目设计寿命需达到200年以上,碳纤维的耐腐蚀性使其成为适配该类工程的理想材料。当前,碳纤维技术已进入第三阶段,即装备轻量化应用阶段。比如,在重大工程装备领域,将碳纤维应用于关键部件制造,能够实现装备重量降低50%以上,进而降低装备能耗并提升运行性能。从长远发展来看,碳纤维技术还可向第四阶段,即特殊环境建造应用阶段探索,如地外建造与深海建造领域。此类场景对材料的性能要求远超常规工程,而碳纤维的轻质、高强、耐极端环境等特性,使其具备潜在应用价值,未来有望成为该类特殊建造领域的关键材料支撑。”
您对年轻的工程师或研究人员有哪些建议和寄语?
岳教授:“当代青年相较于我们这一代见识更为广博,知识底蕴也更为深厚。基于我这些年的工作体会,我想对他们说:在平凡的岗位上,一步一个脚印,做出不平凡的事。要做人成标准、做事是标杆,一辈子至少干明白一件有益于家国的事。能甘于平凡,守住寂寞,但决不能平庸地活着。此外,无论投身学术研究还是工程实践,都必须以国家战略需求为导向,以破解行业关键难题为己任。”