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李文偉:半生心血澆築“無裂之壩”

2025-03-17     新聞來源:科技日報

圖為三峽水利樞紐。受訪者供圖

受訪者供圖 田晶娟製圖

【奮進者】

  ◎本報記者 何  亮

  通 訊 員 王  璐  蘇凱琪

  高峽平湖,雲霧嫋嫋。

  李文偉——這位與水工混凝土打了39年交道的中國長江三峽集團有限公司水工混凝土工程技術研究室主任、高級工程師站在三峽大壩185米觀景平台,眼中閃著光芒。眼前這座橫鎖長江的巨壩,凝結了他半生心血。

  從三峽水利樞紐工程到向家壩水電站、溪洛渡水電站,再從白鶴灘水電站到烏東德水電站,李文偉帶領團隊溯江而上,先後解決5座世界級巨型水電工程混凝土材料難題,創建高抗裂高耐久大壩混凝土技術體係,為我國高壩建設樹立起新的行業標杆。

  日前,李文偉獲得第六屆傑出工程師獎。

  “和行業慣例反著來”

  作為核心建築材料,混凝土質量直接關係水利水電工程的安全。

  上世紀90年代,我國一些混凝土大壩存在剝蝕、開裂、滲漏等問題,其使用壽命令人擔憂。彼時,處在建設初期的三峽工程,同樣麵臨耐久性挑戰。

  為解決這一世界性難題,李文偉臨危受命,組建科研團隊展開攻關。

  傳統混凝土因水泥水化產生劇烈溫變:澆築後一周內溫度驟升數十攝氏度引發膨脹,後續降溫又導致收縮開裂。有無破題之道?

  李文偉從中國工程院院士唐明述團隊的早期研究中受到啟發。水泥行業一直將氧化鎂視為“有害物質”,因為它可能會導致混凝土膨脹,進而影響結構安全。然而,唐明述團隊發現,氧化鎂在水化後期會發生微膨脹,這種膨脹特性如果被合理利用,可有效抵消混凝土在溫降過程中產生的收縮。

  “既然氧化鎂有微膨脹特性,何不提高其在混凝土中的含量,實現膨脹與收縮相互抵消?”這一巧思讓李文偉激動不已。

  但這樣的想法卻引來諸多質疑。李文偉頂住壓力,決定“和行業慣例反著來”。

  此後,李文偉在三峽工程施工現場建試驗室,開展材料測試、模擬試驗、應用研究。為了說服反對者,李文偉甚至聯合持反對意見的科研團隊同步開展驗證試驗。

  曆經數年探索,李文偉帶領團隊將混凝土氧化鎂含量精準控製在3.5%至5.0%範圍內,實現後期膨脹補償。

  1997年,三峽工程開工近3年,一場關於混凝土的審查會召開。會上,李文偉公布了三峽水利樞紐工程混凝土相關試驗結果。幾近完美的試驗結果讓曾經的反對者啞口無言。

  會議結束時,專家一致同意采用李文偉團隊研發的高耐久混凝土澆築三峽大壩。

  “打破‘無壩不裂’魔咒”

  川滇交界,山高穀深,烈日焚風。

  矗立於此的白鶴灘、烏東德兩座大壩,比三峽大壩不僅高出百米,而且窄1/3。這樣兩座“瘦高型”的大壩卻要承受金沙江每秒一萬立方米的激流衝擊。在“無壩不裂”的行業魔咒下,如何破解高壩大庫混凝土防裂難題,成為擺在中國工程師麵前的世界級挑戰。

  “三峽工程采用的是‘間接’策略,通過微膨脹技術補償因水化熱高導致的降溫收縮。但麵對金沙江幹熱河穀的極端溫差與複雜地質條件,我們要‘主動進攻’,重組混凝土‘基因’,打破‘無壩不裂’魔咒。”李文偉說。

  2000年起,依托國家重大科技項目,李文偉等科研人員開始研究低熱水泥。他們通過重構水泥礦物晶體結構、優化水化反應機理,曆時6年攻克了“高性能低熱矽酸鹽水泥”製備技術。相關成果獲得2006年國家技術發明獎二等獎。

  然而,這項技術在推廣時卻遭遇重重阻力。早期低熱水泥被貼上了“無產量、無應用、無經驗”的“三無標簽”,在業內“名聲不佳”。為了推動低熱水泥的應用,李文偉及其團隊承受了近十年的質疑和反對。

  在三峽工程三期圍堰試點應用中,低熱水泥安全性得到認可,但施工工藝的改變導致澆築效率下降。“工人操作習慣被迫調整,影響了澆築進度。”李文偉回憶,那時他帶領團隊紮根工地,通過優化配比、改進工藝,用實測數據逐漸贏得施工方的信任。

  在烏東德、白鶴灘大壩全壩應用低熱水泥前夕,質疑聲又起——大規模低熱水泥應用沒有先例,風險不明。

  “有人說傳統技術成熟,即使微裂也不會出大問題。但我就是要追求一點都不裂。”李文偉說。

  李文偉與相關單位聯合,將一份內容紮實的研究報告呈報上級單位,最終中國長江三峽集團有限公司聽取各方意見、深入研判、拍板全壩應用低熱水泥。

  大壩澆築過程中,李文偉每天都“如臨深淵、如履薄冰”。“隻要電話鈴一響,我的心就一緊。”他回憶道。

  至今,那兩座“瘦高型”的大壩均未發現裂縫。回憶過往,李文偉真心感謝“反對者”。“正如已故兩院院士潘家錚所說,三峽工程最大的貢獻者,就是那些持反對意見的人士。正是他們給了團隊持續改進的動力。”他說。

  “混凝土於我如老友”

  如今,在長江上參與建造5座梯級電站的李文偉團隊將目光投向混凝土大壩的全生命周期管理。

  “大壩的安全運行不僅關乎當下,更關乎未來幾十年甚至上百年的穩定與安全。”李文偉說,“我們不僅要建造新壩,更要思考如何為服役數十年的老壩建立科學的檢測維護體係。”

  這種前瞻性思想的萌發,源於赴美國胡佛大壩的考察。當地工程師保存了60多年混凝土性能的檢測數據,這讓李文偉深受觸動。最近,他帶領團隊積極策劃並實施“百年混凝土工程計劃”,立誌構建跨代際的壩體健康數據庫。

  “通過這一計劃,我們可對大壩的混凝土性能進行長期監測和分析,為大壩的安全運行提供科學依據和技術支持。”李文偉說。

  在實施“百年混凝土工程計劃”的過程中,李文偉團隊采用了先進的監測技術和數據分析方法。他們在大壩內部安裝了大量傳感器,實時監測混凝土的溫度、濕度、應力等關鍵參數。“這些數據被傳輸到後台,通過專業的分析軟件進行處理和解讀,從而及時發現大壩中潛藏的問題。”李文偉說。

  與此同時,李文偉還積極與國內外相關數據團隊交流合作,引進先進技術,不斷提升團隊的技術水平和創新能力。他多次組織團隊成員參加相關國際學術會議和研討會,與來自世界各地的專家進行深入交流,為團隊發展注入活力。

  從業近40年,有人問李文偉,支撐他數次創新的動力是什麼?他說隻有三個字“不甘心”——不甘心大壩存在結構隱患,不甘心混凝土耐久性差。數次逆著行業慣例搞創新的他,在同事們口中“比混凝土還‘硬’”。

  然而,麵對朝夕相處的建築材料時,李文偉卻是“軟”的。“混凝土於我如老友,唯有真誠相待,它才會以最佳狀態回饋工程。”他說。

  展望未來,李文偉說,他和團隊將繼續在水工混凝土領域書寫新篇章,為保障國家重大水利工程的安全運行和可持續發展貢獻力量。

  人物檔案

  李文偉,中國長江三峽集團有限公司水工混凝土工程技術研究室主任、高級工程師,長期從事大型水電工程建設,致力於大壩混凝土耐久性、溫控防裂等關鍵技術研究,牽頭承擔多項國家級科技攻關和重大工程科研項目。