文／高楚清 潘怡蒙
“这个领域，是一块肥沃的土地，只要你辛勤耕耘，一定能收获很多的果实。”
1980年夏天，正在读研的徐世烺慕名拜访了来大连开会的著名混凝土大坝温控专家朱伯芳，就此确定硕士论文题目。由此，他与“混凝土断裂力学”结下了不解之缘，并成为他人生大部分时间为之孜孜努力的研究方向。
2009年11月16日，徐世烺正式出任浙江大学建筑工程学院院长，他面对的仍然是打了30年交道的实实在在的“混凝土”。不同的是，他正在努力地将传统的硬且脆的混凝土，通过科学的魔方，改良成为具有优异的柔韧性能的混凝土材料新品种。
“我将继续发挥学术专长，带领建工学院的学科集群走向国际一流。”56岁的徐世烺平静地说。
“最年轻的元老”
1979年夏天，徐世烺考上大连工学院（现大连理工大学）赵国藩院士的硕士研究生，在确定研究方向的时候，他早早地做起了准备，并瞄准了当时国内还没有开始研究，国际上才刚刚兴起的混凝土断裂力学研究领域。1980年，时任国家水利电力部总工程师的中国科学院学部委员潘家铮老先生、中国水利水电科学研究院结构材料研究所所长于骁中先生刚刚在《水利学报》上发表了关于混凝土断裂力学方面的研究论文。徐世烺对该方向的研究兴趣更大了，但是对其发展前景还不是十分明晰。
正巧，中国水利水电科学研究院的朱伯芳工程师正在大连工学院参加一个学术会议。“朱院士是研究大坝温控的，那时他在国内已经很有名气。我去拜访他，想听听他对于我选择混凝土断裂力学作为研究方向的意见。”当时的徐世烺此前也未曾有与朱伯芳谋面的机会。但朱伯芳毫无保留地把自己的想法告诉了徐世烺。“他对我说，60年代就想从事混凝土断裂力学研究，但是组织不同意，安排我去三门峡大坝研究大坝温控。现在有机会了，就要好好做。这个领域，是一块肥沃的土地，只要你辛勤耕耘，一定能收获很多的果实。”
研究方向确定下来了，但随后又碰到更为棘手的问题——缺乏试验和测试设备。“我当时所有的研究经费总共不过500元，但要做断裂力学试验，必须测试裂缝口张开位移，所需要的夹式引伸仪一支就要800元。”为了得到准确的数据和结果，从没做过实验仪器的徐世烺决定自己动手做一支夹式引伸仪。
经过一番打听，徐世烺找到大连工学院机械系卫国强副教授寻求帮助。卫老师告诉他，加工夹式引伸仪需要16硅2锰弹簧钢，但这种弹簧钢在市场上买不到。这让徐世烺傻了眼。“市场上买不到，我就一家一家地到企业去打听。”
功夫不负有心人，经过整整1周的寻找，徐世烺终于在一家军工厂找到这种弹簧钢。“但他们不卖给我。因为我想买1公斤，他们说要买就得买一捆，一捆是32公斤。”徐世烺一咬牙，就把这32公斤的弹簧钢搬回了实验室。随后，徐世烺又找到学校基建处，希望买些实验用的木材水泥、砂与石子。“我告诉他们我手上仅剩的一点经费，看能买多少？基建处的老师说，你这点钱买一样材料都不够。算了，我们送给你得了，也算为你的研究工作做些奉献。”
“走进科研殿堂的第一步，我是在大家的无私帮助下完成的。”徐世烺感激地说，自己当时只有满腔热情和一股子韧劲，是老一辈科学家的热诚帮助和周围同事的鼎力支持给了他无穷的力量。“经历的这些小挫折，也是一笔不小的财富。我会以平常心对待科研中碰到的困难，努力去寻找解决困难的途径和方法。”
1981年的冬天，徐世烺终于完成了自己的研究课题。在当年举行的第一届全国岩石混凝土断裂力学学术会议上，他的研究论文被《水利学报》和《冶金建筑》（现为《工业建筑》）两个期刊选中。这是他进入混凝土断裂力学这个领域以来发表的首篇学术论文。与他的论文同样受关注的，还有他的实验测试仪器。徐世烺回忆说：“国内很多同行买不到16硅2锰弹簧钢。后来他们找到我，我就陆续邮寄给他们，解了他们研究中的燃眉之急。”
自涉足混凝土断裂力学领域的研究以来，徐世烺就一直执著于国内研究混凝土断裂力学的研究。1985年，在河海大学举行的一个学术会议上，徐世烺就被与会的一些老教授称为这一领域“最年轻的元老”。“搞基础研究不仅难度大，周期长，而且要耐得住清贫。”徐世烺说，建筑行业本身来钱又快，一旦受到市场诱惑，很多人就直接下海了，能坚持到最后的很少。“到我2004年从德国回国后发现，原先仅有的几个同行早已退休了，那时真的感到愈发寂寞。”
徐世烺在指导研究生。
重视科学原创，服务国家建设
传统混凝土易开裂，严重影响了工程质量，成为引发工程事故的主要原因之一。问题的根本在于混凝土的抗拉强度低、韧性差和开裂后裂缝宽度难以控制等缺陷。为克服混凝土这些不足，徐世烺带领他的科研团队，围绕国家大项目潜心研究，努力攻关。
“建筑为什么会寿命短，是因为混凝土易开裂，开裂之后引起钢筋锈蚀，导致膨胀，又进一步引发更大范围的破坏和开裂，这样就对这个建筑结构产生严重的危害，从而致使结构失效，丧失使用功能。”徐世烺说，从事混凝土断裂力学研究的目的，就是要找到减少裂缝危害的理论支撑，甚至是研发新材料的理论基础。
1983年，徐世烺撰写基金申请书，并作为主要研究者完成了国家自然科学基金第一批获准项目“混凝土断裂和损伤的机理”。在这个项目中，他采用激光散斑干涉法，发现了混凝土裂缝失稳断裂前存在着裂缝的稳定扩展阶段和断裂过程区，并提出了混凝土断裂概率模型和尺寸效应公式；1984年，徐世烺又负责承担了水利水电科学基金项目“混凝土断裂韧度的尺寸效应”的研究工作。考虑到工程实际的需要，徐世烺和他的课题组成员大胆地进行了国际上最大尺寸和最大规模的混凝土Ⅰ型断裂韧度测定，在国际上最早将光弹性贴片法应用于测量混凝土断裂过程区，发现了当试件高度大于2米时，混凝土断裂韧性为常数，其断裂过程区长度的影响可以忽略，线弹性断裂力学理论可以直接应用于混凝土大坝的裂缝安全评定。课题的成果已应用于我国东风拱坝裂缝的防治分析中；1986年，徐世烺在“七五”国家重点科技攻关项目“混凝土裂缝的评定技术”的全国招标会上中标。徐世烺制定了详细的研究计划，带领课题组成员开展了大规模的全级配混凝土断裂实验研究。该研究为我国高混凝土坝的裂缝防治技术作出了重大贡献。
1992年，徐世烺远赴德国继续他的研究。当时，德国卡尔斯鲁尔大学的赫尔斯道夫教授，对徐世烺完成的国际上最大混凝土断裂试件的断裂力学实验研究成果很看重，帮他联系到了当时正值盛年的斯图加特大学奥托格拉夫研究所的莱茵哈特所长，建议他去德国之后在莱茵哈特教授那里开展合作研究。赫尔斯道夫教授还专门给德国洪堡基金会写了推荐信，帮助徐世烺获得了德国洪堡基金会研究奖励基金。
在德国经济和工业最发达的城市，徐世烺度过了他依然忙碌的国外研究岁月。莱茵哈特教授为徐世烺提供了良好的工作条件、自由而宽松的研究环境，配备了强有力的实验研究小组。“德国教授擅长把基础研究与工程相结合，让我受益匪浅”。在这里，徐世烺解决了国际上一直未能解决的纯剪切断裂试验研究的理论基础和实验方法，首次实现了各向异性材料和混凝土材料的纯II型断裂韧性和断裂能的测试。特别是利用这个难能可贵的可以静下心来潜心研究的机遇，他系统地完成了混凝土双K断裂模型和基于裂缝粘聚力的裂缝扩展阻力新KR曲线的理论架构和基础。
1998年开始，为发挥徐世烺的学术专长，大连理工大学支持他建立了国内课题组。徐世烺同时带领这个课题组开始了对“混凝土裂缝扩展的断裂理论与分析方法”的研究。这是基于国家杰出青年科学基金项目开展的课题。通过大量实验研究，他们取得了一系列创新性成果：系统测试了混凝土的双K断裂模型的断裂参数，测试了不同混凝土等级的基于裂缝粘聚力的裂缝扩展阻力新KR曲线，建立了以能量释放率为参数的双G断裂模型及新的GR阻力曲线理论等。近年来，该研究成果已经在三峡大坝裂缝稳定性分析等国家建设中得到广泛应用。2005年6月，该成果还被作为制定我国水工混凝土断裂韧度测试规程的基本理论。
“从1998年开始，我的研究开始从‘混凝土的断裂韧性’转向‘韧性断裂的混凝土’。”徐世烺说，转变的目的是希望通过改变传统的配制混凝土的方式，设计制造新型的混凝土材料，实现节能环保。“传统的混凝土是脆性的，它的抗拉强度比较低，再怎么进行温控，也很难避免出现裂缝，所以必须要提高材料的韧性、增强材料自身抵抗开裂的能力。”
2000年，徐世烺带领其国内课题组率先开展了超高韧性水泥基复合材料(UHTCC)研究。2004初，徐世烺完全回国后，这一研究工作取得了加速进展，在国产胶凝材料基础上研制出极限拉伸应变高达3～6%和挠跨比高达12%的应变硬化UHTCC新材料。这项研究工作改善了普通钢筋混凝土本征缺陷，可解决普通钢筋混凝土梁长期使用安全性下降和服役时间达不到设计寿命的问题。俄罗斯《大众机械》杂志2007年撰文将该材料列为未来能够使人类生活因此而更加完美无缺的十大新技术之一，与其并列的有相变随即闪存、汽车智能一体化、可印制太阳能电源技术、防伪护照、人体局域网、等离子电弧汽化技术、网络视频技术、聪明药丸等。
“现在桥梁桥面铺装用的混凝土为了防止开裂，铺得都很厚。如果采用超高韧性水泥基复合材料，桥面铺装厚度可大为降低，桥梁自重得以减轻，相当于桥上的汽车载荷可以忽略不计；现在的隧道衬砌一般都用60～80公分厚的混凝土浇筑，如果使用新材料，降低它的厚度，隧道的开挖量减少了，用的混凝土也减少了。特别是，我们国家基础设施的重大工程结构，比如大型桥梁、高混凝土坝、城市地铁和城市建筑使用寿命如果能达到100年甚至300年以上，这样就能真正实现国家财富的积累和真正意义的节能环保——我们不用生产那么多水泥、不用去挖那么多山和毁坏那么多植被了，就可以造福于我们的子孙后代了”徐世烺说。
徐世烺（右）在实验现场。
以创新带动学科发展
原大连工学院老院长钱令希先生来自浙江大学，他给徐世烺留下了很深的印象。“钱老先生身上体现出来的浙大人的‘求是’精神，真的让我打心眼里佩服。”徐世烺说，“求是”才是科学态度，才是科学家应该坚持的。“正是钱老先生力邀，叫我从德国回来的。能有机会到浙大工作，更应秉承‘求是、创新’的校训，并将这个理念贯穿到我的管理和科研中。”
在受聘担任浙江大学建筑工程学院院长前，徐世烺像做基础研究一样，对国际顶尖大学土木工程学科的设置和研究方向等进行了比较研究。他发现，这些国际顶尖的大学越来越重视土木与环境工程的相互影响，特别注重学科交叉、新材料和新材料结构的研究。徐世烺说，材料的创新是土木工程结构领域最带有革命性的根本创新，是学科发展的制高点。目前高性能混凝土材料在世界著名大学得到了广泛研究，其研究趋势已经从传统的被动地研究材料和结构的性能，包括研究材料和结构的断裂性能、耐久性能、可靠性等，转向主动地根据工程需求研究出具有集多种高性能性质于一身的高性能材料和结构。“有趣的是，这些研究高性能材料和高性能结构的学者，大多是我在混凝土断裂力学领域的研究同行。”徐世烺说，“我们站在同一个起跑线上。”
根据研判和实地了解，徐世烺描绘了浙大建工学院土木工程学科（已有80余年厚实发展历史学科）的愿景——学科发展为国内一流、在国际上具有重要影响的学科集群：岩土工程、空间结构传统优势学科进一步增强，水利工程学科和建筑学实现跨越式快速发展，同时大力发展交通工程学科。经过几年的努力，土木工程学科进入国内前3名、水利工程学科进入前5名、建筑学进入前8名，在大平台建设上迈出一个新台阶，承担具有较大影响的国家大项目，在土木水利工程学科几个主要领域出现若干具有国际前沿水平和影响的学术成果。
“要实现学科的可持续发展，重要的是营造一个以创新为核心的宽松的学术环境。”徐世烺说，根据他自己近30年不断从事科学研究的经历和领导创新团队的管理经验，他认为三个“三分之一”的科研力量分布配置是比较科学的：三分之一的科研力量从事大平台、大团队建设，承担和完成对国家建设具有重要贡献、对提高学校学术声誉具有显著影响的大项目、大成果；三分之一的科研力量从事工程科学的研究，进行长期持续性的原创积累；三分之一的科研力量从事为社会服务的横向工程项目的工作。
“我认为，任何个人与团队相比都是弱者，团队在适当的时候，要对个体的核心利益给予关切。”徐世烺说，个人发展好了，团队才能发展得更好。因此，他将努力创造条件，为教授们的教学科研工作提供良好的硬件支撑，鼓励各位教授在团队建设中积极发挥核心骨干作用；积极推荐派出青年教师出国进修和参加国际学术会议，鼓励教授积极参加国内国际专业委员会，鼓励知名教授和国际知名大学开展长期双向研究团队式定向交流等。
在培养现有教师的同时，徐世烺还计划加大引进人才力度，花大力气引进水利学科高水平人才、建筑学大师级专家和交通学科的高级专家。“在国外大企业的研发部门工作着一大批高水平的华人学者，他们的研究水平以及理论功底比在大学的教师并不差，而且解决实际问题的能力往往更胜一筹。他们对于我们国家的发展往往更有用处。我觉得在引进国外人才时，对这部分人才一定要引起重视和关注。”
|
