欢迎您登录科学中国人官方网站!!
新浪微博|网站地图|联系我们
坚守至善情怀,探索混凝土之谜

来源:  发布时间:2022-11-22

——记广州大学土木工程学院教授焦楚杰

申 娜

 

 

矛盾是客观世界普遍存在的现象,建筑业同样不例外。建筑业蓬勃发展的同时,建筑材料的生产与运输,建筑废料的运输与填埋,带来了大量的碳排放,危害了绿水青山。但矛盾也是人类进步的基石,是事物发展的源泉和动力。推动建筑业的进步,需要认识到事物之间的矛盾,并且解决矛盾。

为此,广州大学土木工程学院教授焦楚杰在生态混凝土领域进行了相关探索。他研究的再生混凝土有助于建筑业的低碳与可持续发展;植生混凝土集固化与绿化于一体,既坚固,又能适应动植物生长,有利于美化环境和改善景观;透水混凝土则有利于雨水径流调节、水体净化、缓解热岛效应和吸收交通噪声,有助于缓解城市洪涝。

求学与工作多年,焦楚杰一直刻苦努力,矢志不渝,其间悲欢自饮,冷暖自知。而回望过去20多年科研旅程的起点,这一切要从他在烟台的经历说起。

 

心不在“烟”

 

焦楚杰大学就读于华北航天工业学院(现为北华航天工业学院)工业与民用建筑专业,毕业后被分配到中国建筑第五工程局烟台公司,担任技术员,日出而作,日落而息。这样一眼看到退休的日子,让焦楚杰不断思考人生未来的发展。他萌生考研的想法,将目光投向更加广阔的世界。

下定决心容易,焦楚杰开始备考后才发现困难重重。当时,普通老百姓还很少能接触到互联网,通信工具主要是固定电话与寻呼机,烟台的书店里考研相关的书籍也很少。焦楚杰托朋友找到研究生招生简章,联系外地的出版社邮购英语、政治和数学的考研资料。在建筑工地,焦楚杰因陋就简,潜心学习,无惧严寒酷暑、噪声灰尘,开始了艰辛的考研复习。

焦楚杰把工作之余的时间都用于考研复习,一天都不敢浪费。他考研3次,印象最深的是,每次考试时间都是农历年底,岁暮天寒,朔风凛冽,大雪纷飞。焦楚杰每次都顶着清晨风雪忐忑地走进考场,踩着冰雪在昏黄的路灯光中走回建筑工棚。接下来,他在春天回暖又漫长的三、四月,焦急地等待成绩和分数线。

屡战屡败,屡败屡战,第三次考研后,焦楚杰终于收到河海大学的硕士研究生录取通知书。入学前一天,他在烟台的海边呆坐良久,回忆着一路走来的孤独、寂寞、疲惫、苦涩与充实,而过往的隐痛和哀伤逐渐在潮起潮落中得到抚慰,他的人生有了全新的方向。

 

苦熬攻博

 

硕士毕业后,焦楚杰继续学习深造。他考取了东南大学结构工程专业博士研究生,师从孙伟院士。第一次见到孙伟老师,是焦楚杰联系报考博士时,在东南大学校园里遇到一位老太太,她个头高,精神矍铄,热情地为焦楚杰指路。两人同行了一段路程,焦楚杰才知道这位老太太正是自己要找的博士生导师。“得知我来自河海大学,孙老师很高兴,说河海大学的学生力学功底深厚,而她的课题正需要开展爆炸力学方面的研究。”焦楚杰回忆道。

孙伟老师治学严厉,科研严谨。她对焦楚杰的要求是建立混凝土抗爆模型和完成爆炸冲击过程的数值仿真。

对于抗爆模型,解放军某部一位同行嘀咕了一句:“某某院士都未能够建立。”孙伟老师立即说:“那么就建立一个初步的抗爆模型。”

坚信天道酬勤,怀着滴水穿石的毅力和恒心,焦楚杰磕磕绊绊地踏上科研攻关的崎岖之路。混凝土抗爆模型,在防护工程领域专家们的印象中是物理机理模型,然而,爆炸和混凝土材料问题都很复杂,完全用物理学处理很难,甚至国外有的专家认为这一模型不可能构建。如果遵循防护工程科研的传统思路,焦楚杰在短短的读博期间不可能完成此模型。

幸运的是,焦楚杰宿舍对面住的是系统工程专业的博士生。串门时,他们常聊起彼此博士学位论文的进展,焦楚杰问其为什么不做试验就可以写出博士学位论文,对方回答道:“我研究的是非常玄妙的人工神经网络。”焦楚杰忽发奇想,人工神经网络既然功能强大,能否应用于抗爆模型?他旋即另辟蹊径,学习人工神经网络,结合了混凝土抗爆炸的试验数据进行研究,果然如入桃源胜境、豁然开朗。

当时国内从事混凝土的爆炸冲击过程数值仿真研究的学者很少,公开的中文资料也很少,焦楚杰只能硬啃英文资料。后来发现单一软件的功能不足,焦楚杰对其进行了二次开发,从而仿真了混凝土爆炸冲击的过程。

一日,孙伟老师问焦楚杰:“你研究出什么成果了吗?”焦楚杰立即向其展示混凝土抗爆模型推导过程以及混凝土抗爆炸冲击仿真动画。整个过程中,孙伟老师一言未发,但她的表情逐渐舒缓,眼睛逐渐有了神采。

展示之后,没过多久,教研室统计拟毕业的博士生名单里,焦楚杰的名字赫然在列。接下来,又是度日如年地等待论文评阅书,以及紧张答辩,惊喜的是,焦楚杰博士学位论文的评审成绩与答辩成绩都是全优,他的科研之路迎来了柳暗花明。

焦楚杰在博士学位论文的后记中写着:“博士学业的完成,离不开亲人的支持与理解。想起家人,感慨万分。祖母病重,担心影响我学习而久不相告,弥留之际急催,千里速归,物是人非。父母年迈,三年相逢一春节,思儿心切,电话声咽。妻孤处一城,租居陋室,微薄薪水助夫度寒窗。”赵国藩院士高度评价了焦楚杰博士学位论文的水平:“作者在本专题领域内,具有坚实深厚的理论基础和进行高难度的专题试验的能力,所完成的博士论文对国防工程采用钢纤维混凝土的研究,具有重大的参考意义,是一篇理论分析与试验研究相结合的、为国家重大工程服务的、高水平的优秀博士论文。”并且,与评阅书一起,赵国藩院士附上了一封信:

 

行者无疆

 

焦楚杰博士毕业后,到广州大学工作。他的生活很简单:教学、科研试验、写论文,以及申报专利、科教项目、奖项。除了春节之外,其他日子天天如此,这种生活状态至今已持续十多年。

第一次申报国家自然科学基金项目,焦楚杰以生态混凝土抗冲击性能为题材。但“首战”并不顺利,最终落选。第二年,焦楚杰再次申报国家自然科学基金项目。他这次阅读了众多中英文参考文献,呕心沥血修改充实了申报书,对内容和形式都精雕细琢,透彻描述国内外研究进展、存在的问题、发展趋势,清晰介绍研究路线,合情合理进行可行性分析,最后形成内容丰富的申报书,终于成功立项。

焦楚杰积累了申报国家自然科学基金项目的经验后,触类旁通,举一反三,各级各类科技项目、教学项目、科技成果奖、教学成果奖,每一年或多或少都有收获。他多次被邀请到高校、企业作报告,介绍科技项目申报、科技成果提升方面的经验。博士毕业后的第五年,焦楚杰以丰硕的科研履历顺利评上教授职称。

评上教授,不能“躺平”,更应力争上游、奋斗不息。科技成果不能仅仅停留在论文上、局限于实验室,焦楚杰积极响应习近平总书记的号召:“广大科技工作者要把论文写在祖国的大地上,把科技成果应用在实现现代化的伟大事业中。”谨记教诲,他先后承担了中建三局委托的多个科技项目,包括:蒸压加气混凝土砌体抗裂砂浆的优化配方研制、广西龙光世纪大厦项目顶模钢结构施工平台受力分析及节点受力分析、贵州省人民大会堂配套五星级酒店工程项目铝合金模板体系研究等。

某项目合同期间,正值暑假,中建三局的技术人员万大勇先生前来广州大学参观实验室,看到焦楚杰和研究生们在汗流浃背地加工试块,惊讶地说:“原来教授亲自做试验啊。”其实这是焦楚杰的工作常态。焦楚杰完成的每个项目都按时提交厚厚的结题报告,有试验研究、理论分析、数值仿真,图文并茂。中建三局领导手抚结题报告感慨道:“广州大学承担的科技项目,实实在在,值得信任。”

焦楚杰还与广东省水利电力勘测设计研究院、江门市水利局开展技术合作,将生态混凝土应用推广到广州市增城区城北涌行洪排涝工程、惠州市白花河防洪排涝治理工程、江门市西江潭江流域跨界重点支流综合治理工程、鹤山市水系连通及水美乡村建设试点县项目等水利工程中。

这些工程竣工之后,河流边坡既坚固又绿草茵茵,给当地民众提供了休闲娱乐的亲水场所。而且与平缓的土河坡相比,生态混凝土河坡比较陡,河坡占用土地少,节约大量的征地费用,避免了政府与农民的征地、拆迁纠纷。江门市三堡河五星村段的生态混凝土河堤,已成为江门市水美乡村示范工程、网红打卡旅游点。基于上述工程应用成果,焦楚杰主持的广东省水利科技创新重点项目“河湖水系生态堤岸的植生混凝土成套技术”被广东省水利厅验收为优秀项目,这是广东省水利厅给予科技项目的、极少的高评价。

此后,焦楚杰与珠海春禾新材料研究院开展了密切的产学研合作,将生态混凝土应用于港珠澳大桥珠海口岸、珠海机场等工程。以生态混凝土、绿色砂浆为研究对象的项目成果,共同获得了2019年度广东省科技进步奖二等奖、2021年度广东省科技进步奖二等奖等6项科技奖励。此外,双方联合申报并获广东省教育厅批准:珠海春禾新材料研究院成为广东省联合培养研究生示范基地。20227月,珠海春禾新材料研究院董事会三顾茅庐,聘请焦楚杰兼任该院院长。

 

止于至善

 

作为一名教师,焦楚杰从第一堂课的忐忑紧张,到第一学期末的如释重负,再到如今的坦然信步于教室,已走过了近20年。豫剧表演艺术家常香玉的名言是戏比天大,焦楚杰信守的则是“教学比天大”。

三尺讲台,是传道、授业、解惑的舞台,虽不用粉墨登场,却要提前备课,要在讲台上做到一丝不苟、精益求精,以争取每一个环节都精彩,每一次小结都有亮点。为了激发学生强烈的求知欲,焦楚杰以特有的洞察力,敏锐地观察生活,捕捉到丰富、新鲜的知识,并且将这些知识与课堂教学相结合,旁征博引,情理相融,触类旁通,以形成有效的说服力和感染力。

焦楚杰多年来深耕于生态混凝土领域,取得了可观的教学、科研成果。获得了省部级教学、科技成果奖4项,市级教学、科技成果奖2项,行业科技成果奖2项,主持国家自然科学基金项目5项,主持省、部、市级与企业委托项目37项,获国内外专利30项,发表学术论文162篇,在科学出版社出版专著1部,培养访问学者、博士后、博士、硕士71名。

 “执教多年,我每年都对讲台有着新的认识与理解,人生境界也在对职业的感悟之中逐渐开阔。”焦楚杰怀着满腔的热忱,用慈爱呵护纯真、用智慧孕育成长,默默耕耘在三尺讲台,那是属于他人生的大舞台。

闲暇之余,工科出身的焦楚杰喜欢写散文,他写的《文学中的力学》《心不在“烟”的日子》《教学比天大》等散文发表在《广州大学报》上,被评为“《广州大学报》优秀作者”。其中《文学中的力学》一文写的就是焦楚杰借鉴武侠小说里的武功招式作为案例,应验力学知识点的教学过程。对于应力波原理,内容晦涩难懂,学生确实很难理解。焦楚杰联想起《射雕英雄传》的南帝段皇爷“一阳指灭烛”的镜头。

 “一阳指”是由丹田真气积聚通过手指尖激射而出,一束光波经过,数米远的蜡烛火焰瞬间熄灭。他由此引申:“一阳指”正是力以波的形式传播,波携带的力量将蜡烛火焰扑灭。与填鸭式灌输知识相比,这虽属于牵强附会,但能够促进学生对知识的理解。

面向未来,焦楚杰想起母校东南大学的校训“止于至善”,意思是完善自我,关爱他者,追求至善,保持卓越。为此,焦楚杰不满足于眼前取得的成果,他要做的事情还很多。开展更高性价比的生态混凝土研发并推广应用,是他响应国家的“双碳、两山”战略立下的理想和目标。

(责编:苏寒山)


分享到:
杂志
本期封面

2024年10月

上一期 下一期