杨文科与他的混凝土三阶段论

2016/11/22
来源:中国民航报

核心提示:30多年来,杨文科将全部的热情和理想都奉献给了工地,献给了混凝土行业,并最终总结出独树一帜的混凝土三阶段论,在行业内引起了巨大轰动。


  春天出门,冬天回家,已经55岁的杨文科已经习惯了这种候鸟般的生活。女儿小时候问他:“爸爸,你看见过咱家门口白杨树上的叶子吗?每当你离开家的时候,它还没有发芽。等你回来,叶子已经落了。”

  杨文科,是中国民航机场建设集团公司的一名工程师,头发花白,身体微胖。自1984年从北京交通大学土木工程系毕业,他被分配到铁一局的一个铁路隧道工地实习,跟着一位老试验工学习混凝土试件的制作、养护和对质量的观察判断,杨文科就爱上了混凝土这一行。就像杨文科爱人所说的:“他这个人的最大优点是家里的事全听我的。家里的任何事他都没意见,因为他的心思就不在这上面。”30多年来,杨文科将全部的热情和理想都奉献给了工地,献给了混凝土行业,并最终总结出独树一帜的混凝土三阶段论,在行业内引起了巨大轰动。

  积累——秉承实事求是的态度与专业精神

  “刚毕业的前5年,对于我来说十分关键。”提起在铁一局工作的日子,杨文科充满了感激之情。作为大型铁路施工单位,当时的铁一局有着雄厚的施工技术实力,不仅有学富五车的庞大知识分子队伍,更有经验丰富的一批技术工人。就是在那儿,杨文科学到了踏实、认真钻研的精神,学到了最深刻、最精到的混凝土配合比原理中的比表面积法,学到了遇到重大技术问题必须坚持的5个工作步骤。

  “先查大量资料,看看别人是怎么做的;对别人的东西不能盲目相信,要进行实验室验证;要明白实验室数据和工程实际是有区别的,有时甚至还会区别很大,必须做试验段来进行进一步验证;应用到工程实际并做好记录;完工后进行总结。”提起这5个步骤,杨文科总是一副不容置疑的表情。

  1984年~1990年,杨文科已经参与建造过一个隧道、三座中桥和一座大桥,在秦皇岛全面负责柳村区段站内桥梁、涵洞、道路、房屋的建设。也是从那个时候起,杨文科遇到了不少让自己疑惑的技术难题。

  1986年,钢纤维混凝土不断被人提起,常有权威学者到工地上来讲课,杨文科所在的处室也申报了一个科研项目,在铁路高边坡搞钢纤维喷射混凝土试验,杨文科也积极地参加了。然而,试验进行了5个多月,在进行反复对照试验后,怎么也做不到权威学者所介绍的加固的效果。最后,科研小组宣布试验失败,并得出结论:钢纤维混凝土除了使工程造价大幅度提高外,对工程质量加固和耐久没有任何意义。

  “这件事情让我明白了‘尽信书不如无书’。”杨文科说。从那以后,杨文科对书上介绍的科研成果和学术界的一些权威说法,在有条件的时候都会做试验去验证,特别是对学术界推出的新技术,他都会坚持用5步工作法去应用、去总结。

  1990年,杨文科被调到一条铁路线任总体工程师,全面负责该段铁路的质量、进度等技术工作。这一年,按照国家的相关要求,全国各行业的建设工地都在轰轰烈烈地推广在混凝土中添加粉煤灰,铁一局也成立了专门的推广办公室。然而,在两年的推广过程中,杨文科却意外地发现,在陕西省宝鸡市千河火车站、千阳火车站的混凝土道路施工中,加了粉煤灰的混凝土,其实际工程质量明显低于不加粉煤灰的!特别是有两条粉煤灰掺量超过30%的场内道路,第二年就出现了严重裂缝、掉皮等多种问题。

  然而,当时全世界的学术界都认为:粉煤灰对混凝土的质量和耐久性有无穷无尽的良好影响,绝无负面影响,并且提倡加大掺量。这是怎么回事呢?杨文科的头脑中形成了一个大大的问号。1990年~ 1992年,杨文科不断地进行观察、验证,发现掺了粉煤灰的桥梁、房屋等工程,混凝土的碳化、干缩都更为严重。

  难道学术界错了?在单位召开的粉煤灰推广使用技术总结大会上,杨文科写了一篇论文《试论粉煤灰推广使用中的问题》,其中心论点有两个:一是粉煤灰对工程质量和耐久性有许多负面影响,需要通过工程实例进行进一步验证;二是建议对掺量进行限制,最多不应超过15%。这是他第一次大胆地通过几个工程实例,对流行的学术观点提出质疑甚至否定。然而,他把论文投寄给几家专业杂志后,却基本石沉大海,只有一家回了一封“观点错误,不予刊登”的信件。

  实践——与学术界的斗争仍未停止

  尽管自己的很多观点都没有被业界所承认,杨文科依然没有停下质疑权威结论和观点的脚步。

  1997年,杨文科被调到中国民航机场建设集团。1998年,在新疆的一个机场工地,他试图将国际上公认的能大幅度提高混凝土的抗拉抗折强度、抗冻抗渗性能的钢纤维混凝土引入到道路工程中。然而,经过半年多的艰苦试验,却没有成功,结论是除了大幅度增加工程成本和加大施工难度外,没有收到任何改善抗冻抗渗抗折强度的效果。2001年,他在海南的一个机场工地又一次进行试验,得到的结果是相同的。2003年,在宁波机场工地,他又对聚酯纤维混凝土进行试验,也得到了与当时学术界完全不同的结果。2003年,杨文科将这些发现大胆地写成了《关于我国当前纤维混凝土研究与使用中的问题和误区》一文,发表在《混凝土》杂志上。该文立即在学术界引起了巨大的争论。

  除了粉煤灰、纤维混凝土的相关问题外,2002年,在新疆一个工地上,他又遇到了碱骨料的问题。经试验,当地的粗细骨料都有碱活性,按规范是不能使用的。这时候已经参加工作近20年的杨文科,对权威的说法和学术界的观点早已不再迷信了。他在认真调查了当地的许多混凝土工程并没有发现问题后,就大胆使用了。

  杨文科脑中的一个个问号最终变成一个大大的感叹号,是2003年他在宁波机场的一个工地任总监理工程师时。在工作之余,他有空就会思考着自己的那些发现。他重新检查了比表面积法、水灰比原理、鲍罗米公式这些混凝土学科里的基础理论和公式,发现都与现在的工程实践对不上,都有问题。

  看着窗外空地上放着的一台混凝土泵车,一个想法像闪电一样出现在杨文科的脑海中:我发现的那么多理论问题是不是与这些年施工工艺的改变有关? 于是,他重新下了床,打开电脑,将自己保存的所有技术资料进行对比。对于水灰比的问题,他发现, 自己保存的1996年以前的资料基本符合权威的水灰比原理,而1996年以后的资料数据却是和全世界公认的、权威的水灰比原理完全相反的。

  他将这些数据画成了一个关系草图,发现水灰比和强度的关系分为三个阶段,这和学术界公认的原理完全不同。原因主要是自1996年以后,水泥等其他原材料和施工工艺与过去相比,发生了巨大的变化,而理论上的研究没有跟上,还是用上百年前的传统理论来指导行业,这就出现了他这些年来不断发现的问题。随后,他发现水泥细度与强度的关系也符合三阶段原理,粉煤灰掺量与强度的关系也符合三阶段的原理,水灰比与裂缝的关系也符合三阶段的原理……他甚至连续检查了混凝土学科里十几个重要的关系式,都符合他总结的三阶段原理。

  在随后的一年里,他不仅将自己近30年来保存的不同工程实践数据进行了对比,而且要来了其他同行朋友的工程实践数据进行比对。最终,他发现他这些年与学术界意见相左的所有问题几乎都能用三阶段来进行解释。

  “在鲍罗米时代,混凝土还没有发展到第二个阶段,鲍罗米公式仅是研究了水灰比的第一个阶段的规律。”杨文科说。杨文科认为,第二个阶段是 1996年以后的混凝土阶段,也就是“现代混凝土”阶段。

  焦点——混凝土三阶段论在业内引起轰动

  在总结出混凝土三阶段原理后,这么多年来压在杨文科心头上的乌云终于散了。2005年4月,杨文科将自己的发现写成了一本书。然而,对于这样一本几乎全盘否定了现行混凝土学科整个理论系统的书,全国只有3位专家对书作了较高的评价。

  验证,还是需要验证!杨文科没有停下脚步,继续深入到工程实际中去验证。这一验证又是8年。2006年8月,杨文科带领团队,同时在广州白云机场工地、乌鲁木齐机场工地、呼和浩特机场工地和西安咸阳机场工地对干缩问题进行了试验,试验的结果再次验证了他说的“网状裂缝是一种干缩裂缝,是影响机场跑道混凝土耐久性的重要因素”这个论断。2007年,在极端寒冷的东北海拉尔机场,在内蒙古机场集团的信任和支持下,他与东北一家水泥厂一起,按照自己并不被学术界认可的对水泥问题的观点,对水泥的生产系统进行全面改造,生产出了他认为“最理想的水泥”,用在了海拉尔的跑道上。至今,海拉尔机场跑道的高质量已经成为东北寒冷地区的标杆。2008年,他来到青海玉树机场。经检测,当地的砂石料全部有碱活性,按照国际学术界公认的观点和规范,是不能修机场的。可对这一观点,杨文科持否定态度。面对当地藏汉各族干部群众的迫切盼望,他和团队在当地干部的带领下,调查了当地几乎全部的混凝土工程,没有发现有碱骨料反应破坏的痕迹。在这种情况下,他们大胆决定使用当地砂石料修建机场。在机场建成投入使用8个月后的2010年4月,玉树发生7.1级地震,所有地面交通全部中断,正是玉树机场挽救了无数人的生命。

  2010年11月,在朋友的介绍下,杨文科的书稿到了清华大学出版社,出版社先后请了三位专家审稿。正像杨文科预感的那样,三位专家都给出了否定的结论,主要意见集中在“高性能混凝土,真的高性能吗?”“粉煤灰,真的只有优点吗?”“外加剂——是药三分毒”三个章节上。在不断的反复协商中,书在撤掉了后两个章节后,于2012年6月1日由清华大学出版社出版了,书名定为《现代混凝土科学的问题与研究》。

  谁也没有料到,此书出版仅一个星期,就在我国土木工程领域传遍了。仅10天,书就卖光了,出版社立即手忙脚乱地进行第二次印刷。书刚出版了一个月,我国混凝土行业的权威,由中国建材工业技术情报研究所和中国硅酸盐学会联合主办的《商品混凝土》杂志7月开始连载此书。一夜之间,杨文科成了我国土木工程领域的名人。至今,杨文科还记得自己第一次参加重要全国性学术会议的情景。2012年9月,在厦门召开的全国商品混凝土质量技术学术交流会上,他用新奇、尖锐的观点,惊呆了来自全国各地的专家、教授,并获得了全场十分热烈的掌声。

  2012年下半年,在我国混凝土界,几乎所有的教授、研究员、工程师都卷入了对杨文科的书的评论与争吵之中。2012年12月,在清华大学教授廉慧珍的建议下,由中国混凝土协会出面组织的该书的研讨沙龙在北京举办。来自清华大学、浙江大学、武汉大学、中国建科院、铁道部、建设部、交通部、水电部、《商品混凝土》杂志、《混凝土世界》杂志等多个单位的40多位专家学者进行了一天的激烈争论。

  自2013年至今,他接到了包括香港、台湾等地的国内许多著名大学和学术会议的邀请,他的观点、思想,被越来越多的人认可和接纳。2014年11月,该书的英文版正式出版,面向世界发行。2015年,该书的第二版在国内再次出版。这次修改,将第一版撤下的两个章节重新加上了。现在,再版书以每年一次的速度不断重印,它在学术上的地位已经被广泛地认可。

  在业内有一定影响的杨文科,提及下一步还有什么打算,他满怀自信地说:“实践证明,我的三阶段理论,可以大幅度提高机场工程的质量,可以将机场跑道的使用寿命大幅度延长到30年,也可以大幅度延长高速公路、高铁、码头和其他建筑的使用寿命。所以,我要将我的学术观点推广到实际工程中去,造福社会。”

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