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973首席科學家系列
伴隨着中國經濟突飛猛進，樓宇、橋樑、道路等基礎設施項目迎來建設高峰期。但是內地建築物近年卻頻頻鬧出斷裂、倒塌等質量問題，成為社會關注焦點。在最新啟動的一期國家973計劃共74個項目中，由香港科技大學土木工程學系教授李宗津領導的「當代環保混凝土的基礎研究」，是唯一與混凝土有關的研究計劃。該項目希望通過探索混凝土的微結構與水化特性基理，尋找解決混凝土材料的弱點，包括過早出現裂痕和壽命過短等，令建築物能抵禦環境的侵蝕而更經久耐用。 ■本報記者 吳玫
內地的基建工程項目發展驚人，其中僅新建成的橋樑數目，已達全世界新橋樑總數的一半，但延長建築物的壽命成為科學家急需解決的難題。李宗津獲國家科技部委任，成為國家重點基礎研究發展計劃(亦稱973計劃)的首席科學家，帶領兩地54位科學家開展一項投資約3,000萬港元的混凝土研究計劃，希望令混凝土建築物更為堅固。
解決過早斷裂和壽命短
李宗津在接受專訪時表示，混凝土學科一直是實踐先行，「雖然人類已廣泛使用混凝土100多年，但迄今仍未解釋清楚它在水化(Hydration)過程中的許多基理。」他指出，現在對混凝土的要求已經與30年前不同，以前只重視建材的強度，但隨着現代建築技術的發展，跨度頗大的橋樑、層數不斷創新高的樓宇、規模宏大的工程比比皆是，因此建材除了要求堅固耐用外，還要具備高流動性，以便做出不同的造型等。
建築材料的新特性，亦令混凝土出現新弱點。李宗津解釋稱，混凝土由膠凝材料(水泥、水等)和填充材料(石子、砂子等)組成。其中，水泥和水等攪拌產生的物理和化學反應稱為水化，在此過程中膠凝漿體會把各種物質凝聚成堅固的材料。為了增加流動性，現代混凝土須在水化過程中增加更多材料，但這些雜質亦影響了混凝土的穩定性，例如易收縮、產生裂縫、脆性大等。此外，空氣中的二氧化碳、氯離子等，亦經常侵蝕混凝土，令鋼筋爆裂鏽蝕，影響外觀和安全性，使國家蒙受潛在的巨大經濟損失。
先找混凝土微結構過程
李宗津指出，此次獲納入973計劃的「當代環保混凝土的基礎研究」項目，希望從原理上探索混凝土的水化過程和微結構，觀察混凝土的負重如何與其他環境因素相結合，並引致混凝土退化等現象；根據其基理再提出徹底的改進方式，令混凝土建築物避免過早出現裂縫，能抵禦環境的侵蝕而更經久耐用。他表示，研究項目頭兩年的目標，是找出混凝土微結構的形成過程，「在水化過程中會產生許多水化產物，呈分子或原子排列，有些更細小至納米層次，這些都要依靠近年才發明的科學儀器進行觀察。」李宗津續稱，大型電腦軟件已經可以模擬混凝土的大型水化過程，研究人員還會為模擬過程增添不同的環境因素、負荷及材料，以考察在不同環境和荷載下，各種混凝土的結構、損傷及退化的基理。
目前，李宗津領導的科研隊伍融合了兩地科研和企業研發精英，包括中國工程院土木、水利與建築工程學部唯一的混凝土專家孫偉、以及9所院校擅長材料、結構、力學、化學、數學、物理等學科的逾50位學者。他笑言，經常會為如何分配資源予不同科研小組而傷腦筋，「每個小組都有明確的任務，制定的計劃更要求落實到每個月的進度，以確保達成我們的最終目標！」
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