洪锦祥:为高铁铺上一张刚柔相济的床

2020-11-24 22:28:44 来源: 科技日报 作者: 张晔

实习生 还梦迪 科技日报记者 张晔

11月13日,当G8次复兴号高铁列车以350公里时速驶过“滕州-枣庄”路段时,坐在车上的洪锦祥下意识坐起身看看车窗外自己曾经日夜奋战的地方。

这个习惯,伴随着京沪高铁通车,洪锦祥已经保持了九年。

十年前,作为他人生首个独立主持的重大科研项目,他在京沪高铁工程中自主研发填充层材料水泥沥青砂浆,从此与轨道交通工程材料研究结缘。

此行去北京,他将登上2020年科学探索奖的领奖台。11月14日,凭借着在板式无砟轨道结构功能材料方面取得的成绩,以及未来在特殊复杂环境条件下新型轨道结构工程材料方面的前沿探索,江苏省建筑科学研究院高性能土木工程材料国家重点实验室副主任洪锦祥,成为今年摘取科学探索奖的五十人之一。

把实验室搬到京沪高铁工地

繁忙的高铁线上,疾驰的“复兴号”穿梭如织,将“说走就走”的畅快在“诗与远方”的追寻中深情著写。

但就在十年前,我国的高铁建设刚刚起步时,许多先进的技术都需要摸着石头过河逐步探索。在不为人所注意的轨道中,就暗藏着一项看似不起眼却非常关键的功能性材料——水泥沥青砂将。

在人们的印象中,传统的铁路轨道都是铺在碎石上的,而高铁轨道则是无砟轨道,采用混凝土、沥青混合料等整体基础取代散粒碎石道床的轨道结构,看起来干净整洁。

“在轨道板和混凝土底座之间有一个薄薄的水泥沥青砂浆充填层,厚度只有3-5厘米。”洪锦祥告诉记者,这个充填层的特点就是刚柔相济,可以减震消能、粘结传力、调整误差等功能,直接影响到高铁的平顺性、乘坐的舒适性、轨道结构的耐久性和运营维护成本。

但就是这个不起眼的充填层,面临着一系列复杂的技术问题。在京沪高铁开工前,洪锦祥已带领团队埋头研究2年。

但实验室模拟次数再多,也比不上在实践中检验一回。为了确保京沪高铁工程质量,33岁的洪锦祥不敢大意,甚至连实验室也搬到了工程现场,从数九寒天到三伏酷暑,现场实验持续了一年多。

一年多里,吃住都在工地,原本白净帅气的洪锦祥变得又黑又瘦,一度让京沪铁路的总工程师赵国堂担心起洪锦祥的终身大事。在此期间,他的母亲也病危离世,消息传来洪锦祥心如刀绞,他匆匆赶回老家送走母亲,又一头扎进工地。

京沪高铁项目一做就是四五年,从“三十而已”成长为“三十可以”,洪锦祥感触良多:“我个人的成长中,在这个项目上吃的苦是最多的,但这个阶段收获也是最多的。”

最终,洪锦祥带领研发团队攻克了一系列关键技术难题,研发的水泥沥青砂浆不仅综合性能超过国外水平,而且在国际上较早攻克夏季高温难以施工的技术难题。成果不仅有效打破国外垄断,形成自主知识产权,替代国外产品应用于京沪高铁工程,且成本比国外降低50%以上,为我国第一条自主建造的高速铁路提供了重要技术支撑。

“京沪高铁具有里程碑意义,不仅打造了我国的高铁品牌,还实现高铁关键技术和材料的自主可控,其质量技术要求远远高于国外。”洪锦祥说,“这让我对今后的科研创新有了信心,我们中国人完全可以做得比国外更好,把不可能的事变成可能。”

“不专一”的科研过来人

洪锦祥博士毕业后一直就职于江苏省建筑科学研究院,从始至终坚守在交通工程材料领域。但是,翻开他的学习经历,似乎就显得并不是那么“专一”了。

洪锦祥的本科就读于河海大学的水利水电工程专业,硕士所学专业为材料学。在东南大学攻读博士学位期间他又转向了道路与铁道工程专业。

但这样的“跨界”并非有意而为之。高考结束填报志愿时,洪锦祥被河海大学水利水电工程专业的名字所吸引,笑称自己是被“蒙”进了这个专业。本科毕业后,他继续在河海大学深造。但由于考分并没有达到第一志愿的录取分数线,洪锦祥无奈地被调剂到材料专业。

到了博士阶段,他希望自己的所学所长能有一番用武之地,在时代大环境的影响下,于是投身道路与铁道工程。

求学期间一次次命运的安排,让洪锦祥无意之中成为多学科交叉融合多面手。回首自己的求学经历,洪锦祥感叹“人生的选择有许多偶然的因素”。

2019年末,洪锦祥以校友身份重回河海大学,分享个人成长经历与感悟。虽然已是万千学子眼中的成功人士,但是他却仍旧坦言:“被蒙、无奈,不要懊恼、不要放弃,稀里糊涂、机缘巧合也许就是命运最好的安排。”

因为从偶然到必然,自身努力才是最关键的一环。洪锦祥的人生允许没有规划,但在他的字典里,“努力”二字始终写在首页。

有学生问他现在哪个专业前途比较好,他却说:“其实现在经济高速发展,没有冷门的专业。做好当下,做一行就爱一行,别考虑那么多,把所学专业学好就可以了。”

在求学阶段有清晰的规划固然是件好事,但如果没有,洪锦祥并不认为这是坏事,“要随着自己的学习和成长经历,不断充实起对社会、对专业的判断”。

作为一个“过来人”,洪锦祥的一再告诉年青学子“平台很重要,努力最关键”。

“不专一”洪锦祥组建的科研团队,也像是打翻的调色盘。目前,这个研究交通工程材料的团队,近三十名科研人员却涵盖了无机非金属材料、有机高分子、道路与铁道工程多个专业方向。

甘为高铁做“铺垫”

京沪高铁犹如一声发令枪响,拉开了我国高铁建设的大幕,也开启了洪锦祥对于沥青材料研究的新篇章。

目前,我国已成为世界上高铁运营里程最长、在建规模最大的国家,也是全球3个具备无砟轨道系统输出能力的国家之一。

随着交通强国战略的实施,中国高铁正在走出国门,未来还将驶向更复杂的地质带,一系列新的科学问题也随之而来,寻找更好的“铺垫”技术就是其中之一。

无砟轨道因具有整体性强、稳定性好等优点,已成为高速铁路最主要的结构形式。但也存在维修养护困难和基础适应性差的问题。

而固化道床是采用具有粘结性能的材料将散粒道砟颗粒固结为整体,是既有砟和无砟轨道结构之后的一种新型轨道结构,兼具无砟轨道整体稳定性好和有砟轨道弹性好和易维修养护的优点,是轨道结构的前沿发展方向,可适用于大型桥梁、隧道、地震断裂带等特殊复杂环境条件下的高速铁路,对于正在建设的川藏铁路具有重要意义。

“我们正在开展新型固化道床材料的预研。”洪锦祥说:“固化道床整体稳定性好、弹性好和易维修养护,但目前使用的固化材料是聚氨酯,材料成本高,耐候性差。我们提出采用水泥沥青复合固化的思路。”

研发新型固化道床材料,需要从微观层面解决结合界面的力学问题,这项研究或许5年,或许更久,但洪锦祥愿意为此付出。“科学研究不能急功近利,看准了一个方向就要持续投入做下去。”他从不认为沥青这个普通的材料是个小课题,“我总是跟团队成员说要以问题为导向,围绕应用‘小题大做’,为国家重大战略需求出力。”

在科学探索奖的最后一轮答辩环节,洪锦祥的个人陈述让评审专家相信,他引领的新型固化道床材料研究已经“起跑”,未来将助力中国高铁跑得更快、更稳。

人物档案:洪锦祥,博士,1976年7月,安徽安庆市宿松县人,现任高性能土木工程材料国家重点实验室常务副主任。已入选国家中青年科技创新领军人才和百千万人才工程,是国家万人计划专家,享受国务院特殊津贴,荣获“国家有突出贡献的中青年专家”称号。

主要从事新型交通工程材料研究,主持了包括国家重点研发计划和973计划课题在内的科研课题30余项。授权发明专利62项,发表 SCI/EI论文 50余篇,获国家技术发明二等奖和中国专利优秀奖各1项,省部级一等奖3项。

责任编辑: 陈可轩