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李兆恒

学历: 博士研究生
学位: 博士
专业方向: 土木工程材料水工结构
专业技术职务: 高级工程师
工作单位: 广东省水利水电科学研究院
获重大人才培养奖励计划、基金资助项目情况
序号 年度 项目名称
1 2019 国家自然科学基金(编号:51802099,主持)
2 2018 广东省自然科学基金(编号:2018A030310389,主持)
3  2016  中国博士后科学基金(编号:2016M590776,主持) 
 4   2019  国家大坝安全工程技术研究中心开放基金(编号:CX2019B14,主持) 
5 2017 广东省水利科技创新项目(编号:2017-16,主持)
主要科研经历及贡献

李兆恒,男,汉族,山东济宁人,博士/博士后(师从余其俊教授),2016年1月进入广东省水利水电科学研究院博士后工作站工作,出站后进入结构材料研究所工作。主要从事土木工程材料、水工建筑结构、水生态水环境友好型材料开发等方面的研究。

作为项目负责人主持国家自然科学基金1项、中国博士后科学基金一等资助面上1项、广东省自然科学基金1项、国家大坝安全工程技术研究中心开放基金1项、广东省水利科技创新项目1项、中央高校基本科研业务费青年人才项目1项;作为主要成员参与“十三五”国家重点研发计划项目、国家自然科学基金、水利部水利重大科技问题研究项目和广东省水利科技创新项目10余项,作为项目负责人和参与人承担了珠江三角洲水资源配置工程、韩江高陂水利枢纽工程、东深供水工程等重大水利工程的横向科研项目10余项,参与编写中国水利学会团体标准3部、广东省地方标准1部。

在《Cement and Concrete Research》(SCI,IF=6.08)、《Journal of the American Ceramic Society》(SCI,IF=3.06)、《Construction and Building Materials》(SCI,IF=4.22)、《Materials》(SCI,IF=3.02)、《Journal of Thermal Analysis and Calorimetry》(SCI,IF=2.10)、《Journal of Materials in Civil Engineering》(SCI,IF=1.94)、《International Journal of Polymer Science》(SCI,IF=1.7)、《华南理工大学学报》等期刊发表论文40余篇,申请国际PCT专利2项、发明专利12项,授权专利6项,参与国际会议和国内会议10余次,获得第七届珠江流域中青年学术论坛优秀论文和最佳演讲者称号以及广东省水力发电工程学会优秀科技论文三等奖2项。

获中国硅酸盐学会首届优秀博士论文提名奖、广东省土木与建筑学会科学技术奖二等奖2项、广东省第三届建设工程检测与监测优秀项目特等奖1项、广东省优秀工程咨询奖一等奖1项,获聘广州大学校外硕士生导师及广东省土木建筑学会建筑材料专业委员会委员,在水利新材料、新技术与新工艺的推广应用方面取得了良好的社会和经济效益。

主要科研贡献

(1)贡献一:研发了一种新型镁质土木工程材料

申请人攻读博士期间开展了MgO-SiO2-H2O胶凝体系中溶解平衡机制及调控、反应产物种类与性质、反应热力学及动力学、以及力学性能等方面研究。阐明了M-S-H凝胶和Mg(OH)2的生成机制和竞争关系,促进了MgO反应速率和M-S-H凝胶生成速率,获得大量的数据和一些有益的结论。主要贡献在于:

1) 基于MgO-SiO2-H2O胶凝体系反应热力学,建立了MgO-SiO2-H2O胶凝体系反应模型,并阐明了MgO-SiO2-H2O胶凝体系反应机理。MgO-SiO2-H2O胶凝体系的反应主要为:MgO的溶解、SF的解离、Mg(OH)2的生成以及M-S-H凝胶的生成。MgO的溶解为MgO-SiO2-H2O胶凝体系反应的起始点,其溶解生成Mg2+和OH-,当两者在反应溶液中达到一定浓度时会达到Mg(OH)2的饱和溶度积常数,生成Mg(OH)2。

2) 揭示了MgO-SiO2-H2O胶凝体系反应动力学过程,推导了反应动力学方程,掌握了MgO-SiO2-H2O胶凝体系反应进程的调控措施。MgO-SiO2-H2O胶凝体系早期以溶液中的离子反应为主,后期以固相产物生长为主。MgO-SiO2-H2O胶凝体系反应动力学方程为 ,调控措施主要有降低MgO活性、水灰比以及养护温度,加入SHMP和合成的M-S-H gel。

3) 制备了MgO掺量高达50%的高性能镁质胶凝材料。制备的镁质胶凝材料的孔多分布于10nm以下,MgO掺量为50%时制备的浆体3、7、28、90d抗压强度分别为18.4、40.6、64.7、75.6MPa。

研究成果发表于《Journal of the American Ceramic Society》和《Construction and Building Materials》等国际期刊,累计他引50余次,博士学位论文获中国硅酸盐学会首届优秀博士论文提名奖,研究动态被国内外多个学术团队追踪。

(2)贡献二:研发了一种高抗蚀BFRP筋无机聚合物混凝土

申请人在博士后期间针对海工混凝土结构中钢筋锈蚀、混凝土侵蚀、原材料远距离运输等问题,采用高抗海水侵蚀的无机聚合物及耐腐蚀的BFRP筋,使用海砂作为细骨料,海水作为拌合用水,开展了高抗蚀BFRP筋无机聚合物混凝土的研究与工程应用,主要贡献在于:

1) 提出了与无机聚合物浆体收缩相匹配的补偿收缩方法,并阐明了补偿机理。采用不同活性MgO进行合理搭配,实现了不同反应阶段无机聚合物浆体收缩的补偿,降低了无机聚合物浆体的体积收缩。

2) 提出了BFRP筋螺旋配筋柱的设计形式。利用BFRP筋结构上的可设计性,将柱中螺旋筋受力分解为轴向和垂直轴向的拉应力,充分发挥了BFRP筋抗拉强度高的优势。

3) 实现了高抗蚀BFRP筋无机聚合物混凝土在海堤工程中的成功应用。目前已经在广东省广州市南沙区万顷沙联围200年一遇海堤加固达标工程和广东省揭阳市西港海堤建设中成功应用,应用效果良好,具有广阔推广前景。

博士后期间发表论文30余篇,授权发明专利2项,授权实用新型专利4项,实现了从理论研究、技术突破到工程实践应用的有机结合。

发表论文、专著的情况

发表的论文:

发表学术论文40余篇(SCI收录10篇),多篇论文获珠江流域中青年学术论坛优秀论文以及广东省水力发电工程学会优秀科技论文;申请国际PCT专利2项,国内专利12项,已授权6项;参编中国水利学会团体标准3项,广东省地方标准1项。

 发表论文

[1] Li Zhaoheng, Yu Qijun, Wei Jiangxiong, et al. Effect of MgO calcination temperature on the reaction products and kinetics of MgO-SiO2-H2O system. Journal of the American Ceramic Society. 2018, 102, 6:3269-3285.(他引5次)

[2] Li Zhaoheng, Yu Qijun, Wei Jiangxiong, et al. Effect of the MgO/Silica Fume Ratio on the Reaction Process of the MgO-SiO2-H2O System. Materials, 2019, 12, 80, doi:10.3390/ma12010080. (他引1次)

[3] Li Zhaoheng, Yu Qijun, Wei Jiangxiong, et al. Characterization of reaction products and reaction process of MgO-SiO2-H2O system at room temperature. Construction and Building Materials, 2014, 61(7):252-259. (他引49次)

[4] Li Zhaoheng, Yu Qijun, Chen Xiaowen, et al. The role of MgO in the thermal behavior of MgO-silica fume pastes. Journal of Thermal Analysis and Calorimetry, 2017, 127(3):1897-1909. (他引16次)

[5] Li Zhaoheng, Yu Qijun, Wei Jiangxiong, et al. Reaction process of MgO-SiO2-H2O system: thermodynamic and kinetic analyses. The 14th International Congress on the Chemistry of Cement, volume (II), 550-551.

[6] Yang Yongmin, Li Zhaoheng, Yu Qijun, et al. Bond-Slip Behavior of Basalt Fiber Reinforced Polymer Bar in Concrete Subjected to Simulated Marine Environment: Effects of BFRP Bar Size, Corrosion Age, and Concrete Strength. International Journal of Polymer Science, 2017, 2017(6):1-9.

[7] Liu Hao, Huang Haoliang, Li Zhaoheng, Hu Jie, Yu Qijun. Effects of external multi-ions and wet-dry cycles in a marine environment on autogenous self-healing of cracks in cement paste. Cement and Concrete Research, 2019, 120:198-206.

[8] Yang Yongmin, Li Zhaoheng, Yu Qijun, et al. Corrosion resistance of steel bar and chloride binding capacity of cementitious materials with internal chloride: A comparative study on Portland cement, geopolymer, inter-ground and gap-graded blended cements. Journal of Thermal Analysis and Calorimetry, 2019. DOI: 10.1007/s10973-019-08657-z

[9] Li Leo Gu, Chen Guangming, A. K. H. Kwan, Li Zhaoheng. Reutilization of Clay Brick Waste in Mortar: Paste Replacement versus Cement Replacement. Journal of Materials in Civil Engineering, 2019, 31(7): 04019129.

[10] Yang Yongmin, Li Zhaoheng, Yu Qijun, et al. Simulation of Mechanical Properties of Light-Burned Magnesium Oxide-Containing Concrete for Historical Dam Temperatures. Key Engineering Materials, 2017, 744:45-54.

[11] 杨永民, 李兆恒, 余其俊,等. 活性氧化镁补偿无机聚合物浆体收缩的作用机制[J]. 华南理工大学学报 (自然科学版), 2017(9):102-109.

[12] 李兆恒, 杨永民, 陈晓文, et al. MgO活性对无机聚合物硬化浆体体积变形及微观结构的影响[J]. 长江科学院院报, 2018, v.35;No.237(07):134-138+143.

[13] 李兆恒, 李伟, 韦江雄, et al. 六偏磷酸钠分散剂和聚羧酸减水剂对硅镁胶凝材料水化进程的影响[J]. 新型建筑材料, 2018(7):126-130.

[14] 李兆恒, 杨永民, 陈晓文, et al. MgO搭配合比式对无机聚合物硬化浆体体积变形及微观结构的影响[J]. 混凝土, 2018, No.344(06):52-56+60.

 授权专利

[1] 李兆恒,杨永民,陈晓文,张君禄,王立华,蔡杰龙。发明专利,一种降低无机聚合物胶凝材料体积收缩的方法。专利号:ZL 2016 1 1072904.0

[2] 陈晓文,李兆恒,张君禄,杨永民,付传雄。发明专利,一种弹簧式纤维筋微膨胀混凝土构件。专利号:ZL 201610882946.4

[3] 李兆恒,黄锦林。实用新型专利,一种生态植被网垫。专利号:ZL 2019120501811.8

[4] 杨永民,李兆恒,陈晓文,张君禄,王立华,蔡杰龙。实用新型专利,一种无机聚合物胶凝材料中氯离子迁移评价装置。专利号:ZL201621292021.6

[5] 杨永民,李兆恒,陈晓文,张君禄,蔡杰龙,付传雄。实用新型专利,一种可搭接的无机纤维筋。专利号:ZL201520592743.2

[6] 陈晓文,李兆恒,张君禄,杨永民,付传雄。实用新型专利,弹簧式纤维筋微膨胀混凝土构件。专利号:ZL201621108819.0

 申请专利

[1] 李兆恒,谢亮,黄锦林,王立华,张君禄。PCT国际专利,一种渡槽渗漏修复方法。申请号:PCT/CN2019/107483

[2] 李兆恒,黄锦林。PCT国际专利,一种生态防护植生毯及其制备方法和应用。申请号:PCT/CN2019/107493

[3] 李兆恒,谢亮,黄锦林,王立华,张君禄。发明专利,一种渡槽渗漏修复方法。申请号:201910128251.0

[4] 李兆恒,王立华,黄锦林,陈鹏超,张君禄。发明专利,一种免拆模结构化渡槽模板。申请号:201910131051.0

[5] 李兆恒,黄锦林。发明专利,一种生态护坡植生毯及其制备方法。申请号:201910297850.5

[6] 李兆恒,黄锦林。发明专利,一种生态植被网格。申请号:201920501800.X

[7] 李兆恒,王立华,黄锦林,陈鹏超,张君禄。实用新型专利,一种免拆模渡槽模板。申请号:201920218614.5

[8] 李兆恒,黄锦林。实用新型专利,一种生态防护植生毯及其其制备方法和应用。申请号:201910297861.3

8.4 参编标准

[1] 《渡槽安全评价导则》,中国水利学会团体标准,T/CHES 22-2018,排名18/25,2018年3月29日发布。

[2] 《镁质高性能混凝土抗裂剂》,广东省地方标准,DB44/T 2085-2018,排名21/23,2018年1月2日发布。

[3] 《渡槽技术管理规程》,中国水利学会团体标准,排名8/24,2019年12月7日送审稿经中国水利学会审查。

[4] 《生态护坡 植生毯和植生袋应用技术规程》,中国水利学会团体标准,排名5/16,2019年12月7日送审稿经中国水利学会审查。

项目依托的科研平台、科研项目

申请人在博士后期间完成了广东省水利科技创新项目《抗腐蚀无机聚合物混凝土材料与结构在海堤建设中的应用研究》(编号:2015-10)。课题研究共发表论文34篇,授权发明专利5项,授权实用新型专利4项。
研究课题通过调整矿渣、粉煤灰和碱激发剂的种类和掺量,制备一种性能稳定的无机聚合物胶凝材料;通过调控MgO的粒度、活性、掺量,实现了浆体体积收缩的有效补偿;建立了适用于无机聚合物混凝土的配合比设计方法,并制备了无机聚合物海砂混凝土;提出了一种玄武岩纤维(BFRP)筋无机聚合物混凝土受压构件的设计方法,实现其在受弯构件和受压构件中的全面应用;阐明了BFRP筋无机聚合物混凝土结构抗海水腐蚀机制,建立了其在海洋环境下的结构时变模型并对服役寿命进行了预测。
研究成果最终实现了BFRP筋无机聚合物混凝土在海堤工程建设中的应用,并已经在广东省广州市南沙区万顷沙联围200年一遇海堤加固达标工程和广东省揭阳市西港海堤建设中成功应用,应用效果良好,具有广阔推广前景。
 
 
 
 
 
 
相关技术和理论方法应用于锦屏一级、小湾、糯扎渡、向家坝、丹江口、QBT、李家峡、丰满、白山、岩滩、佛子岭、梅山、芹山、金造桥、东津、古田溪三级、红石等20多座国家重大水利水电工程,解决了大量工程问题,产生了显著的社会经济效益。
典型案例一:小湾水电站蓄水期大坝安全监测资料跟踪分析
小湾水电站为当时世界最高混凝土双曲拱坝(294.5m),在正常蓄水位下,大坝承受的库水荷载在已建水利工程中首屈一指。申请人所在的河海大学研究团队运用自身研发的分析理论和评价方法,客观地评价了小湾大坝蓄水各阶段的工作性态,准确预测了蓄水下一阶段大坝的工作状态,有效指导了小湾电站各阶段安全蓄水,为小湾电站提前投产发电,发挥巨大经济效益奠定了基础,也为提高下游发电效率和防洪灌溉能力,发挥了巨大的综合效益。
典型案例二:李家峡水电站库水位抬升至正常蓄水位研究
李家峡水电站属大(Ⅰ)型一等工程,最大坝高155m。由于调度原因,水库正常运行水位难以靠上限水位运行。为此,申请人所在的河海大学研究团队开展了李家峡大坝原型观测实验和提高水库非汛期运行水位研究工作,对超设计水位工况下的大坝工作性态进行了全面分析评价,提出了李家峡大坝安全快速评估方法和预控指标。实践证明,上述技术和结论符合工程实际,为大坝超设计水位运行提供了强有力的技术支持,在确保大坝安全的前提下,进一步发挥了效益。
 
 
 
相关技术和理论方法应用于锦屏一级、小湾、糯扎渡、向家坝、丹江口、QBT、李家峡、丰满、白山、岩滩、佛子岭、梅山、芹山、金造桥、东津、古田溪三级、红石等20多座国家重大水利水电工程,解决了大量工程问题,产生了显著的社会经济效益。
典型案例一:小湾水电站蓄水期大坝安全监测资料跟踪分析
小湾水电站为当时世界最高混凝土双曲拱坝(294.5m),在正常蓄水位下,大坝承受的库水荷载在已建水利工程中首屈一指。申请人所在的河海大学研究团队运用自身研发的分析理论和评价方法,客观地评价了小湾大坝蓄水各阶段的工作性态,准确预测了蓄水下一阶段大坝的工作状态,有效指导了小湾电站各阶段安全蓄水,为小湾电站提前投产发电,发挥巨大经济效益奠定了基础,也为提高下游发电效率和防洪灌溉能力,发挥了巨大的综合效益。
典型案例二:李家峡水电站库水位抬升至正常蓄水位研究
李家峡水电站属大(Ⅰ)型一等工程,最大坝高155m。由于调度原因,水库正常运行水位难以靠上限水位运行。为此,申请人所在的河海大学研究团队开展了李家峡大坝原型观测实验和提高水库非汛期运行水位研究工作,对超设计水位工况下的大坝工作性态进行了全面分析评价,提出了李家峡大坝安全快速评估方法和预控指标。实践证明,上述技术和结论符合工程实际,为大坝超设计水位运行提供了强有力的技术支持,在确保大坝安全的前提下,进一步发挥了效益。
相关技术和理论方法应用于锦屏一级、小湾、糯扎渡、向家坝、丹江口、QBT、李家峡、丰满、白山、岩滩、佛子岭、梅山、芹山、金造桥、东津、古田溪三级、红石等20多座国家重大水利水电工程,解决了大量工程问题,产生了显著的社会经济效益。1
典型案例一:小湾水电站蓄水期大坝安全监测资料跟踪分析
小湾水电站为当时世界最高混凝土双曲拱坝(294.5m),在正常蓄水位下,大坝承受的库水荷载在已建水利工程中首屈一指。申请人所在的河海大学研究团队运用自身研发的分析理论和评价方法,客观地评价了小湾大坝蓄水各阶段的工作性态,准确预测了蓄水下一阶段大坝的工作状态,有效指导了小湾电站各阶段安全蓄水,为小湾电站提前投产发电,发挥巨大经济效益奠定了基础,也为提高下游发电效率和防洪灌溉能力,发挥了巨大的综合效益。
典型案例二:李家峡水电站库水位抬升至正常蓄水位研究
李家峡水电站属大(Ⅰ)型一等工程,最大坝高155m。由于调度原因,水库正常运行水位难以靠上限水位运行。为此,申请人所在的河海大学研究团队开展了李家峡大坝原型观测实验和提高水库非汛期运行水位研究工作,对超设计水位工况下的大坝工作性态进行了全面分析评价,提出了李家峡大坝安全快速评估方法和预控指标。实践证明,上述技术和结论符合工程实际,为大坝超设计水位运行提供了强有力的技术支持,在确保大坝安全的前提下,进一步发挥了效益。