漆天奇

学历： 博士研究生

学位： 博士

专业方向： 水工结构工程

专业技术职务： 工程师

工作单位：  长江勘测规划设计研究有限责任公司

责任导师：钮新强

 

获重大人才培养奖励计划、基金资助项目情况：   

主要科研经历及贡献：

    长期从事水工混凝土性能演变机理研究，作为骨干参与国家自然科学基金、国家重点研发计划、大型水利水电工程技术攻关课题10余项。主要学术贡献及其科学价值如下： 
    （1）系统揭示了水工混凝土的微结构演变规律与性能演化机理
构建可真实考虑多矿物组成和微结构演化的水化动力学模型，从微观角度解析了多因素下水泥颗粒水化-结构演变机理，为新型水泥基材料研发和温控分析提供理论基础。建立了水工混凝土性能演化模拟体系，探究了混凝土细观水化和水分传输机制，揭示了混凝土性能演化的多场耦合过程，提高了混凝土复杂环境条件下性能预测的准确性。 
    （2）提出了水工混凝土全生命周期温控多场耦合分析技术
基于混凝土性能演化机理，考虑化学-热学-力学耦合过程与热流耦合过程，建立了水工混凝土多尺度多因素温控防裂分析模型与方法，提高了水工混凝土施工早期与运行长期温度与应力分析的准确性，为混凝土温控措施动态优化提供指导。

发表论文、专著的情况
代表性论文：
项目依托的科研平台、科研项目： 

（1） A meso-scale analysis of the hygro-thermo-chemical characteristics of early-age concrete. International Journal of Heat and Mass Transfer, 2019, 129: 690-706.（SCI小类1区TOP，IF=5.431）
（2） A hygro-thermo-chemical analysis of concrete at an early age and beyond under dry-wet conditions based on a fixed model. International Journal of Heat and Mass Transfer, 2017, 115:488-499. （SCI小类1区TOP，IF=5.431）
（3） Predictive Hydration Model of Portland Cement and Its Main Minerals Based on Dissolution Theory and Water Diffusion Theory. Materials, 2021,14: 595.（SCI3区，IF=3.748）
（4） A review on the properties, reinforcing effects, and commercialization of nanomaterials for cement-based materials. Nanotechnology Reviews, 2020, 9(1): 303-322.（SCI3区，IF=6.739）
（5）Investigation on Hydration and Mechanical Properties of Mortar Containing Limestone Powder and Fly Ash Based on the Coupled Chemical–Thermal–Mechanical Method. Materials, 2020,13: 4387.（SCI3区，IF=3.748）
（6） Effect of inter-particle friction on accordance of stress, strain and fabric of granular materials under 3D condition. Acta Geotechnica, 2022, 17: 2735-2750.（SCI1区TOP，IF=5.570）
（7） 椭球颗粒体系宏细观特性的三维离散元分析. 工程科学与技术, 2022.（EI源刊）

获得的专利：
（1）专利名称：一种混凝土成型-侵蚀-检测全自动试验装置及其使用方法，专利号：CN201810531895.X。
（2）专利名称：低磁场核磁共振无损检测混凝土硫酸盐侵蚀损伤的方法，专利号：CN201810617604.9。
（3）专利名称：固体核磁共振探测水泥基材料硫酸盐侵蚀机理，专利号：CN201811599211.6。

获得的奖励：
（1）奖励名称：中国水力发电科学技术奖，颁发单位：中国水力发电学会，一等奖，2021年
（2）奖励名称：湖北省工程咨询成果，颁发单位：湖北省工程咨询协会，二等成果，2022年

（一）依托科研平台
国家大坝安全工程技术研究中心
武汉大学水工程科学研究院
（二）依托的科研项目：
（1）国家重点研发计划：中小流域堤坝群致灾的数字孪生模型与防控—中小流域堤坝群数字孪生平台高效构建和“四预”快速响应关键技术，项目金额：350万元，技术骨干；
（2）国家自然科学基金长江联合基金重点项目：长江流域大坝混凝土性能演化微纳观机理及优化，项目金额：200万元，技术骨干；
（3）企业科研项目：三峡大坝坝体检查与坝后背管受力与运行性态分析，项目金额：809.9万元，项目副总工程师。

项目背景：水工混凝土结构的长效服役能力受控于材料性能，水工混凝土在服役过程中往往面临复杂外部侵蚀作用而产生劣化。三峡、乌东德、葛洲坝等大型混凝土坝工程均处于大江大河、高山峡谷等复杂服役环境中，长期承受各种静、动荷载，同时还受温度周期性变化、压力水溶蚀、干湿循环等多环境因素的联合作用。随着运行时间增长，不可避免会暴露缺陷或出现病害隐患，最终引发结构整体安全性降低。故充分考虑工程运行特点，准确把握水工混凝土在真实服役环境下的性能演变规律，揭示其性能劣化机理，是保障结构安全运行的前提。然而，混凝土是典型的多尺度复合材料，常规力学、耐久性测试手段难以捕捉其在微细观尺度的结构特征和性态，从而无法准确评估结构健康状态。

总体目标：针对宏观技术手段无法探明水工混凝土性能演变机理的问题，开展水工混凝土微细观结构演化研究，建立微细观结构指标和宏观力学性能的关系，探究真实服役环境下水工混凝土性能演化机理；通过材料组分和微细观结构优化，研发新型混凝土防护修复材料，提高水工混凝土结构使用寿命。为三峡、乌东德等工程长期安全运行保障项目提供技术支撑。

拟解决的关键科学问题：（1）真实服役环境下水工混凝土性能演变机理；（2）新型水工混凝土修复防护材料。
研究内容与技术路线：
项目研究内容以水工混凝土耐久性为核心，围绕凝练出的2个关键科学问题，从水工混凝土芯样水化组构与微结构、真实服役环境下水工混凝土性能演变机理和新型水工混凝土修复防护材料3个方面展开研究。
（1） 水工混凝土芯样水化组构与微细结构研究 
    收集真实服役环境下不同龄期的混凝土芯样，观测其微细观结构，获取微细观指标信息；分析服役过程中芯样水化产物等微结构形态特征，通过对照不同龄期混凝土芯样组分、对比微裂纹空间特征，分析引发混凝土芯样微结构差异性的关键因素，确定其水化组构与微细结构演变的关键特征。
（2）真实服役环境下水工混凝土性能演变机理 
    基于试验和数值分析手段，建立芯样微细观结构指标和芯样宏观力学性能间的数学关系；基于物理场分布或材料损伤程度，分析真实服役环境下水工混凝土性能的时空演变规律，探究真实服役环境下水工混凝土材料的性能演变机理。
（3）新型水工混凝土修复防护材料研发 
    结合水工混凝土材料性能演变机理研究成果，通过接枝官能团、配合比优化、新型外加剂研发、引入有机材料等多重手段，研发具有优异耐久性、强增韧效果的新型有机-无机杂化复合混凝土修复防护材料。

预期成果：
（1）真实服役环境下水工混凝土性能演变机理。
（2）适用于水工混凝土耐久性提升的修复防护材料。
（3）发表4-6篇高质量学术论文。
（4）申请专利2-3项。
（5）参加国际、国内学术会议2-3次。
科研平台及研究队伍：项目依托科研平台为国家大坝安全工程技术研究中心（本人为大坝中心核心人员）和武汉大学水工程科学研究院。国家大坝安全工程技术研究中心获得省部级以上奖励122项，其中国家科技进步奖14项，国家技术发明奖1项，全国优秀勘察设计奖14项，全国优秀工程咨询成果奖31项。拥有水工混凝土测试设备、MIRA混凝土超声成像系统、全自动混凝土冻融试验机等多套混凝土试验设备。中心研究团队包括中国工程院院士1人、全国工程勘察设计大师7人，“百千万人才工程国家级人选”、国家高层次青年人才等近20人，团队长期从事水工混凝土科研设计工作，承担过与本项目密切相关的国家科技支撑计划和省部级科技攻关项目，在水工混凝土结构性能评估与修复控制等方面具有扎实的理论基础和研究积累。项目承担单位主持完成了三峡大坝（世界最大水利枢纽）、葛洲坝、构皮滩（复杂岩溶地区最高的双曲拱坝）、乌东德（世界上最薄的300米级特高拱坝）等工程科技攻关和设计工作，积累了大量水工混凝土工程设计、施工资料及安全监测数据，为本项目试验和应用研究创造了条件。武汉大学水工程科学研究院是武汉大学联合长江设计集团有限公司共同建设的跨学科研究平台，旨在服务长江大保护、长江经济带可持续发展等重大国家战略。