用科技“馴服”混凝土

9月7日，喬敏供職的江蘇蘇博特新材料股份有限公司（下文簡稱蘇博特）官網刊發一則新聞——《雅萬高鐵正式開通，蘇博特助力“一帶一路”建設》。印度尼西亞雅萬高鐵于2016年1月21日開工，蘇博特參與了主體項目建設，并提供了高鐵用的高性能混凝土減水劑、高效引氣劑以及減縮型聚羧酸減水劑等拳頭產品。

新聞中提到的減水劑、引氣劑是混凝土外加劑，作為國內混凝土外加劑行業的龍頭企業，蘇博特研發、生產的外加劑被廣泛運用到國內外諸多重特大工程中。

這些重特大工程背后，就有喬敏的付出。作為公司一員，喬敏好似“把脈問診”的醫生，找出混凝土的“病根”，然后用科技加以“馴服”。

跨界，從化學到建筑

混凝土外加劑是一種在混凝土攪拌之前或攪拌過程中加入的，用于改善新拌混凝土或硬化混凝土性能的材料。它能有效改變混凝土的物理和化學性能，提高混凝土的強度、耐腐蝕性、耐久性等。工程中常用的外加劑主要是減水劑和其他功能性外加劑，減水劑包括普通減水劑、高效減水劑、高性能減水劑等，其他功能性外加劑包括引氣劑、緩凝劑、速凝劑、早強劑、防凍劑、膨脹劑、阻銹劑等。

20世紀30年代，國外就開始使用木質素磺酸鹽減水劑；60年代初，日本和西德先后研制成萘系和三聚氰胺系高效減水劑；從90年代開始，日本和歐洲開始使用聚羧酸高性能減水劑，混凝土外加劑進入了迅速發展和廣泛應用時代。

上世紀90年代末，國內高性能混凝土外加劑市場基本被國外公司壟斷，一噸成本在三四千元的混凝土外加劑，賣到國內高達三四萬元。由于進口產品價格高昂，國內只有重點工程領域被局部使用。

當時，江蘇省建筑科學研究院（蘇博特是其下屬子公司）率先在國內開展高性能化學外加劑關鍵共性技術研究，2002年，成功開發出新一代接枝聚合物類產品，大大減小了流態混凝土的拌合用水量，并完成產業化，填補了高性能減水劑的國產化空白。

幾年后，喬敏踏入混凝土外加劑行業。

2003年，喬敏考入南京大學化學專業。本科畢業后，他又讀了南京大學高分子化學與物理專業的碩士研究生。之所以選擇高分子化學與物理專業，是因為這個專業在化學的細分學科里應用性最強，且是偏材料的基礎學科，就業選擇較多。

讀研期間，喬敏所在課題組的老師跟蘇博特合作，有一些交叉研究課題，喬敏做過一些科研工作，對公司有所了解。

2010年，喬敏碩士畢業。在收到的Offer中，有豐田汽車，有中旗化工。豐田汽車提供的薪資待遇很高，但出于民族情結，他沒打算去；中旗化工雖然專業對口，但他覺得，那份工作在工廠里待的時間可能要多一些，沒有太多機會接觸外面的世界。

從研究生一年級到三年級，喬敏與課題組里一位師兄一直有交叉研究和合作，師兄很認可他的科研能力。喬敏擇業時，已經在江蘇省建筑科學研究院工作的師兄向他推薦了蘇博特。當時，師兄對他說，公司研發、生產的混凝土外加劑服務于很多國內的重大工程，新聞報道中提到的那些重大工程，你都有機會去現場看一看，比如水電站一兩百米高的大壩，站在壩底往上看，很震撼，一旦蓄水就看不到那樣的場景了。

喬敏接受了師兄的推薦，跨界進入建筑領域。2010年6月，他正式入職，開始與混凝土打交道。

給混凝土加點“料”

喬敏得先搞懂水泥、混凝土是怎么回事，有太多的新知識要學習。不過，有一點他可以確認，他所學的化學知識，能很好地服務混凝土外加劑行業和國家重大工程。

入職后，喬敏的第一個課題是研發一種外加劑，讓混凝土的強度發展得更快。

我們都知道，混凝土澆筑完畢，要過一段時間才能凝固，有相應的強度承受重量。喬敏要做的，是用外加劑提高混凝土的早期強度（一般指混凝土澆筑完畢至3天以內的強度）。這樣，在保證工程質量的前提下，可以大大加快施工進度。

喬敏說，混凝土的強度取決于兩個因素：水泥的標號和水。拌合混凝土的時候，水用多了，混凝土的強度就會降低。降低拌合混凝土的用水量，對提升混凝土的強度非常有幫助。因此，減水劑就成了一個基礎的、應用量最大的外加劑劑種。

做研發從來不會一帆風順。研發的新產品要用新工藝做中試，有些工藝甚至是國內首次，一釜（化學反應）可能就要持續三四十個小時，喬敏得一直盯在實驗現場，數據出來，檢驗合格了，他才去休息。

但是，中試的失敗率很高。如果失敗了，一兩天內就得找到解決方法，然后再試。“如果后續的中試還不成功，那大家就會認為你的研究方案不行，新產品會被砍掉。”喬敏說，“假如研發失敗了，或者研發進度慢了，國內的重大工程就不得不用國外的產品，這是我們不愿意看到的。”

個中辛苦，不是親身經歷很難體會。研發期間，喬敏始終保持高昂的斗志，作為新產品的開發者，他有激情把研發工作推向深入。

經過不懈努力，喬敏開發出高效減水劑聚合度精確控制技術，在國內首次實現混凝土高效減水劑30噸規模化生產。他還在水泥基材料領域首次設計制備了新型雙子表面活性劑，發明了新型引氣劑產品，可將極端環境下工程混凝土服役壽命延長一倍，填補了該領域的國際空白。

這些讀來拗口的名詞意味著一件事：喬敏成功了。通過這個課題，他把關于混凝土的基礎知識打得很扎實。

除了基礎性的減水劑，混凝土還要使用功能性外加劑，喬敏在功能性外加劑的研發上也投入極大精力。

他深耕混凝土流變調控技術，研發出新的功能性外加劑，不但讓混凝土在泵送時不堵塞，混凝土澆筑入模后，石子和水泥漿還能懸浮在相應的位置，并牢牢咬合在一起，讓混凝土的強度保持穩定。后來，港珠澳大橋島隧工程的沉管鋼箱梁澆筑混凝土時，就用到了這項技術和產品。

為有效解決混凝土在強堿、高鹽等環境下的高效穩定問題，喬敏引入氣泡調控技術，在混凝土里引入極微小的氣泡，實現在不同材料體系和環境下對混凝土氣泡結構的精準調控，提升混凝土抗凍融、抗介質滲透等耐久性能。

針對噴射施工的混凝土性能需求，他發明了新型速凝功能材料，讓混凝土實現分鐘級凝結硬化，并且強度發展很快，填補了此類材料產業化的國際空白。

技高一籌，實現產品替代進口

研發之外，還有“攔路虎”。

“減水劑不是國內的原始創新產品，所以，我們面臨一個比較嚴峻的問題，那就是國外的技術壟斷。”喬敏說，如果新研發的減水劑性能不如國外的產品，國內很多重大工程肯定不會用。

喬敏是學化學的，在實驗室里拿著瓶瓶罐罐做實驗，然后做中試，把材料搞出來，這是他擅長的事情。想把新研發的產品用到重大工程上，且讓業主單位、施工單位接受新產品，他就得去施工一線，和對方深入溝通，如產品怎么用、用多少量、什么時候用等。他說：“對方都是科班出身，如果我拿不出有‘科技含量’的東西，想辦成這件事很難。”

誠如所言，一開始，很多人不相信喬敏及其公司的技術和產品，不愿意試用。針對工程業主單位和施工單位的疑慮，他拿出了最大誠意和全套解決方案。

在施工中，混凝土遇到的技術問題95%要靠外加劑來解決。作為本土研發外加劑的企業，公司有深厚的技術儲備，喬敏堅信自己研發的產品絕對不輸國外；不管工程遇到什么難題，他會不惜一切代價去解決，“假如遇到難題，國外的企業解決不了，說不定他們擺擺手就走人了，工程就會陷入困境。我們肯定不會這樣，哪怕當時沒有對應的產品，我們也會迅速把技術優勢轉化成產品，滿足施工要求。”

喬敏和公司說到做到。針對重大工程，公司會安排3～5人的團隊吃住在施工現場，隨時隨地提供技術支撐。

如此一來，業主單位和施工單位的看法就變了，蘇博特的外加劑產品打開了廣闊的市場，被廣泛使用到高鐵、橋梁、水電、核電等重大工程中。

從一個成功走向另一個成功，喬敏很快成長為公司研究所負責人。

工作持續向前推進，喬敏發現了一個變化——國外生產外加劑的企業陸續被“趕”出中國，蘇博特外加劑產品的性能遠超國外。他說：“國家現在非常重視打破壟斷，實現國產替代進口。把國外的公司‘趕’出去，讓我們的信心、成就感爆棚。任何材料，哪怕很不起眼，只要能實現自主化、國產化，且性能、性價比都超過國外，我們就能在力所能及的范圍內為國家建設添磚加瓦。”

成就感之外，還有強烈的自豪感。港珠澳大橋通車后，2019年暑假，喬敏特意組織家庭成員去珠海旅游，其間，他還專門安排了一個“兩日游”的行程：從珠海坐車，走港珠澳大橋進入香港，在香港住一晚，然后再從港珠澳大橋返回珠海，感受一下港珠澳大橋的魅力。港珠澳大橋的橋梁、島隧、墩柱等都使用了喬敏研發的相關外加劑產品。雖然從外觀上看不出來產品在哪，但從技術角度來說，如果沒有混凝土外加劑，這座大橋或許就建不起來。

不只港珠澳大橋，一些使用了他研發的外加劑的重大工程完工后，如果有時間，他都會去現場看一看，有時帶著家人一起去。

對話

《風流一代》：2014年前后一直到2018年，你以總工程師的身份參與泰興新公司的建設；2015年到2019年，你又在南京大學讀博士，同時還要兼顧南京公司的研發工作，時間如何分配？

喬敏：那幾年，確實很忙、很累，我大女兒在2015年出生，這么多事情一下聚到一起，我的休息時間很少，每天都像打了雞血一樣處理各種各樣的工作。

讀博士我只能自己去，這是別人沒法替代的。因此，我的工作重心聚焦于新公司的基建和攻讀博士。

新公司的建設周期比較長，南京公司從技術部門和基建部門抽調精干力量，然后我再跟他們討論我對基建、圖紙和工藝的理解，幫助他們撐起現場的工作，減輕我一部分工作壓力。

南京公司的研發團隊成員都很能干，我只要抓住科研骨干，把握好團隊科研大方向，賦予團隊充分的主動性和自由度就行了。實際上，那段時間，我的團隊科研水平非但沒有下降，反而是進步最快的。

2019年，我博士畢業。2020年，泰興的新公司也步入正軌，產值比較可觀。回過頭看，那幾年是我成長、收獲最多的時間段。正是有了那幾年的努力，后續的工作才能順風順水，我也獲得了越來越多的認可：入選江蘇省“333人才工程”等省級高層次人才計劃，被南京、泰州授予諸多榮譽，如南京市有突出貢獻中青年專家、泰州市青年五四獎章等。

《風流一代》：混凝土外加劑材料研究未來還會有突破嗎？

喬敏：可以說，近5到10年，混凝土外加劑技術方面到達了一個瓶頸期，我覺得未來肯定還會有突破。以減水劑為例，我參加工作的時候，減水劑的減水率只有15%，通過努力，我們研發的高效減水技術已經把減水率提高到50%，混凝土的強度有了極大提升。我們在想，有沒有辦法把減水率再提高，假如拌合一立方米混凝土，只需要滿足水泥水化的水，把多余的水都減掉，這樣就可以在很大程度上減少混凝土材料中的缺陷，實現強度的突破。

當然，如果能做一些仿生研究實現混凝土領域的性能突破，也是非常有意義的事情。簡單來說，仿生混凝土不但強度高，還不會開裂。混凝土未來會是什么樣？或許會有千姿百態的混凝土出現在我們身邊。

《風流一代》：未來，混凝土與新能源如何結合？

喬敏：城市里的建筑有很多外立面朝向太陽，能不能讓混凝土具有一定的光伏發電的性能？這種性能不需要像硅基材料那么厲害，能彌補一下整個建筑的照明就可以了，且額外投資很少，比如在澆筑外墻混凝土的時候加入一點“魔法”外加劑就行。這或許是混凝土行業未來的一個發展趨勢，

另一個趨勢是如何通過混凝土實現儲能。假如混凝土外墻可以發電，但是發出來的電不穩定，想儲存起來就非常難。如果給混凝土賦予儲存電量的能力，那每個能發電的建筑都是一個大“電池”，電能存儲容量很低也沒問題，因為建筑的方量大。白天可以把電充到建筑結構里面去，晚上再釋放出來滿足建筑的照明等。其實，用混凝土發電和儲能，是現在混凝土行業比較前沿和熱門的研究課題。

真能實現發電和儲能，混凝土外加劑行業能做的就更多了，比如研發填充性的儲能材料，或者導電材料等都可以，都是未來廣義上的外加劑產品。我覺得，未來的發展趨勢應該是不可估量的。