逆向思維搞創新，讓大壩混凝土更耐久（弘揚科學家精神）

《環球人物》記者 許 曄

李文偉(右)和同事在溪洛渡水電站施工現場。 受訪者供圖

人物小傳

李文偉，1965年生，湖南湘鄉人，正高級工程師，曾任中國長江三峽集團有限公司試驗中心主任，現任水工程材料與應用技術湖北省重點實驗室主任，入選國家百千萬人才工程并獲“有突出貢獻中青年專家”稱號。他長期致力于大壩混凝土耐久性、溫控防裂等關鍵技術研究，參與三峽、向家壩、溪洛渡、白鶴灘、烏東德等水電站建設，獲國家技術發明獎二等獎1項，出版專著9部，編制國家和行業標準26項。2025年，其項目成果榮獲國際大壩委員會創新獎金獎。

白鶴灘水電站作為世界第二大水電站，已穩定運行3年多，是實施“西電東送”的國家重大工程……說起白鶴灘水電站，該項目的混凝土技術負責人李文偉十分自豪。

李文偉和大壩混凝土打了幾十年交道。三峽、向家壩、溪洛渡、白鶴灘、烏東德——建設在長江干流上的5座巨型水電站，背后都有他的參與和貢獻。他的研究成果還推廣至國內外約100座水電站。

“最難忘的當然是兩次最重要的跨越：一次是以三峽工程為代表，實現了大壩從強度主導到耐久主導的轉變；另一次是以白鶴灘、烏東德水電站為代表，打破了混凝土開裂的魔咒。”李文偉笑著對記者說。

頂著壓力做試驗，實現混凝土從高強度到高耐久的轉變

李文偉和大壩混凝土的緣分，要從毛澤東主席的一首詞說起。

“‘更立西江石壁，截斷巫山云雨，高峽出平湖。’毛主席在這首詞中提出建設三峽工程的設想，我小時候就會背。”李文偉說，他的家鄉在湖南湘鄉，離韶山不遠。那時，他常聽到當地的人們夸贊韶山灌區。“當時我就覺得做水利工程很了不起，后來考大學，我選了武漢水利電力學院(今武漢大學水利水電學院——編者注)，學的是河流泥沙及治河工程專業。”

1986年，三峽集團的前身三峽開發總公司籌建處到武漢水利電力學院招聘，即將畢業的李文偉當即報名，并順利入職。

“要想建好大壩，混凝土是主要建筑材料，直接關系著大壩的‘壽命’。”李文偉介紹。

經過研究，技術團隊提出耐久主導的設計理念。“過去，大壩建設更強調強度，強度越高越好。但三峽大壩不僅僅是強度的問題，還有耐久性、抗滲性等問題，需要統籌兼顧，所以我們提出要從高強度轉為高耐久度。”李文偉說。

設計理念的轉變，意味著混凝土配制的技術路線、原材料選擇都要發生變化。從材料來講，關鍵是水泥。水泥中有一種成分是氧化鎂，按傳統的技術和思維，氧化鎂對水泥來說是“有害物質”，含量控制得越低越好。能不能“變害為利”？李文偉和團隊成員逆向思維，提出可適當提高氧化鎂含量，使混凝土的抗裂效果更好。

由于和傳統技術路線不一致，這一觀點引來不少質疑。團隊頂住壓力，在三峽工程施工現場建起實驗室，開展材料測試、模擬試驗、應用研究等，還聯合其他科研團隊同步開展驗證試驗。歷經數年探索，李文偉帶領團隊最終確定，將氧化鎂含量精準控制在3.5%至5.0%范圍內時，混凝土的抗裂效果最佳。

1997年，三峽工程開工近3年，一場關于混凝土的會議上，李文偉拿出了混凝土相關試驗結果，最終，專家一致同意采用李文偉團隊研發的高耐久混凝土澆筑三峽大壩。

研發推廣低熱水泥，填補國內空白

2023年4月12日，白鶴灘大壩迎來第六次取芯。

在大壩不同部位進行取芯檢查，可以直觀了解大壩混凝土內部質量情況。如果層間結合不好，芯樣會很快斷開；芯樣越長，說明混凝土質量越高。

白鶴灘大壩的芯樣被緩緩取出，一看檢測結果：36.74米!現場一片歡呼：這個長度，打破紀錄了!

這并非白鶴灘大壩唯一的高光時刻。此前，它就因打破了混凝土開裂的魔咒而備受關注。

“水泥水化會放熱，使混凝土溫度升高，等到降溫時，熱脹冷縮，混凝土中間就會產生拉力，一旦拉力大于它能夠承受的最大抗拉強度，大壩的混凝土就會開裂。”李文偉說。更通俗的比喻是，把大壩想象成一塊巨型蛋糕，蛋糕剛出爐時，外皮先冷、里面還燙，一縮一脹就會開裂。

如何打破這個困境？李文偉苦苦思索，認為應從源頭上解決，研制一種發熱更低的水泥。6年間，團隊通過優化水泥礦物組成、重構礦物晶體結構、改變水化反應速率，攻克了“高性能低熱硅酸鹽水泥”制備技術，填補了國內的空白。

然而，低熱水泥的推廣并不順利。“當時，中熱水泥混凝土方案是比較成熟的，國內外的接受度都比較高。我們的低熱水泥是全新的，遭遇了不少質疑。”李文偉回憶。

在低熱水泥被貼上“無產量、無應用、無經驗”的“三無”標簽時，李文偉沒有放棄，一次次爭取在工程中局部應用的機會，再針對出現的問題不斷優化方案。后來，向家壩、溪洛渡兩座水電站局部應用了低熱水泥，效果良好。

然而在開發建設烏東德、白鶴灘水電站時，要不要全壩應用低熱水泥，還是有很多爭論。

“烏東德、白鶴灘大壩都位于干熱河谷，局地氣候惡劣，晝夜溫差大，大風天氣多，環境條件更加復雜；而且這兩座大壩屬于特高類，拱壩將近300米，不僅比三峽大壩高出近百米，還窄了約1/3，在這樣的壩型上用新材料、新技術，有人擔心風險大。”李文偉知道，難題很多，挑戰很大，但不能放棄。有同事評價他，打破行業慣例搞創新的時候，“性子比混凝土還‘硬’”。

“我相信自己的技術路線。但面對質疑，我們只能更謹慎地、更全面地去做研究，用扎實的實驗數據來說服對方。”李文偉的努力沒有白費，最終低熱水泥在烏東德、白鶴灘全壩應用。

持續鉆研創新，為大壩的全生命周期管理提供科學依據

過去這一年，李文偉又拿了不少榮譽：2025年5月，獲得國際大壩委員會創新獎金獎，這是自2018年該獎項設立以來首次有中國科研團隊獲獎；2025年9月，獲得第六屆杰出工程師獎，該獎項是我國歷史上第一個以“工程師”命名的獎項。但對李文偉來說，最重要、最特別的獎項還是沒有寫他名字的那個——“長江三峽樞紐工程”榮獲2019年度國家科學技術進步獎特等獎。“這是個集體的獎，沒有個人的名字，但于我而言意義重大。”

李文偉的家國情懷，深受父親影響。“我父親十五六歲當兵，參加過抗美援朝，后來一直擔任軍醫。他教我要有責任擔當，所以我總想著干好自己的事，為國家多作貢獻。”

工作上，李文偉喜歡“把一件事鉆透”。三峽大壩建設期間，他就住在工地上，白天在現場跑，晚上在實驗室熬，琢磨混凝土的技術創新。生活中的李文偉卻過得比較簡樸，不講究衣食住行，“業務上鉆得深了，其他方面關注得就少了。”

如今，李文偉團隊正策劃實施“百年混凝土工程計劃”——持續跟蹤研究大壩混凝土性能演變，并在已建成的大壩內安裝傳感器，實時監測混凝土的溫度、濕度、應力等參數，為大壩的全生命周期管理提供科學依據。

“混凝土也是有生命的，有孕育、成長的過程。我們必須像對待孩子一樣去培育它、養護它，讓它‘強身健體’；等它老化了，就需要加強保護。”談到混凝土的未來，李文偉滿懷希望，“現在技術發展很快，我們將來可以用人工智能等技術進行混凝土配比的智能設計、性能的智能預測。技術賦能一定會使混凝土的功能進一步提升，甚至有自我修復等功能，讓混凝土智慧起來、‘活’起來。”