王铁梦先生：从工民建混凝土结构裂缝控制的研究看“建筑工程中的理论与实践”

http://www.buildhr.com　2010年11月26日 13:49　

    工程结构裂缝控制专家，教授级高工王铁梦先生：大家好，今天我跟大家汇报的内容主要是针对工程裂缝控制的研究，当初这个名称我是考虑到，现在研究锻力力学荷载下的裂缝，各种因素影响的裂缝，这样各种各样的研究都有。我特别强调工程裂缝，这是因为我这些年来感觉到，我们在裂缝理论的研究探讨很多，在解决工程实际问题的实际能力，实际所具备的技术和经验实在太少。而我们现在所沿用的成熟的知识、理论和现有的规范，包括现在国际上的规范和实践脱离的太远。所以我在这里面名字叫超长超厚钢筋混凝土工程结构，我们在桥梁、隧道，最近有一些水坝也是少量应用低配筋混凝土。大量的工业建筑不是，无论是地铁、隧道、桥梁基本上都是大体量钢筋混凝土有什么区别呢？我们很难把水电经验直接拿过来用及水电部经验我们值得学习，但是我们不能完全搬过来，因为有很多特点。

    我在这里面特别强调这些工程的裂缝，在最近这几十年来，特别是改革开放以后，就是1978年。1978年我当时在上海宝山钢铁总厂担任那里副总，主管科技工作，我就处处遇到这方面问题。因为那个时候以前的裂缝问题不那么严重，但是从那以后裂缝越来越多，越来越严重，之后有所减少，最近又特别多。我们要探讨裂缝的原因和规律，同时要找到解决问题的办法。所以第二个标题就是抗与抗的设计原则和跳仓法，这跟平时所说的，我们水建部，或者交通运输部用的跳仓法完全不是一回事，过去所说是保留伸缩缝，保留沉降缝，保留抗震缝等等都保留的条件下中间有几段跳仓。我所说的跳仓法是我在宝钢干了三十年工程以后，我总结成了一个完全用跳仓法取代永久性伸缩缝，取代沉降缝，取代温度厚吊掉，完全取消永久缝的办法，这是从施工工艺当中得出来了。从施工的方法解决了设计问题，而且我这三十年所干的工程，数十项大工程还没有一个出问题的。这个方法给大家带来的好处，现在几乎是所有的工程在困难时期，比如说工期特别紧张，材料控制特别紧张，用这个方法带来很大好处，我今天就把抗与放的设计原则，这是我总结辩证的概念，一个人到老了以后，从一个小专业到更多专业，从更多专业走到哲学领域的概念，就是抗与放的概念。

    这个图是上投总承包的在俄罗斯圣彼得堡建造一个波罗的海民族工程，35亿美金投资，类似于现在上海陆家嘴新区，建好以后卖给俄罗斯，这就是普京和胡锦涛主席签字的场面，这是俄文，波罗的海明珠，全部都是超长超宽，哪还有二、三十米，全都是一百多米，两百多米，三百多米，四百多米怎么办，按照我们国家规范不行，前俄罗斯规范不行，苏联规范不行怎么办，这些问题都摆在面前，一个小小缝问题使很多工程师非常为难。我在今天开会的时候，我们借助这个高端论坛，大家能够提出各种不同意见讨论对我们技术进步有很大促进作用。我们很多强调信息化，这个信息化确实给我们带来巨大的好处，我们必须是与时俱进，不断的引进新的软件、计算机程序都是非常重要的。因此工程非常多的时候一个工程人员做完这个做另外一个，有的人甚至在电脑前可以了解天下事，根本不需要到现场去了。我其实恰恰体会到另外一点，在高度信息化时代，人们接触实践机会越来越少了，但是土木建筑工作者应该走到实践当中去，实践是我们创作灵感的沃土，是我们最好的老师，是我们科学研究的动力，是检验真理的唯一标准，同时也是检验规范的唯一标准。你看到哪里，我判断裂缝符合规范，那个桥倒了符合规范没有问题，他摆脱了。这个软件用着没有问题，这个事故责任与我没有关系，裂缝与我没有关系，那个说按照施工常规也没有关系，就没有一个人说你说规范有没有问题，所以楼倒了，桥倒了责任扯不清的。其实这些东西都是有一个问题，我们的理论、实践，我们的软件也不断的进步。有专门理论和软件所得到的结果和真正观察的现象之间存在着明显的差别。我在五十年来，我大学是55年毕业，我50多年以来，我非常深刻的体会，到任何时候你的软件永远不能代替人的脑子，永远不能取代人的经验，永远不能取代人的创造。我刚才说了重要性我们必须估计到，这可以把很多脑力劳动经验汇总起来，编辑成那么科学的软件，但是我们在土建方面千万万化的土建，我从日本引进的设备原子发电站也好，现在高速铁路各方面也好，可以说设备方面过来就成型的，我们从日本引进了。但是我们土建千变万化，在上海软基地到鞍钢到深圳又是另外一种形态，有专门知识和软件所取得的结果和真正观察到的现象之间存在着明显的差别。而且其中很多遗漏了施工最不利的情况。

    现在所用的很多软件今天非常好，好多软件考虑了施工条件。很多软件漏掉了施工，初始条件不变，你可以看所有软件都是这样的，初始条件应变理论就是说初始条件从假荷载，正常使用再荷载引起的，在这之前最容易出问题的就是施工阶段，这个阶段的受力状态往往忽略掉了。现在出现了什么问题呢？大量大规模的工程实践发现在施工过程当中尚未荷载之前就出现大量裂缝。你软件构成根本没有到，所有计算程序温度硬力，收缩硬力算了一大厚本子，引起严重的开裂，严重的渗透，甚至降低承载力，导致停工整顿，引起业主的巨大不满，造成巨大的浪费，甚至游行示威，静坐示威，我们处理裂缝遇到当地业主问到底怎么回事，我留了伸缩缝怎么还会开裂，每隔三十年留伸缩缝，这为什么开裂了，之后问我，我设计院没有责任，他就忘记了你是浇灌在核电站岩石基础上，你这个规范根本没有这个规定，你没有错，但是这个规范没有规定在岩石基础上浇灌混凝土约束硬力要大五到七倍，你什么混凝土受得了，我等一下给大家看看在演示上浇灌混凝土，比如说五毫米放一个滑动层，他就不裂了，但是这怎么假定，我一千米长五毫米怎么处理，你算不了。这些东西是大量经验的累计，我们长按规留伸缩缝，沉降缝，一旦留缝必须满足抗震要求，抗震怎么来的呢？就是你留了伸缩缝，沉降缝，这个宽度要满足两个单元争夺的时候，他们不一样的时候被撞在一起，这个缝必须要有足够的宽度，这就叫抗震缝，沉降缝必须满足抗震要求，那就是抗震缝，这样一来给我们带来什么问题呢？如果这样的做法对我们没有什么影响，何必花这么大精力，五、六十年搞这个东西，没有必要来研究，问题是一来以后给我们带来了恰恰是漏水的情况，很多施工围绕缝的问题困恼，没有办法处理。修补裂缝非常容易，现在裂缝灌浆技术大家也看到了，有很多单位在这展览，化学灌浆技术发展到相当高的水平，但是修不好伸缩缝，这得有橡胶制水带，修一个甚至于第二年就开裂了，所以变形缝是不起眼很平凡的问题，没有哪各大学和研究院对变形缝研究，但是这确实是阻碍我们工程研究前进的巨大困难。

    如果说这个问题出现反常现象，东北很多重点工程很多不开裂，留缝工程开裂，这种特殊的现象被当时苏联专家说成纯属偶然现象，纯属偶然巧合，按照苏联规范去做，一直到今天基本上没有改变，这就是当时一个很平凡，很不起眼，但是地有很大风险的问题。因为你触犯了动摇了苏联的规范，我们这个苏联数据是延续到今天GB50012002，这样一个问题确实是从实践当中提出来的，从施工遇到问题提出来的，但是这影响到了设计。我们取消后吊带，取消沉降缝。

    我们现在有一个重大的改变是施工改变了设计方向，这是什么呢？1979年9月份我们从日本引进两台大型混凝土搅拌机泵送混凝土，当时在宝钢争论的非常激烈，有的人就不同意这样做，有的专家提出来我把混凝土浇灌进去为什么要泵送，中国人劳动力非常便宜，用那个泵送干什么，我就用普通人力现场搅拌就完了，现在不成问题了，那时候争论确实是面红耳赤，最后决定宝钢要打800万立方米混凝土，靠人力没有办法，必须要引用泵送，1979年初6月份从中国开始，从宝钢开始，那个时候开始全面的泵送。这个带来好处太大了，无论是效率、环境保护、质量、系数都很好，但是我们往往干一项新技术最大的弱点是只看到新技术的优点，你往往忘掉了新技术还有负面效应，这就是在当前很多重大技术问题所犯错误在这一点。我要搞这个把这个吹的天花乱坠，这后面还隐藏着某种负面效益。所以在泵送混凝土发展过程中，全世界各国总结一点控制裂缝难度增加了，我们忽略了，结果发现裂缝越来越多，因为进入整体现浇的时候收缩特别大，很难控制，这个收缩比混凝土大多了，所以很难控制。裂缝在这方面的研究工作，针对你结构的约束程度，如果结构没有约束，你多大变形收缩硬力都等于零，用了结构的约束，这问题太复杂了。现在我研究一种材料加进去就可以不裂，不可能的，因为约束条件是千变万化，在这种情况下设计的搞设计，施工材料、监理以及管理的配合都非常缺乏，都对这个问题认识不够。荷载作用下裂缝注意比较多，变形引起的裂缝，地基沉降和水平位移，我们过去搞地基就注意地基垂直沉降，垂直承载力做了大量实验和研究，很少有人看到地基的水平位移的重要性。我们在宝钢建设到今天，目前全国不仅仅是上海软地基，天津塘沽也好，深圳也好，江浙一带也好，遇到水平位移太大了。我就想过去关于荷载问题，我们的教科书，我们的理论，我们的规范是相当充分的，但是在变形效益，包括地基变形，温度变形湿度变形，这些过去一概而过，如果留了伸缩缝设计院没有责任是施工单位责任，如果我留了伸缩缝列了是施工单位责任，过去是这样来判断的。我们必须弄清楚结构长度，也就是伸缩缝对裂缝的影响，世界各国伸缩缝间距的依据，几何的非线性，能否用解析方法来解决。你怎么不提有限源的方法，没有办法找到规律，这可以给我一大堆非常精确的数据，这些数据算到小数点以后八、九位，但是找不到规律，这有它的长处，给我们国家解决了很多问题，但是他有它的缺点，他没有办法找到规律。而我解析方法一旦出来以后，马上可以看到材料的温度、水温怎么影响，我在解析方法里面看的很清楚，能不能解开长度之谜，这是我提出的一个问题。楼板的横向裂缝，浇长裂缝，公路的裂缝，桥梁的裂缝，地铁的裂缝等等都有我们值得很好探讨的，我现在认为第一代永久性方法，第二代是后浇灌方法。第三代是我今天给大家回报的，我干了31年以后敢于向社会提出来用跳仓法，只有一条施工缝没有两条缝做后浇带，因为这个带来很多问题，比如说有力学特性等等。

    过去混凝土基本理论谁记住了，我们从大学学习一直到工程概念都认为混凝土的抗压强度太低了，只有抗压强度10%不到。所以在这种情况下我们抗拉强度忽略，这个作用谁来完成，由钢筋承担，送拉有钢筋承担，混凝土不考虑受拉。但是我认为混凝土在一定条件下，混凝土的抗拉性能相当高而且必须考虑，如果说低用另外一种办法来处理。抗与放理论在这样情况下提出来的，我们在冶金建筑研究院做了很多实验，如果温度在60-80度，温差速度很慢，混凝土不裂缝，混凝土超过100度有很明显的开裂，但是在100度以下温度变化比较缓慢不裂缝，从弹性理论计算，只要7度温差就应该全开裂，果然如此吗？实践和实验之间存在着明显的差别，所以大体积混凝土耐久性也好，防水、防腐蚀也好实际上裂缝是低限，你围绕那个做大量工作这个无可非议。难道如果一旦开裂以后，原来的耐久性说法都会受到严重影响，无论是防水，防腐蚀裂缝是在第一线，我们如何来控制裂缝，如何来看待裂缝，这个非常重要。现在提出来，我们国家强度设计比较低，我们尽量用高强，今天可以看到介绍高强。必须看到高强混凝土大量的优点，同时要看到高强度混凝土缺点。最大的缺点就是翠性没有解决，高收缩量没有解决，至于火灾中爆裂，越高强度爆裂越厉害，这上升到600-800度的时候水分急剧增加，这些问题都没有很好的解决。也就是说高强度混凝土要肯定优点，他把这么大一个断面变成这么一个断面，就是节省一定量混凝土，这是优点，但是在轴压比要求非常严格情况下是不是这样呢，都要仔细考虑。

    我建议混凝土的强度在轴压条件下，比如说核心柱子可以用高强混凝土灌到钢管里面去，裂缝也看不到。你用这个可以的，有一定的好处，但是你在楼板各个方面要用普通混凝土，也就是说我们在宝钢800万立方米所用的经验，725-735，超过740是一个门槛，超过750裂缝70-80%是这样的，裂缝最高的是高强混凝土。

    生产和生活条件决定了建筑结构，谁决定了建筑结构，就是生产和生活条件结构。1974-1978年我们文化大革命还没有结束，到1976年才结束，那时候在武汉引进1700工程，686米长没有伸缩泵，这是最早采用的，当时是日本设计，日本当时跟我们说的非常清楚，我们并不是有理论依据来取消伸缩缝的，我们日本的规范也要做伸缩缝，但是这个断面错综复杂，全长686，宽度是120，几百个变断面全部在里面，我们该怎么放，日本东京地震以后所有的裂缝好修补，伸缩缝没有办法修补，我从这个经验不留伸缩缝，就教给他自己解决裂缝问题，裂了想办法堵或者排，这就是日本人1974-1978年教给我们的东西。那时候中国人很好奇，这违反了中国规范，那时候设备是他的，设计是他们来设计，我们派去进行测试。当时并没有那么多仪器，在现场采用逆向思维，裂缝了以后想办法测钢筋硬力是什么关系，找到了一些裂缝的规律，有的地方裂的很多，有的地方没有裂，这样很明显的与施工指南有关系。

    你可以看到我们轧钢厂的设备荷载，在这边几乎没有什么荷载，那边每一台轧机300-500吨，一百轧机过去几千吨荷载，这个一点没有，这也没有留，从那边过来粗轧，我一点点轧过来到卷曲，热轧近千米，地下工程在80%以上，地下管网密度，电机通风到地下深度从8米到20米，受的荷载不一样，差别也不一样，数百处高温振动都在影响，这一旦高温怎么样放呢，这样一腐蚀没有办法修，裂缝好修，橡胶烂在混凝土里面没有办法修，逼得我们没有办法，大家按照日本原来的概念，我不留了，但是我们在探索这个规律，那个时候开始探索这个规律。我就得出这个结论，往往技术进步是逼出来的。

    我们这样跳仓法施工，我先打一、三、五，后打二、四、六这样间隔只有七天，我们提前多少工期，我们在宝钢、在武钢做是研究行了，这个挖土也快了，从中间开挖向两边挖土，一旦挖完这一段继续做，这个非常适合于流水作业，这个方法非常有意义。我们这个时候做了多长呢？这是1978年12月在宝钢做了972米长，200米宽，现在正在生产，宝钢的生产全部是现代化的，这样施工不是凑合出来的，而是完全很严密的跳仓法，做出来之后912米没有伸缩缝，没有后浇带，只有一条施工缝，而钢结构是连续的，也没有后浇带，而且这个工程原来日本设计有桩了，这个材料方取消了，你想这么宽的工程，把全部桩基取消了。我们今天取消一个桩基在现场多难，设计院说要取消桩基简直开玩笑。我们在现场看到这样地质条件，原来日本桩基取消了，他们也同意了，设计和施工单位合作会造成巨大的经济效益，整个桩基全部没有。做了912米到现在是三十年了，没有出问题我才敢于向社会提出来，我们地下工程完全可以的。这是第一次引进日本的几台大泵，就是在1978年年底12月到1979年初全国开放用泵送，这都是在宝钢干的，效果非常好。

    现在几栋塔楼在一起，今后向地下工程开发做一个连体车库。这样怎么留伸缩缝，如果在外面20米留一条，按照三峡31米要留永久性伸缩缝，这样到处是伸缩缝，地下三、五层，今天上海中心第一个做地下五层，后交带从下面一直到上面，而且这要围绕主楼四围做，这样一个问题确实为难了我们很多工程技术人员。

    这个在北京做了几个大的工程，其中新兴建设总公司在北京做的很成功以后，在青岛拿到了一个更大的工程，就是750×400米，完全用这个方法施工，现在正在干。你要从实践当中来看效果，不能说模型核试验是做一点实验，研究一种材料，这个材料有一点膨胀。我拿一种纤维对混凝土抗压能力提高多少，光实验不行，工程干出来以后看看，我们都做了明显的工程对比，实验室结果在核电站和几个工程我都现场看了，这就是圣彼得堡，用俄罗斯的程序，他们最喜欢列甯格勒设计院编的程序，这个算的结果是超高层建筑，他算出底板钢筋缺了70%。这是上海总承包，他们把我派过去了，说你帮助解决这个问题，现在他们设计院提出来加固方法，中国设计院也提出来一个加固方法，他们正在研究方法以后，我就看了工程，这用的什么程序呢？用一个弹性程序，他算我们缺少少用70%，按照这个加固理所当然的，我测过这个地下工程钢筋硬力，这只有我们使用硬力10-15%，这个消息大家很惊讶，现在地下工程的钢筋配的太多了，你不能拿一个梁的实验安全度代替地下空间结构的配筋量，现在中央台和很多重大工程，地下的钢筋密密麻麻，混凝土都打不下去，这些钢筋的硬力一测连10-15%都不到，我说如果你相信我不加固，现在已经一年过去了，这个工程没有加固，这个地板也没有骨起来，也没有裂缝。

    这是世博会，这个约束情况完全在软土地基上。这是巴基斯坦核电站，要从中国引进，中国的三十万千瓦核电站最适宜于巴基斯坦用，我们现在引进美国和巴基斯坦一台机组125万千瓦，四台机组就是500万千瓦，他买美国的核电站又贵又用不了这么多电，中国三十万千瓦最好，87到90年开始引进中国的核电站，他们全是沙子，这样沉降怎么保证呢，我们加强垫层钢筋网。高速铁路也是这样的，铁道部很相信德国专家，因为有一些东西跟我们合作也可以理解。德国专家到了中国来以后，说中国无铡刀床的混凝土裂缝控制应该在05毫米，钢筋混凝土在露天结构肯定还是锈蚀，我建议用0.3%，这样在高速铁路一旦取消道渣以后，用混凝土道床来使用，这样钢筋混凝土的裂缝也是很大的问题。他怎么办呢？从这一条到这一条有两条加强带，这个距离是20米，这就是钢筋混凝土道岔，结果开裂了，全部开裂了。什么原因呢这里面所参膨胀剂没有结晶水不能膨胀，你用膨胀剂要提出来，没有水的地方靠什么来膨胀，膨胀加强带你说没有裂是其他原因，如果要起作用必须要有32度洁净水，他没有水，我们今天多少工程去处理，从我的经验看有膨胀变形的东西没有水根本就不可能，氧化镁、氧化钙没有水根本不可能膨胀。所以膨胀加强带能不能起到作用，你不裂是它在起作用吗，现在铁道部全部膨胀开裂，这就是给它修补。它硬力得到释放不开裂，但是顶板是纵向的，全国地铁车展都是横向开裂，你必须解决横向开裂的机理，针对这个机理想办法解决。

    这是地铁的裂缝，都是垂直于纵向，唯有这个梁可以看出来，所有的裂缝平衡于梁的方向。这是什么原因呢？我们多年想尽办法避免反映，这就是膨胀硬力引起的裂缝。我们不能认为膨胀是好事情，膨胀如果过多就变成恶性膨胀，造成在这个方向没有约束的时候，就向那个方向拉裂，这是从里面向外，收缩是从外面向里。收缩是在早期，膨胀够看膨胀力的情况，往往在早期的早期是这样，如果混凝土以后再膨胀，就把混凝土胀坏了。我们在上海做了一个实验，如果地下连续墙关系可以割开，这个硬力很低，我们有一次没有办法，在地下墙打完以后，完全顶上浇灌，浇灌的全员输送看地板怎么样，结果裂的少了，我们对有限源的计算和技术方法的计算就是膨胀的时候压一个力，后期的时候压一个力，这种情况下拉力反而减少了。也就是说今天所讲到的合拢的时候，合拢就是跳仓法的封仓，三十米一块跳仓打，之后隔七天填仓，这样意味着两个仓的合拢，合拢以后会发现什么呢？这个全约束的情况下升温都开始升，原来没有，升温所产生的力，这个引起很大的力，后期压力反而减少了，这就是产生了跳仓法，很多人提出这个意见，你跳仓不裂我可以理解，但是你进行封仓肯定要开裂，封到一块全长就几百米了。这在我的书里面都有，这都是实测的结果。

    现在世界各国对大体积混凝土的新定义，我们认为也很符合中国情况，任何体量的混凝土，不要说厚度，只要混凝土温度收缩硬力很大，又是整体现浇的，温度不得超过30度，仪表温度不得超过25度。很多人问我你这个怎么样提出来的，我们国内都是20度，国际上最小是19度，我当时根据我在宝钢实测的情况是47.5度，我再提高一倍是25度，这样25度是留有余地的，也比国际的大一点。什么道理呢？我是建立在两层塑料薄膜，一层草带，这样保温做得比较好的话，我更重要每天降温速率，这个规定现在在我们编的大混凝土施工规范以后，也是根据全国调查结果，当时看很合理，你要严格用还行，但是实际上这个做法解决了很多问题，你不要去用计算法。我可以跟大家说一下，我们跟日本人打交道30年，日本的工程界到现场来，一来就是150人，他没有用这个方法来算，他特别注意实用，特别注意工程的实用性，这是日本技术人员我看到的体会，他特别注意这个。他在什么情况下有限源，他知道我们这次谈判请同济大学力学系，来几个博士，把有一些人亮出来，他怕自己不懂，也把日本的东京大学请过来，他说我花的钱非常高，不像你们中国知识分子那么低，一般他都不轻易动，德国跟我们打交道，他请德国大学的教授，绝对是重大工程，一般简单实用，一半实践，一半简单理论计算。

    我们控制温度和温差都是必要的，但是更重要的是每一天混凝土养护，施工的养护很重要。大量的工程土地，你说我就不裂，你看看什么原因不裂。普通混凝土好好打，再长的结构，你养护做的好，这样收缩速率比较慢，你控制每一天一两度是最根本的作用。所以我这里面荷载效益，耦合效应，反映质量力等等，我这里特别提到一点，在咱们论坛上得到大学教授的反感。裂缝分为有害裂缝和无害裂缝，两种裂缝区别对待，很多表面裂缝，我们从解放前的工程开始到今天为止有的一点问题没有，有的工程一出现裂缝马上就断裂，马上就造成漏水，所以分成有害和无害两个概念解决了很多工程问题。我们得到一个很重要的结论，裂缝深度要比裂缝宽度更加重要，这就和全世界规范都不一样，世界各国规范，包括美国规范都定位表面裂缝宽度控制质量，如果这样超过0.3毫米就是错的，你就失误了，有问题了，将来耐久性的问题，实际上真正影响耐久性问题的东西是裂缝的深度，而国际、国内没有规定，就是裂缝的宽度。我们特别强调表面裂缝浅层裂缝，深层裂缝，在解决一个工程重要的问题要研究裂缝的深度，这个图形是什么呢？是150根预硬力桥梁，有一点表面裂缝，这个裂缝深度只有七个毫米，表面裂缝是0.2-0.3毫米，决定全部报废，一根梁三十万。有一个桥梁的桥墩也是这样的，有一点裂缝打掉重新来，造成巨大的损失。裂缝有一个特点，早期、中期和后期裂缝，中期裂缝，后期裂缝半年以后甚至过几年还开裂，时间拖延很长，但是最可怕，今天最多的是早期裂缝，模板还没有拆就开裂了，什么道理呢？你一算公式算不出来，但是你看看实验的结果，各种裂缝的现状就不在讲了。宝钢开始八台泵同时开始，一个夜晚可以打7000立方米，混凝土从过去的干硬性，预制化，这时候裂缝收缩都比较大，因为比较面积加大了，补料也减少了，沙粒也提高了，而且越是高强混凝土这几个参数越厉害。混凝土都要小于25毫米，甚至20毫米，太小了。而我们现在宝钢所打800万立方米，我们土料用的是40毫米。现在觉得有一些事情不要一律说我们强度增加或者降低了，你要区别对待，我们什么情况下用高强度。我们不能说今天的高性性能混凝土取代过去老的混凝土，这还有它的缺点，我们在什么情况下用这种混凝土。现在的混凝土活性提高以后，弹性活量增加最快，这是收缩硬力正比的比例系数，而从我们结构设计来讲，我希望越高越好，但是越高裂缝越多。刚度越大裂缝越多，这种变形引起的硬力和荷载硬力恰恰相反。你强度越高反而收缩越大，水花越高，而且写砖混结构这些东西一出来之后，为什么现在楼板到处开裂呢，就是因为受到约束硬力太大，而且是双向约束，这样作用力向同就是网状裂缝，各个方面拉力相同的时候，这个结构沿着薄弱环节开裂，这又是偶然的随机的缝补，这个裂缝就是网状裂缝。

    把裂缝原因整理一遍之后得到了好多过去考虑太少的，混凝土的抗拉能力，混凝土的水花，混凝土干燥收缩，混凝土早期设计收缩等等，这里面涉及到混凝土的配筋方法，因为结构设计，混凝土的配筋和约束状态都是与你设计有关系。施工、材料、环境管理是一个综合因素。我在这里面所写了裂缝控制链，从结构、材料、地基，你看地基的约束，可以看到很多工程裂缝的特点，从地下是裂缝多，过一层少一点，再过一层少一点，到了顶板又裂缝多了，为什么呢？收缩比较快。以后又减少了，所以各层楼板裂缝比较少，底下比较多，顶板裂缝比较多。你地下回填土，哪个地方慢了什么地方开裂，这是结构和地基的约束有直接关系，和施工的养护有关系，和环境的影响，我们做了一次实验，早晨打的混凝土和中午打的混凝土裂缝都不一样，中午打的混凝土微裂比较多，裂缝夏季、冬季、秋季都是不一样的。因为超长超厚有一点裂缝是难免的，处理一下承载力不降低，把防水问题解决掉了，变成裂缝的处理变成混凝土结构裂缝的一个环节。裂缝的修补怎么样做呢？这样是不应该包括裂缝修补，这实际上在今天，技术发展到今天裂缝技术非常重要，这样修复以后承载力，美观一切都造就，一点影响没有。我们大体混凝土结构断面不是算出来的，不是用高强代替中低强可以节省，这都是构造决定的，这不是计算出来的。这样的话楼板梁结构和这个完全不一样，在这种情况下，外面做伸缩缝，沉降缝，内埋式还有很多形式，这是荷兰引进的大型橡胶的接口，这带来什么问题呢？带来了我下面说的另外一句话，这个结构所带来的钢度，强度，防水、耐久性，抗震性都低于本结构的相邻断面，也就是说变成是一个薄弱环节，本来是一个整体工程，你有这么多缝以后，他便成了一个薄弱环境。所以在任何地基沉降，一旦有一些水平力，任何何在作用力情况之下首先从这里破坏。所以我们现在就加了一条，前两条承载力状态，正常使用状态，这是大家都知道的，国际规范都这样定的，我感觉到这个状态漏掉了施工状态，施工状态应该是最不利的状况，最容易出问题的状况。

    比如说建造宝钢的水库，我们出问题都是在施工阶段，一旦施工阶段完成之后水库再也没有问题。我们这个时候用的有限源是非常精确的，完全用电脑算的，但是你在初始条件，边界条件有微小的误差就可以造成很大问题，所谓蝴蝶效应。一个小晓得误差可以导致巨大的误差，甚至于定性的误差，而不是差10-20%定量的误差，而是整个都变了。这都是按照现在规范做得结构，包括核电站，谁敢在这违反规范，这照样开裂。你一进入预硬力和普通混凝土不一样了，混凝土强度提高了不算，抗变要求也很高，这时候一旦出现开裂，那个预硬力钢筋锈蚀的更快，在硬力腐蚀要比非硬力腐蚀还快，而且导致灾难性的后果。你看这么好的国际规划，所有管线都在地下，但是你可以看到端部所有地下缝都漏水，整整堵了一年半才行，否则不能用。最后用各种堵漏材料修补，这是上海的一个工程，开裂漏水的情况。

    这是北京中国体育博物馆，当时在十五年前曾经得了鲁班奖，最后完全开裂，清华大学建筑院和我们院去鉴定，都认为裂缝可以修补，但是没有办法，不能用了。所以在决定全部拆除，现在已经全部拆除了。这是核电站，125万千瓦核电发电机组全部开裂，什么道理呢？这是建在正负00以上安装设备，这需要二次灌浆料，这所造成裂缝106条，最宽的裂缝1-2毫米，什么道理呢？参了膨胀剂，这有一个特点，必须要有32度洁净水，没有水的地方设备安装的时候哪里来水，这时候收缩要比不参还大，所以造成开裂。当时请的专家不仅仅是土建专家，请来工艺专家，如果我的设备让你这样装上去，他说设备寿命要降低，这个钱要比土建钱贵20倍。这里哪有水，没有水，没有水的地方全部都开裂。所以修理二次灌浆料的开裂全国感到很为难。

    这是宝钢重大设备安装，现在在大型设备安装里面也用灌浆料，但是不参膨胀剂。如果二次灌浆料开裂以后把设备全部带裂。所以混凝土在轴向受压横向也是受拉的，普通混凝土具有相当的抗拉能力，不是完全翠性。这比高强混凝土具有相当的韧性，普通混凝土别看C30，C35混凝土，这本身的韧性要好。你可以看看这个基本理论，第一阶段全部是弹性阶段，没有问题，也不裂缝。到了第二阶段开始出现裂缝了，到了裂缝超过一定宽度开始渗透了，钢筋锈蚀了不能用了，等到混凝土最后的阶段，抗拉强度得到充分发挥，你输入计算机数字，外面是极限抗弯能力就是这个，我把强度提高了，我把钢筋强度也提高了，但是请问你，我在这个阶段就不能用了，裂缝早就不允许了。你的想法根本在实践当中得不到实践，你还在提高强度，提高混凝土强度，根本就用不上，这个阶段没有意义了。要想钢筋和混凝土好好作用，越低强度越好，你省那点钢材还不够堵裂缝的。你到这个阶段，都裂成这样了，你说还没有到极限钢状态，你能说服人家吗。我遇到一个工程，他说你的极限状态，我们老百姓受不了，每天睡不好觉吃不好饭，这么宽的裂缝每天在漏水，你想到第二阶段已经不行了，你还说强度C50，C80，我这个钢材是500兆帕，你根本没有发挥作用就不能用了，没有必要。所以在钢筋混凝土里面适当使用钢筋强度，合理的使用，比如说超高层建筑打柱子，那更用高强度。但是在这种情况下源源不到达高强度混凝土之前已经不能用了，你的设想和节省的材料都是虚拟的。完全到极限状况是什么情况呢这是我们实验资料，诨混凝土资料到达1.0和1.5毫米，这样钢筋早就锈完了，漏水很难堵住了，你堵个0.5-0.3毫米裂缝，这样是非常难的。

    这是我们国家控制裂缝荷载裂缝的同时，你看钢筋硬力越高，越宽，混凝土保护越厚度越耐久，这样裂缝越宽，钢筋越粗裂缝越宽，这是全世界所实验的结果就是这样的。你们不要以为我用高强钢筋使用硬力可以提高，可以省钢材，你换来是裂缝宽度增加。我们所有的实验受压去破坏，这都是受拉破坏，横向崩裂。这是什么呢？这就是首都十大工程的华侨大厦，荷载过大所造成的柱子开裂，不到一个星期钢筋全部胀断，什么道理呢？受压超载以后也是横向受拉破坏，现在我们只看28天抗压，谁去注意混凝土抗拉强度。地震荷载，阪神大地震的照片，这样有争光装饰没有人发现，荷载作用下，什么荷载呢，前面汽车行走，惯性荷载，就这种荷载足以断裂造成六死七伤，那引起各界的轰动。这都是报纸上报的。楼宇有裂缝是不是会出现危险，香港大公报登的，这里有一点裂缝，这个判为危楼。这出现了另外一种情况，裂缝控制感就出来了。

    这是在西安，我坐飞机坐到玉林，到这看到所有铁路的板全部开裂。这样开裂很明显是剪切裂缝，这个桥梁没有剪切带，最后开专家会议，设计、材料、施工甲方也出一点钱修理算了，我第二天到了，到了以后我说怎么会这样开裂，因为我有这么一个经验，你收缩裂缝要问历史，我说什么时候开裂，正好是火车提速以后出现断裂。我说对了，当垂直荷载速度增加以后，正负一增加以后，所有受到惯性力，这就引起剪切开裂。我说这个硬力不应该很大，因此我说这里面构造钢筋应该起作用，这是属于构造裂缝，我跟一个工人说上去打一打，但是找不到构造钢筋，什么道理呢？当时施工的时候说构造钢筋没有用，省下来合理化建议受到奖励，之后开裂。现在得到一个什么问题呢？温度收缩大部分是在构造够劲，而这过去是不计算的，怎么配都可以。现在设计包括国际设计院在宝钢上，美国和日本都做了，他们设计院和我们设计院都犯一个错误，就是忽略了构造设计，而且裂缝都是在构造上。

    这是日本设计的，日本进口的钢材，他为了减少车间高度，这设一个口，我放大了就是这个图形。他就没有想到这样一做切口省了车间一点小断面，但是这个硬件一集中引起的裂缝可以看看，都是这样裂缝，这样裂缝到一定时间以后，这上面是调300米钢的吊车，这一旦垮下来像一个炸弹似的非常危险。

    我接到这个消息，我从上海坐飞机到大连，到了不让我进了，你看看大门口牌子，本桥纯属意外事故，你自己闯进来自负责任，我从这里进去了走过来，到这里不敢走了，就爬下来看齐口，纯剪切断裂，我们实验都做不出来，这个工程由于做两个角而造成纯剪切断裂，前面两个吉普车已经下去了，这个大车正好悬在这及时紧急刹住。

    桥梁最大的问题就是节点，包括现在所建新桥，这样的节点抗剪强度高多了，从设计来讲我追求受力简单。这是重庆彩虹桥，这个在99年突然断裂，这首先拉索全部锈蚀，之后跑步过去的部队看桥很厉害了。这个断裂就断裂在这，发现里面混凝土和钢管之间已经破坏了，钢管锈蚀了。整个结构突然倒塌以后，那六垮就形成骨牌效应全部倒塌。这个桥是预制的，这是后浇灌，这个两个结合是整体的，在这里面出了问题。所以整个现浇出现了收缩远远大于混凝土极限拉伸现象，遇到钢管混凝土结构，必须要注意防腐蚀，这样才能耐久。

    这是南太平洋个桥，这个桥是世界上著名的跨海搭桥，一跨240米，非常漂亮，结果在这个地方做了一个角，这个角形成了一个环节，这是一个扁孔，下沉到一定程度大家看不行了，赶紧采用办法，什么办法呢？用千斤顶顶开，中间打一个后交混凝土，结果在1996年全部突然倒塌，这变成了一个薄弱环节了结果全部倒塌了。

    我们对水化热，收缩膨胀变形已经忽略，永久性伸缩缝，这是细长大楼，结果这两条伸缩缝要满足抗震要求，这个伸缩缝宽度要宽一些，结果每年夏季漏水，每年都修。这是浦东机场，基本上双向收缩风是柱子，把间距放大了，之后用后浇带做。

    这是和我50年代毕业的时候苏联专业一样的，我在1940年苏联工业建筑杂志上发表了意见，这种伸缩缝的规定完全靠留缝，不留缝决定裂和不裂，这不是唯一条件，还要看材料配备，还要看用到什么程度，还要看到约束程度怎么样，所以得出来一个结论留缝不一定不裂缝，不裂缝不一定裂，结果受到批判了。

    现在最大的困难是控制早期设计收缩裂缝，这在那儿最厉害呢？就是博物馆。他们开裂浇灌之后连续二次压光，什么时候压光呢，五个小时，用脚踩上去小于50毫米厚脚印，那时候上混凝土，之后塑料薄膜养护，这就没有裂缝了。

    这是日本膨胀实验，日本人在70年代做实验，泡在水里都是膨胀的，放到空气里全是收缩的，加不加膨胀剂或者加各种膨胀剂都没有用，你这个结构在空气中用膨胀剂没有用，这个实验是日本1970年第二期杂志发表的，我们用膨胀剂根本不起作用，这是香港设计，你看知道配钢间距100，结果全部沿着混凝土裂，钢筋多了阻碍混凝土更厉害，我们不要以为配钢筋就能减少裂缝，配钢筋粗了秘了反而不好，反而要稀而秘，不要很粗，他把钢筋这样秘的情况，这样配筋以后含钢率10%，这样实验的结果，早期收缩24小时收缩到这么大，而且砂浆的收缩比混凝土大，这样水泥用量不要太高。怎么样做早期收缩实验，含筋量等等，我现在走到几个地方，凡是混凝土都有细砂技术，因为含一点泥对抗大影响太大了，而这是决定裂缝的，而且是构造钢筋。这是国家国防工程，这样对混凝土的抗拉强度非常有好处，对抗压强度没有多大影响，所以在抗拉强度的问题上，离散性更大，偶然因素非常高，随机量非常高的东西用精确的计算方法没有意义的。他说从日本的经验可以看出来，你算得那么精确，但是你的材料是那样的复杂，地方材料，含了很多杂质，一个地方一个样，你算完之后认为是最精确的，其实这都是假的。

    这是美国拿来一个材料告诉我，他说我们美国怎么处理呢？我把这个墙温度和温度一样，我这种电热法是非常有效的，所以在上海交流的时候我们大家都问美国人好的经验，到1996年，我去美国处理了华盛顿裂缝，我顺便了解每个企业力，他说你可别相信我们专家，那纯属学术报告，我们从来不再工程上用这种方法，为什么呢？太贵了。我们今天看国外的杂志你们要看学术杂志是一回事，真正给我们干工程又是一回事。这是大量楼板开裂，灌浆墙比楼板费用还高，这都不是经过很长时间，基本上浇灌完就开裂，最宽的地方达到四个毫米。

    这是在青岛所看到的一个大学的楼板，全部这样开裂，结果我们做实验的时候，承载力下降，就形成如何来处理。这个单位甲方是德国人，德国人怎么办呢？要求中方把楼板全部打掉重盖，这损失多大呀？后来开始研究网状裂缝的防水涂层问题，一种是有柔性的是国产的，一个就是用进口的材料来做封闭。效果可以考虑，一个是韧性的，一个是洁净渗透型的，这必须有足够的水，如果没有足够的水很难渗透，所以在这些问题的处理方面，你像这个工程，如果不在48个小时内把这个断裂解决掉，整个宝钢的轧钢投产都停产，这种裂缝修补技术也提到日程上来了，这是在上海宝钢建造一个大型污水处理厂，三块板同时拆。这个地下工程一旦开裂整个灌在水里。这是深圳华侨城，卖不出去什么道理，这个转角裂缝，过去认为是沉降裂缝，实际上不是沉降，是双向收缩约束所引起的。

    关于温度场和硬力场测试是专门的技术，我们看这个硬力这么一点，而我们今天全部做抗压强度，这是对的，这是一个方面，而不全面，更重要要看混凝土抗拉性能，这值得我们研究。我们现在所测的钢筋用力，混凝土出现第一条裂缝，钢筋硬力只有60个兆帕，这样就开裂了，120兆帕就0.3了，200兆帕不到，日本人说要求裂缝最多用到160兆帕，你用高强钢筋用不上，你要有抗裂要求。

    最后看这个楼怎么倒的，前面挖土后面堆土，向挖土方向倒下去。这里面做一些分析计算了，如果用有限可以这么倒，这个楼是向北倒，现在向南倒，如果有限源正确的话这个楼倒错了，不应该向南倒，有人算是应该向北倒。现在用有限源算这个楼有可能向北倒，但是实际上向南倒，这说明你怎么应用的问题。你可以看到高强钢筋，1420兆帕的高强钢筋是脆性断裂，混凝土碎渣都出来。一个钢结构，当时日本人设计的，一个钢结构对拉过来，一个尺寸倒塌能力影响另外一个架，这样同时倒在一起，这就是所谓的多米诺效应，就是说骨牌效应，最后引起的破坏。

    你可以看到我们普通钢筋，这是在厦门一个工程，在12级开封下受管道破坏，混凝土裂的很严重，但是还没有完全倒，全部是脆性断裂，怎么样解决这个问题呢？我们有条件的，有区别的来应用。最近在上海出现了大型的异态的天然气储灌，全部加运力，设计裂缝等于零，最后裂了，怎么交代。负165度怎么样解决，这些问题以后有机会再介绍。在现场所做的一些实验提供的经验，围绕上海软土地建设都有解决办法，而且总结一个工程失败的教训要比总结十个工程经验还要更加重要，可惜我们很多工程白白的损失，不让人们去总结，很怕别人知道自己的缺点，多好的教训，你可以看看电视里面介绍一个飞机的失事经验多少宝贵，但是我们谢绝参观了解情况。

    我们跳仓法应用比较多，如果应用在沉降后吊带，这样绝对值小于30毫米，相对效于500分之一，这个没有问题，一般可以做到。我们用解析方法也解开了之谜，在一定假定情况下你想不裂缝，必须要把温度收缩降低和把混凝土极限拉高，这个就是条件。做了很多实验，很多工程，搞的工程比较多，减力裂缝，楼板裂缝，包括和日本人的争论，膨胀加强带失效，美国人早就做实验了。在现代厦门几个工程，中央电视台登的，混凝土配筋方法等等，我估计现在有很多人有不同的看法完全正常的，每个人经受工程经历不一样，我用很长的东西在温度差比较小的条件下我用抗，很短的东西温差很大用放，这就是跳仓法。

    最后用几句话简单结束，跳仓法应用到现在很广了，这所测收缩硬力也比较多了，做的也比较好，最大的就是世博会做的350米长，40米宽大量地下人防工程，主题馆地下人防，现在正在总结，因为这个非常成功。如果你把混凝土直接浇灌在岩石上会有六千米开裂，当时要爆掉，但是上面楼起来了，这个责任是谁，谁也不好定，我们去了分析了一下，你底板和岩石之间没有放滑动层导致最后原因。我希望不要发生这样问题，修补花很大代价，从下面铸浆一直到上面，这是一个非常好的方向，你放冷却水管，这周围都开裂，我们的温度高的多了，我们是七、八十度，水电部是三、四十度，我们高温里面一通冷水管周围全开裂。我们从来不放冷却水管，但是现在有的单位还在用，里面放冷却水管又放纤维等等，这就是不放冷却水冬季浇灌混凝土，在长江里面取水，如果宝钢对上海有什么贡献，最大的贡献就是这个。长江的水有季节是淡水，这时候把丰水季节的海水导管情况避免掉，长江水丰水最多的时候蓄下来，之后枯水季节应用，现在整个上海全是用这种方式，否则上海市根本没有水了，这个建成以后上海市水就解决了。我给大家所汇报的内容，大家到建设部的对面建筑书店买到我的书，大家看我的书有什么问题可以给我打电话，我的意见不一定对，欢迎大家批评指正，谢谢。