科技信息检索报告
题目：高性能混凝土早期裂缝的原因与控制方法
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一、课题的选定与分析
（写出选题原因，相关概念，课题研究现状，拟解决的问题，需要的资料类型等）
高性能混凝土（high performance concrete, HPC）最早于1990 年由美国正式提出,立即受到全世界关注,被称为“21世纪混凝土”。我国1992 年开始重视研发和应用,现已在大城市商品混凝土和重要建筑中较普遍采用。HPC是在大幅度提高普通混凝土性能的基础上采用现代混凝土技术制作的混凝土。它以耐久性作为设计的主要指标，针对不同用途要求，对耐久性、工作性、适用性、强度、体积稳定性和经济性等性能予以重点保证。
混凝土的早期裂缝是混凝土工程质量控制的一个关键点，是影响结构使用功能、外观质量和耐久性的重要因素。由于高性能混凝土一般具有高胶凝材料用量、低水胶比与掺入活性掺合料等配制特点，致使高性能混凝土的硬化特点与内部结构，同传统的普通混凝土相比具有很大的差异，随之带来了它的早期体积稳定性差、容易开裂等问题。高性能混凝土在国内外的应用实践表明，早期开裂问题已成为制约其在工程中应用的重要因素。因此，改善高性能混凝土的抗裂性是高性能混凝土研究中急需解决的问题。
解决高性能混凝土早期裂缝问题，必须首先了解产生裂缝的原因，因此，本课题拟解决的问题是：（1）了解高性能混凝土早期裂缝产生的原因；（2）研究探讨控制高性能混凝土裂缝的方法。
该课题需要的文献类型为：学术论文、研究报告、专利文献、标准文献和图书。
需要的文献语种为中文和英文文献。
二、选定检索系统（依据上一步分析得到的学科、资料类型、语种等要求，确定适当的检索系统）
拟选用的文献检索系统为：
三、确定初步检索词，用合适的算符写出检索式（中英文）
1．关键词列表
英文关键词：
2.检索式
(1)中文检索式：
高性能混凝土 and （开裂 or 裂缝）and （原因 or 因素）
高性能混凝土 and (开裂 or 裂缝) and (控制 or 预防)
(2)英文检索式：
（HPC or high performance concrete）and crack* and (reason or elements)
（HPC or high performance concrete）and crack* and (prevent* or control*)
四、检索过程与结果
将你在具体数据库中查找的过程记录下来，包括初步检索情况，初步检索结果分析，检索策略的调整思路与方法，调整后的结果分析……直到搜寻到符合课题需要的结果为止，必要步骤请附上截图。列举5-10篇最相关的文献摘要。
1.在CNKI中的检索过程与结果
在CNKI的篇名字段输入检索式高性能混凝土 and （开裂 or 裂缝）and （原因 or 因素）
上一检索式在篇名字段的检索结果数量为8，相关度非常好，但结果数量过少，因此，需要对原检索式进行调整，使检索结果扩大。采用将检索限定在一个较宽泛的字段中进行的调整方法。在主题字段进行同一检索式的检索，结果如图2.
调整后的检索结果数量为273条，期刊论文134篇，博士论文20篇，硕士论文93篇，会议论文25篇。其中，期刊论文主要来自《混凝土》，《山西建筑》等专业期刊，学位论文主要来自西安建筑科技大学、武汉理工大学等单位，论文整体的质量和相关度较好，材料新颖性好，主要来自20##年以后发表的文献。以文献的被引频次重新排序，选择被引用频次较高的文献及重要专业期刊论文下载。
从CNKI中得到的有关高性能混凝土裂缝原因的结果示例：
在CNKI的篇名字段进行检索式高性能混凝土 and (开裂 or 裂缝) and (控制 or 预防)的查找。
以上检索式在篇名字段的查找结果数量为25条，相关度和学术参考价值均较好，但数量过少，查全率过低，因此，将同一检索式放在主题字段进行检索，结果如图.
CNKI中有关高性能混凝土裂缝控制方法的相关资料举例：
[1]王川,杨长辉,吴芳,陈科. 矿渣和粉煤灰对混凝土塑性收缩裂缝的影响[J]. 混凝土,2002,(11):45-48.
[2]游宝坤. 膨胀剂对高性能混凝土的裂缝控制作用[J]. 建筑技术,2001,(01):18-21.
[3]杨建森. 高性能混凝土的变形性能及其控制[J]. 混凝土,2001,(10):13-16.
[4]高小建,巴恒静. 混凝土结构耐久性与裂缝控制中值得探讨的几个问题[J]. 混凝土,2001,(11):12-13.
[5]游宝坤. 膨胀剂对高性能混凝土的裂缝控制作用[J]. 中国建材科技,2001,(01):7-12+26.
[6]曾飞. 浅谈混凝土早期裂缝的成因与控制[J]. 广东科技,2006,(03):27-28.
[7]郑翥鹏,郑建岚. 平板法试验研究高强与高性能混凝土抗裂性能[J]. 厦门大学学报(自然科学版),2006,(02):211-214.
2.超星数字图书馆
以“高性能混凝土”为检索词在书名字段查找，得到两部相关专著：
[1]冯乃谦，邢锋编著.《高性能混凝土技术》，原子能出版社，2000
[2]冯乃谦著.《高性能混凝土》，建筑工业出版社，1996
3.国家知识产权局网站
利用“高性能混凝土”进行初检索，在题名字段得到的检索结果为：专利9393条，实用新型23条。
4.CNKI标准数据库
以“高性能混凝土”在标准名称字段进行检索，得到国家标准2篇，2篇行业标准。
[1]GB/T 18736-2002, 高强高性能混凝土用矿物外加剂[S].
[2]GB/T 18736-2002, 高强高性能混凝土用矿物外加剂[S].
[3]CECS 207-2006, 高性能混凝土应用技术规程[S].
[4]JTS 257-2-2012, 海港工程高性能混凝土质量控制标准[S]
5.美国国家学术出版社
资料多为科技报告和标准，没有直接相关资料。
6.SpringerLink
利用检索式 (high performance concrete OR HPC）进行检索，得到的结果为7800余篇，分别涉及医学、工程、材料等多个学科，因此，去掉“HPC”简称，以high performance concrete进行精确检索，得到学术论文583篇。
以 crack* and “high performance concrete”重新执行检索，得到学术论文359篇，图书章节130篇。
通过阅读相关文献，得到其它相关检索词“fracture”,deformation调整检索式为：(fracture or crack*) and “high performance concrete”,得到相关学术论文381篇，图书章节140篇。
相关检索结果示例：
[1] Effect of fly ash and slag on the fracture characteristics of high performance concrete
The premature deterioration of concrete structures in aggressive environments has necessitated the development of high performance concrete (HPC). The major difference between conventional ... transition zone, wh...
B. H. Bharatkumar, B. K. Raghuprasad, D. S. Ramachandramurthy… in Materials and Structures (2005)
[2] Fracture mechanical properties of high-performance concrete—Influence of silica fume
High-performance concrete and high-quality ordinary concrete, with or ... silica fume, were tested for mechanical and fracture mechanical properties. Testing was performed at 28...
K. O. Kjellsen, M. Hallgren, O. H. Wallevik in Materials and Structures (2000)
[3]Experimental behaviour of high-performance concrete in confined tension
Experimental biaxial tests have been conducted on concrete plates by Hussein [1] and others, while hydraulic fracturing in confined tension has been studied by...2]. Moreover, the behaviour in triaxial extension ...
Fabrice Dupray, Yann Malecot, Laurent Daudeville in Materials and Structures (2010)
[4] Effect of moist curing and use of lightweight sand on characteristics of high-performance concrete
The use of high-performance concrete (HPC) is widely accepted for the ... concrete, HPC may develop greater risk of cracking if not properly cured. Water curing is ... capillary porosity, and reduce the risk of cracking
Soo-Duck Hwang, Kamal H. Khayat, Dalia Youssef in Materials and Structures (2013)
[5] Research on early age deformation of high performance concrete by fiber Bragg grating sensor
For high performance concrete (HPC), due to its low water ... hardening), which may lead to early age cracking of HPC structures, and influence the durability...?, which is the 35% of two-week deformation (165 µ?
Ying-Wei Yun, Il-Young Jang in KSCE Journal of Civil Engineering (2008)
五、依据查找到的参考资料，写一篇有关检索课题的文献综述（500－700字）。（包括课题主要概念，研究历史，代表性的观点、方法，研究趋势，存在的不足等）
文献综述：
1.引言
高性能混凝土（High Performance Concrete，简称HPC）
是挪威学者在1986 年首度提出高性能混凝土的概念并进行研究,1990年美国首次正式提出这一概念，继而欧美发达国家投入大量财力和人力，致力于高性能混凝土的研究和开发。
高性能混凝土有多种定义，不同国家，甚至是同一个国家的不同行业，对高性能混凝土的定义都有差别。混凝土协会（ACI）于1998 年对高性能混凝土给出了正式定义，概括的讲,当混凝土的某些特性是为某一特定的用途和环境而制定时，这就是高性能混凝土。所指特性为:易于浇筑，振捣不离析，早强，长期力学性能，抗渗性能，密实性，水化温度，韧性，体积稳定性，恶劣环境下的较长寿命。
结合我国的工程实际，1999 年吴中伟院士认为“高性能混凝土（HPC）是一种新型的高技术混凝土，是在大幅度提高常规混凝土性能的基础上采用现代混凝土技术,选用优质原材料，在妥善的质量控制下制成的除水泥、水、集料外，必须采用低水胶比,掺加足够数量的矿物细掺料和高效外加剂的一种新型高技术混凝土。它是以耐久性作为设计的主要指针；针对不同用途要求，对下列性能有重点地予以保证，即施工性、适用性、强度、体积稳定性和经济性等。其中还包括节约资源、不破坏环境，符合可持续发展的原则，即在保证高工作性、高强度和高耐久性的前提下， 尽量考虑少用水泥，以减少大量生产水泥而造成的大气污染和高能量消耗。
与常规混凝土相对，首先，高性能混凝土常常含有硅粉，而普通混凝土往往没有。其次，高性能混凝土通常都含有粉煤灰或磨细矿渣，或同时含有这两种材料。骨料必须仔细选用，最大粒径小于普通混凝土使用的骨料：对于高性能混凝土，骨料最大粒径一般在10～14mm。
根据我国吴中伟院士的定义:高强高性能的特点是低水胶比, 加入磨细矿物掺合料和高效外加剂。高强高性能混凝土在配合设计过程中,尽管已经采取了降低混凝土收缩的多种措施( 降低水泥用量, 控制砂率, 降低水胶比) 。由于高效减水剂的加入, 大幅度降低了混凝土中单方用水量, 为了改善工作性能加入缓凝剂, 混凝土凝结时间延长, 如果此时混凝土表面因环境干燥, 自由水分急剧蒸发, 塑性收缩裂缝就不可避免了。
高强混凝土胶凝材料总量不得超过600 kg / m3 , 水泥用量不得超过500 kg/ m3。虽然有大量的矿物细掺料加入, 骨料总量低于普通混凝土, 总体收缩就会大些, 同时还应考虑到, 由于水泥用量的提高, 当结构厚度较大时, 水泥水化热导致混凝土内部温度升高, 其尺寸虽然未达到大体积混凝土规定的限度, 混凝土的内外温差大时, 仍会产生温度应力裂缝。简言之在施工期间的高强高性能混凝土, 出现裂缝的机会比普通混凝土大得多, 必须引起足够的重视。
2.高性能混凝土早期裂缝原因与控制的研究现状
2.1裂缝的主要原因
混凝土是一种非均质的复杂多相混相材料,当混凝土内部产生拉应力超过其抗拉强度时, 就会产生裂缝。
当外部温度或湿度发生变化，混凝土将发生形迹，若变形受到约束，结构内将产生应力，当应力超过混凝土抗拉强度时将产生裂缝。
化学收缩。所有的胶凝材料在水化后都会减缩,尽管高性能混凝土单位体积胶凝材料用量较大,其化学收缩和普通混凝土相比仍然较小。但如掺用活性很高的矿物掺和料如硅灰或超细矿渣,则化学收缩会在一定范围内随其掺量的增加而增加。
塑性收缩发生在硬化前的塑性阶段,是指塑性阶段混凝土由于表面失水速率大于泌水速率而产生的收缩,多见于道路、地坪、楼板等大面积的工程,以夏季有风的情况下施工最为普遍。HPC的水灰比低,自由水分少,辅助胶凝材料对水有更高的敏感性,在上述工程中容易发生塑性收缩而引起的表面开裂。
自收缩是由于混凝土内部相对湿度随水泥水化的进展而降低进而造成毛细孔中水分不饱和并由此产生的负压引起的混凝土收缩。混凝土自收缩是在混凝土与外界无水分交换的条件下发生的。低水灰比的HPC和HSC的自收缩比普通混凝土的自收缩大得多。HPC和高强混凝土(以下简称HSC)的水胶比很低,能提供水泥水化的自由水分少,近年来由于对早期强度片面的追求,混凝土趋向于使用低的水灰比,较高早期强度发展率会使自由水消耗较快。HPC和HSC由于自干燥产生的原始裂缝,影响混凝土的强度和耐久性。
干燥收缩是指混凝土停止养护后,在不饱和的空气中失去内部毛细孔和凝胶孔的吸附水而发生的不可逆收缩，随着环境中相对湿度的降低,水泥浆体的干缩增大。在约束条件下,混凝土收缩时,混凝土中产生拉应力,如果该拉应力大于其最大抗拉强度时,便产生裂缝。
此外，施工工艺也可引起混凝土裂缝。
l 混凝土浇注过快，产生塑性收缩裂缝。
l 混凝土搅拌、运输时间过长。
l 混凝土初期养护进急剧干燥。
l 拆模过早，混凝土强度不足。
l 任意套用配合比，材料计量不准。
2.2高性能混凝土裂缝的控制
（1）降低温度收缩
混凝土在浇筑的不同阶段温度变化规律，在实际施工中,通常采用以下具体措施:
l 优选原材料。选用水化热小的水泥, 降低水化热; 选用热膨胀系数小的骨料, 降低温度应力; 选用优质的掺合料, 如粉煤灰代替部分水泥, 减少水化热; 选用具有减水、增塑、缓凝、引气的优质外加剂,降低水化热, 推迟放热峰的出现时间。
l 优化配合比。在保证混凝土强度和工作性的条件下, 尽量降低水泥用量, 减小混凝土胶集比, 有效减小混凝土绝热温升和温度应力。
l 合理施工。采取措施预冷混凝土原材料, 降低入模温度; 布置冷却水管, 降低混凝土最高温度;保温保湿养护, 控制混凝土降温速率。
（2）降低处收缩
l 选用水化速率较慢、高C2S 含量的水泥;
l 保证强度的基础上, 尽量选用高水灰比;
l 掺加优质矿物掺合料, 如粉煤灰、矿渣。值得注意的是, 但掺加矿渣降低混凝土自收缩时, 矿渣细度通常不超过
4 000 cm2/ g；
l 充分水养护对减小高性能混凝土的自收缩非常有用。
（3）掺膨胀剂防止混凝土早期开裂
膨胀剂是一种能使混凝土产生一定体积膨胀的外加剂, 它以一定比例的掺量加入混凝土中, 能够有效地抵消混凝土因温度、湿度变化而产生的收缩。其作用主要在于混凝土凝结硬化初期内产生一定的体积膨胀, 在外界约束作用下, 在混凝土内部建立一定的自应力, 同时推迟混凝土收缩过程, 使混凝土有充足的时间较大幅度增长抗拉强度, 当混凝土开始收缩时, 足以抵消收缩应力的作用, 从而保证混凝土体积的稳定性, 防止裂缝的产生。
（4）掺纤维防止混凝土早期开裂
钢纤维增强混凝土同普通混凝土相比较, 具有较高的抗拉、抗压和抗弯极限强度, 变形能力明显改善。此外, 钢纤维的加入能使混凝土应力集中得到分散。
（5）掺减缩剂防止混凝土早期开裂
减缩剂的主要作用机理是降低混凝土孔隙水的表面张力, 从而减小毛细孔失水时产生的收缩应力。另一方面, 由于减缩剂能增大孔隙水的粘度, 增强水分子在凝胶体中的吸附作用, 进一步减小混凝土的最终收缩值。
3.结论
影响高性能混凝土开裂的因素是复杂的,各种因素还可能会有相反的影响而相互抵消。心上分析是造成早期开裂的主要原因，实际施工中应根据不同工程的特点和条件分析不同组成和配合比的混凝土开裂的倾向。
对高性能混凝土裂缝的控制措施，在目前的施工中有着广泛的应用。但不同的施工条件造成的裂缝原因及控制措施均是各异的。且每种裂缝控制方法均有其适用范围以及其自身的不足与可能带来的负面效应，因此，有关具体施工环境下的裂缝控制技术的研究还有待深化。如，在约束条件下的收缩是引起混凝土开裂的潜在因素,通过收缩的测定可以预测混凝土开裂的倾向,但必须有正确的方法和对条件的控制。
掺膨胀剂补偿收缩作用是有条件的,一方面是混凝土结构的约束条件, 另外一方面是混凝土必须保证有充足的水份供应。特别指出的是后一点, 是实际应用中往往被忽略, 反而加重了混凝土开裂。因为现在使用的膨胀剂, 无论钙矾石类还是氧化钙、氧化镁类, 其吸水作用十分强大, 如果没有充足的水份, 它将夺取混凝土内部毛细孔内的水份, 增
大混凝土收缩作用。
掺加纤维的办法中，掺加钢纤维给施工增加了难度, 混凝土搅拌和振捣困难,这在很大程度上限制了掺钢纤维防止混凝土开裂的广泛应用。