高楼、桥梁、大坝……每一处基础建筑设施的建造，都离不开一种重要材料——混凝土。而这些建筑设施一旦出现裂缝，就有可能引发重大安全事故。如何科学地描述混凝土裂缝的扩展过程？怎样对裂缝进行安全评价？如何有效控制裂缝的扩展？浙江大学建筑工程学院教授徐世烺课题组对此持续研究了30多年。
课题组在国际上创造性地建立了以“双K断裂理论”为核心的断裂力学理论，形成了从基本准则、理论框架到国际标准以及方法学的系统工具和方法，并为制备高韧性水泥基复合材料奠定了理论基础。这项成果获得2015年度国家自然科学奖二等奖。
“混凝土结构裂缝，从起裂、稳定扩展到失稳破坏，要经历三个不同阶段，所以我们不能用单一状态的判据来判断整个过程，至少需要两个不同的参数，一个描述起裂，一个描述失稳。双K断裂准则给出了不同状态的判据，起裂韧度描述裂缝的起裂，失稳韧度描述裂缝的临界失稳状态，这样就可以针对裂缝不同的状态，判断裂缝是否开裂，还是稳定扩展。”徐世烺说。
2012年，南水北调水源工程丹江口大坝加高工程出现裂缝，长委设计院与徐世烺课题组开展研究，并将从大坝取样的5吨芯材样品运到了浙大实验室。“这是国家南水北调的水源工程，非常重要，大坝加高后，只有提高蓄水位后才能往北京输水。蓄水位提高后，裂缝内水压力就会增大，裂缝如果进一步扩展甚至发生失稳扩展，大坝的安全就会受到重大威胁。”徐世烺课题组进行了一系列参数测试后，为设计院提出了合理建议，使得供水方案得以顺利实施。 “我们提供了一些措施建议，水坝水位提高了，顺利向北京供水。”
截至目前，双K断裂理论在乌江东风拱坝、长江三峡二期三期工程、丹江口大坝加高工程等国家重大工程中获得成功应用，取得了令人满意的实施效果。相关理论工具和方法对提升混凝土性能、促进和提高我国大体积混凝土结构设计和施工质量发挥了重要作用。
“以往我们针对混凝土的裂缝问题，都是被动地研究它的性能、对耐久性的影响、采取什么样的措施。而根据双K理论，就研发了新型的超高韧性材料。”徐世烺课题组的李庆华副教授介绍，以往的混凝土只是根据材料的配合比去选择材料用量，而现在，在双K理论的指导下，每种材料的参数是有选择有控制的，选择的水泥基材料、纤维和界面能量都是精准控制的。界面能量就能让裂缝由以前非常单一的非常宽的形态，弥散成很多的微细裂缝。”
人们传统印象中又硬又脆的混凝土，正在课题组的努力下，变得又韧又强，并越来越多地出现在大型建筑工程中。本报记者林洁通讯员周炜卢绍庆
