大体积混凝土水化热计算和混凝土抗裂验算(泰康人寿)

第一篇：大体积混凝土水化热计算和混凝土抗裂验算(泰康人寿)

大体积混凝土水化热计算和混凝土抗裂验算(泰康人寿)

大体积混凝土水化热计算和混凝土抗裂验算

大体积混凝土水化热计算和混凝土抗裂验算

工程名称：泰康人寿工程

施工单位：中建一局集团建设发展有限公司

砼供应单位：北京铁建永泰新型建材有限公司

混凝土水化热计算

热工计算

1.1混凝土入模温度控制计算

（1）混凝土拌合温度宜按下列公式计算：

T0=［0.92（mceTce＋msTs＋msaTsa＋mgTg）＋4.2Tw（mw－ωsamsa－ωgmg）＋Cw（ωsamsaTsa＋ωgmgTg）－Ci（ωsamsa＋ωgmg）］

÷［4.2mw＋0.92（mce＋msa＋ms＋mg）］

…………（1.1）式中

T0 —混凝土拌合物温度(℃)；

mw---水用量(Kg)；

mce---水泥用量(Kg)；

ms---掺合料用量(Kg)；

msa---砂子用量(Kg)；

mg---石子用量(Kg)；

Tw---水的温度(℃)；

Tce---水泥的温度(℃)；

Ts---掺合料的温度(℃)；

Tsa---砂子的温度(℃)；

Tg---石子的温度(℃)；

ωsa---砂子的含水率(%)；

ωg---石子的含水率(%)；

Cw---水的比热容(Kj/Kg.K)；

Ci---冰的溶解热(Kj/Kg)；

当骨料温度大于0℃时, Cw=4.2, Ci =0；

当骨料温度小于或等于0℃时，Cw=2.1, Ci=335。

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（2）

C40P6混凝土配比如下:

根据我搅拌站的设备及生产、材料情况，取Tw =16℃，Tce=40℃，Ts=35℃，ωsa=5.0%，ωg=0%，Tsa=10℃，Tg=10℃，C1=4.2，Ci =0

则T0=［0.92（280×40＋175×35＋723×10＋1041×10）＋4.2×16（165－

5.0%×723－0%×1041）＋4.2（5.0%×723×10＋0%×1041×0）－0（ωsamsa＋ωgmg）］÷［4.2×165＋0.92（280＋175＋723＋1041）］

=[0.92*(11200+6125+7230+10410)+67.2*(165-36.2-0)+4.2*(361.5+0)-0]/[693+ 0.92*2219]

=[0.92*34965+67.2*128.8+4.2*361.5]/2734

=[32167.8+8655.4+1518.3]/2730=42341.5/2734=15.5℃

（3）混凝土拌合物出机温度宜按下列公式计算：

T1=T0－0.16（T0－Ti）

式中T1—混凝土拌合物出机温度（℃）；

Ti—搅拌机棚内温度（℃）。

取Ti =16℃，代入式1.2得

T1=15.5-0.16（15.5-16）

=15.4℃

（4）混凝土拌合物经运输到浇筑时温度宜按下列公式计算：

T2=T1－（αt1＋0.032n）（T1-Ta）

（1.3）

式中T2—混凝土拌合物运输到浇筑时的温度（℃）；

t1—混凝土拌合物自运输到浇筑时的时间（h）；

n—混凝土拌合物运转次数；

Ta—混凝土拌合物运输时环境温度（℃）；

α—温度损失系数（h-1）

当用混凝土搅拌车输送时，α=0.25；

取t1=0.3h，n=1，α=0.25，Ta =15℃，代入式1.3得：

T2=15.4－（0.25×0.3＋0.032×1）×(15.4-15)

=15.4-0.107*（-0.4）≈15.4℃

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1.2混凝土温差控制计算（1）有关数据：

据该大体积混凝土要求选取计算模型为：砼入模温度15.4℃，大气平均温度15℃，底板最大厚度1.0m，其它有关数据依据相应的数通过查表。

（2）混凝土水化热绝热温升

Th?

W?Q

(1?e?mt)c??

式中：W——混凝土中胶凝材料用量（kg/m3）；，42.5#普通水泥取375kJ/kg； Q——胶凝材料水化热总量（kJ/kg）

c——混凝土比热，一般为0.92~1.00，取0.97 kJ/kg·K； ?——混凝土的质量密度，取2400kg/m3；

m——随水泥品种、浇筑温度改变的系数，取0.35d-1；

t——龄期（d）。

Q=kQ0=（k1+k2-1）Q0，42.5#普通水泥取375kJ/kg； Q0——水泥水化热（kJ/kg）

k1、k2——掺合料水化热调整系数，查表分别取：0.95、0.93 计算得：

（3）混凝土不同龄期温升：

Tt?Th??

式中:Tt——砼不同龄期的绝热温升；

ξ—不同龄期水化热温升与砼厚度有关值，如下表所示。

（3）混凝土内部实际最高温度计算：

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Tmax?Tj?Tt

式中:Tmax——不同龄期砼中心最高温度（℃）；

计算得：

（4）混凝土表面温度计算

Tb(t)?Tq?4//h(H?h)?T(t)2H

式中:Tb(t)——龄期t时,混凝土的表面温度（℃）；

； Tq——大气的平均温度（℃）

H——混凝土的计算厚度(m)，H?h?2h/；

h——混凝土的实际厚度(m)；

h/——混凝土的虚厚度（m），h/?k??/?

λ——混凝土的导热系数，取2.33W/m·K；

k——计算折减系数，可取2/3；

β——模板及保温层的传热系数（W/m·K）；

??1

i1iq

；无需覆盖养护，厚度为0m ?i——保温材料的厚度（m）

?i——保温材料的导热系数，阻燃草帘的导热系数为0.14W/m·K；——空气层传热系数，取23W/m·K。

无草帘被覆盖养护，大气平均温度为15℃。

??1

i1iq?110?23?23（W/m·K。）

h/?k??/??22.33??0.067(m)323

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H?h?2h/?1.0?2?0.067?1.134

?T(t)?Tmax?Tq

故混凝土表面温度、里表温差、表面与大气温差计算如下表：

结论：混凝土中心最高温度与表面温度之差为12.0℃，符合规定要求；混凝土表面温度与大气温度之差为3.5℃，亦符合要求，故采无需覆盖，可以保证混凝土底板的质量。

根据计算可知，混凝土在3天时放热速率最快，3天以后虽然水泥水化速率开始降低，但由于水化热的不断积累，混凝土内部温度从3d到7d仍在处于上升阶段，以后内部实际温度才有所下降，所以适当延长养护时间，暂定14d,以确保混凝土底板的质量。

混凝土的绝热温升和养护层厚度，以计算作参考，施工中以实测温度为主，对保温措施进行调整。

混凝土抗裂验算

2.1各龄期混凝土收缩变形值

?y(t)??y?(1?e?0.01t)?M1?M2???M11

式中：?y(t)——龄期t时混凝土的收缩变形值；

?y——标准状态下最终收缩值，取4.0×10-4；

e——常数，取2.718；

M1、M2、…、M11——各种不同条件下的修正系数；

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混凝土收缩变形不同条件影响修正系数：

各龄期混凝土收缩变形值如下表：

2.2各龄期混凝土收缩当量温差

Ty(t)?

?y(t)

?

式中：Ty(t)——龄期为t时，混凝土收缩当量温度；

?——混凝土线膨胀系数取1×10-5。

计算得，各龄期收缩当量温差如下：

2.3混凝土最大综合温差

?T?Tj?T?t??Ty?t??Tq

式中：Tj——取定15.4℃

Tq——取定15℃

T(t)——各龄期水化热绝热温升。

计算得，混凝土最大综合温差：

2.4混凝土各龄期弹性模量

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E(t)??E0?(1?e?0.09t)

式中：C40取定E0=3.25×104N/mm2；

?——混凝土中掺合料对弹性模量的修正系数。

计算得：C40混凝土各龄期弹性模量（N/mm2）：

2.5外约束为二维时温度应力计算

??

E(t)T

?Sh(t)?Rk

1??

式中：E(t)——各龄期混凝土弹性模量；

?——混凝土线膨胀系数，取1×10-5；

?T——混凝土最大综合温差；

?——泊松比，取定0.15；

Rk取定0.5； Sh(t)取值见下表。

混凝土松弛系数如下表：

温度应力计算得(N/mm2)：

2.6混凝土抗拉强度计算

ftk(t)?ftk(1?e??t)

式中：ftk(t)——混凝土龄期为t时的抗拉强度标准值（N/mm2）；

ftk——混凝土抗拉强度标准值（N/mm2），取2.39N/mm2；

?——系数，取0.3；

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计算得：混凝土抗拉强度如下表：

2.7抗裂验算

混凝土按下式进行抗裂验算：

???ftk(t)/K

式中：K——防裂安全系数，取1.15；

?——掺合料对混凝土抗拉强度影响系数。计算得安全系数如下：

根据计算可知，防裂安全系数均大于K=1.15，满足抗裂要求。

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2013年3月16日

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第二篇：水利施工大体积混凝土抗裂技术研究的论文

摘要：水利工程中大体积混凝土施工，其施工质量的优劣，能够对整个水利工程造成直接的影响。实际进行施工时很容易出现大体积混凝土裂缝现象，这方面问题出现的原因有很多，所以需要结合实际情况，找到裂缝产生的主要原因，制定有效的措施对其进行处理，进而从根本上加强混凝土的坚实度，降低裂缝出现的概率。

关键词：水利施工；大体积混凝土；抗裂；技术

前言

现阶段，我国水利工程的建设过程，混凝土属于施工材料的基本构成，其在整个水利工程中的地位不可撼动。同时，混凝土自身具有一定的特殊性能，容易受到很多方面的因素所影响，以及工程施工质量方面的问题。所以，水利工程应结合实际情况，制定有效的处理措施，并找到水利工程大体积混凝土裂缝产生的主要原因加以探析，进而保证水利工程的施工质量和效率，使其可安全、稳定地发展。

一、大体积混凝土产生裂缝的主要原因

1.自身的影响

混凝土一般通过水和水泥、外加剂几方面的土料所构成，以固定的比例形成混合的结构。水利施工过程，由于混凝土自身比较容易产生施工裂缝的问题，通常是因为搭配的比例并不完善。若配置的比例存在一定的问题，很容易造成混凝土不牢固的现象。值得注意的是，混凝土进行配置时，相关的工作人员应对水量加以严格的控制，如果水分过多，很容易造成混凝土在浇捣的时候，会产生浇捣不均匀的现象，致使混凝土构成时，加大收缩缝产生的概率。

2.温差方面的影响

因为通常情况下，温度是不能够稳定，所以在自然温差的前提下，很容易出现裂缝的现象，水利工程中常会出现这方面的问题。因为施工的过程，自然的问题和完工后的温度存在一定的差距。所以，施工过程混凝土存在较多的水泥水热化，如不能在第一时间将其完全排出，混凝土的内部的温度显著优于混凝土外部的温度，而这方面的温差情况，很容易出现热胀冷缩的问题。

3.施工前准备工作不完善的影响

施工企业施工之前，应针对施工实际的环境进行认真的勘察。地质情况较差的地质应合理的运用施工技术进行对其的处理，若只为了能够如期完工，忽略了施工前的准备工作，很容易产生沉降的问题，进而致使施工裂缝出现。与此同时，施工的自然环境进行施工，能够正常实行浇筑的工作，然而实际浇筑的状况为混凝土厚度或是密度存在一定的欠缺，如水分和空气等短缺的时候，很容易造成混凝土的内部钢筋存在腐蚀的问题，进而对其坚实度造成直接的影响。

4.安定因素的影响

水泥方面的材料，属于混凝土主要构成的部分。水泥的安定性，主要是指其是都可以达到标准，其可以对混凝土的性能发挥关键的功效。因为水泥的安定性产生的原因，为致使施工裂缝出现的基本因素。

二、大体积混凝土裂缝技术的探析

1.收缩施工裂缝的处理

水泥方面的处理；水利工程中大坝混凝土在实际建设的过程，应针对实际的混凝土的特性，应选择热量较低的水泥，且塑性效果较好、初凝时间较长的水泥。同时，应该针对水泥的成分比例加以有效的说明，尽可能选取能够供应的种类，防止因为水泥的类型过多使得施工工序繁杂。水泥进到施工现场的时候应做好质量方面的控制工作，同时应针对部分水泥加以检测工作，进而使得资源能够有效的进行配置，于施工的初级阶段进行试验。水泥的使用量；在进行配置的时候应尽可能确保水泥的流动的基础上，满足粘聚度的标准。此外，还应该控制水泥实际的使用量和水量，从而确保混凝土可以与浇筑的时候按照企业的要求进行施工。外加剂；外加剂主要以多余的功效对混凝土的质量进行完善，并且结合实际的工程情况，能够看出其存在较多的种类，然后充分的发挥其最大的功效。

2.温差施工裂缝的处理

（1）完善浇筑方案

水利工程实际进行施工的时候，应结合实际工程混凝土施工情况，制定浇筑的方案。一般可分为：斜面、分段和整体分层的方式。现阶段，我国水利工程的施工多会运用斜面分层的方法进行施工。上述三种分层的方式进行对比，浇筑强度非常大的工程适用整体分层的方式进行施工，其余两种分层的方式适用于强度非常小的工程。实际进行施工的过程，应结合实际情况，以及结构建筑的大小，制定适宜的浇筑方案。

（2）提高混凝土密实度

若想从根本上提高混凝土的强密度，需要以混凝土浇灌捣实工作出发，应确保混凝土与浇筑工作后加以捣实工作，确保混凝土可以完全平铺模板然后再进行排水工作，以及排气工作，进而确保混凝土的内部不会产生空气及水分。情况特殊的前提下，应实行反复捣实工作。

（3）制定解决的策略

制定相关的解决措施，以保证施工的温度不会出现过大的浮动。温度非常高的时候，需通过人工的方式进行温度的控制，如冰块、冷水浇筑等。此外，可于水利工程大坝的内部，合理的安装冷水管等相关的设施，针对一期和二期实行冷却的工作。

（4）准确控制拆模的时间

混凝土确保稳定，于后期施工的过程进行拆模。执行拆模的过程中，尽量从根本上将拆模的时间延长。完成拆模的工作后，应通过适宜的策略确保其表面的温度，控制为18℃左右。

3.安定性施工裂缝的处理

安定性裂缝出现的主要原因，因为配制方面的熟料存在一定的问题，如游离氧化钙、游离氧化镁等。所以，混凝土在配料的过程，需要对配料的成分加以检测，避免其出现浪费的情况，进而达到安定性方面的要求。

4.浇筑速度和厚度的处理

水利工程在实际施工的过程，需针对大体积混凝土实行浇筑施工。由此可见，不同浇筑的方式，对于浇筑的强的标准也有一定的差异，制定可行的浇筑方案，以确保浇筑的速度和厚度可以按照方案的内容有效落实。

5.混凝土密度的控制

为确保水利工程的施工，大体积混凝土施工质量得以保证，并控制施工裂缝出现的几率。混凝土实行浇筑时，需要对混凝土实际的密实度加以严格的控制。因此，实际的进行浇筑工作时，需针对混凝土加以捣实方面的施工。施工现场应将混凝土有效的灌注于模板中，同时做好对其的振捣工作，确保混凝土可均衡的分布在模板的所有位置。此外，相关的工作人员需将混凝土，在振捣时应将气体完全排放，从而能从根本上加强混凝土施工的密实度，强化抗裂的能力。

参考文献：

[1]戴新明.大体积混凝土裂缝成因与防治措施[J].山西建筑.2014年07期

[2]周文.施工中混凝土裂缝的控制措施[J].水运工程.2014年02期

[3]刘立新.简析水利施工中大体积混凝土抗裂技术[J].科技展望.2015年04期

第三篇：大体积混凝土裂缝产生原因及防裂措施

大体积混凝土裂缝产生原因及防裂措施

2010-07-22 12:12:41来源：土木工程网收集整理

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1大体积混凝土裂缝形成的原因

裂缝产生的原因可分为两类：一是结构型裂缝，是由外荷载引起的，包括常规结构计算中的主要应力以及其他的结构次应力造成的受力裂缝。二是材料型裂缝，是由非受力变形变化引起的，主要是由温度应力和混凝土的收缩引起的。本文主要探讨材料型裂缝。其中具体原因如下。

1.1温度应力引起裂缝（温度裂缝）目前温度裂缝产生主要原因是由温差造成的。温差可分为以下三种：混凝土浇注初期，产生大量的水化热，由于混凝土是热的不良导体，水化热积聚在混凝土内部不易散发，常使混凝土内部温度上升，而混凝土表面温度为室外环境温度，这就形成了内外温差，这种内外温差在混凝土凝结初期产生的拉应力当超过混凝土抗压强度时，就会导致混凝土裂缝；另外，在拆模前后，表面温度降低很快，造成了温度陡降，也会导致裂缝的产生；当混凝土内部达到最高温度后，热量逐渐散发而达到使用温度或最低温度，它们与最高温度的差值就是内部温差；这三种温差都会产生温度裂缝。在这三种温差中，较为主要是由水化热引起的内外温差。

1.2收缩引起裂缝收缩有很多种，包括干燥收缩、塑性收缩、自身收缩、碳化收缩等等。这里主要介绍干燥收缩和塑性收缩。

1.2.1燥收缩混凝土硬化后，在干燥的环境下，混凝土内部的水分不断向外散失，引起混凝土由外向内的干缩变形裂缝。

1.2.2塑性收缩在水泥活性大、混凝土温度较高，或在水灰比较低的条件下会加剧引起开裂。因为这时混凝土的泌水明显减少，表面蒸发的水分不能及时得到补充，这时混凝土尚处于塑性状态，稍微受到一点拉力，混凝土的表面就会出现分布不均匀的裂缝，出现裂缝以后，混凝土体内的水分蒸发进一步加大，于是裂缝进一步扩展。

2防止裂缝的措施

由以上分析，材料型裂缝主要是由温差和收缩引起，所以为了防止裂缝的产生，就要最大限度的降低温差和减小混凝土的收缩，具体措施如下。

2.1优选原材料

2.1.1水泥由于温差主要是由水化热产生的，所以为了减小温差就要尽量降低水化热，为了降低水化热，要尽量采取早期水化热低的水泥，由于水泥的水化热是矿物成分与细度的函数，要降低水泥的水化热，主要是选择适宜的矿物组成和调整水泥的细度模数，硅酸盐水泥的矿物组成主要有：C3S、C2S、C3A和C4AF，试验表明：水泥中铝酸三钙（C3A）和硅酸三钙（C3S）含量高的，水化热较高，所以，为了减少水泥的水化热，必须降低熟料中C3A和C3S的含量。在施工中一般采用中热硅酸盐水泥和低热矿渣水泥。另外，在不影响水泥活性的情况下，要尽量使水泥的细度适当减小，因为水泥的细度会影响水化热的放热速率，试验表明比表面积每增加100c㎡/g，1d的水化热增加17J/g～21J/g，7d和20d均增加4J/g～12J/g。

2.1.2骨料

①粗骨料尽量扩大粗骨料的粒径，因为粗骨料粒径越大，级配越好，孔隙率越小，总表面积越小，每立方米的用水泥砂浆量和水泥用量就越小，水化热就随之降低，对防止裂缝的产生有利。

②细骨料，宜采用级配良好的中砂和中粗砂，最好用中粗砂，因为其孔隙率小，总表面积小，这样混凝土的用水量和水泥用量就可以减少，水化热就低，裂缝就减少，另一方面，要控制砂子的含泥量，含泥量越大，收缩变形就越大，裂缝就越严重，因此细骨料尽量用干净的中粗沙。

2.1.3加入外加剂加入外加剂后能减小混凝土收缩开裂的机会，外加剂对混凝土收缩开裂性能有以下影响：

①减水剂对混凝土开裂的影响减水剂的主要作用改善混凝土的和易性，降低水灰比，提高混凝土强度或在保持混凝土一定强度时减少水泥用量，而水灰比的降低，水泥用量的减少对防止开裂是十分有利的。

②引气剂对混凝土开裂的影响引气剂在混凝土的应用对改善混凝土的和易性、可泵性、提高混凝土耐久性能十分有利。在一定程度上增大混凝土的抗裂性能。在这里值得注意的是：外加剂不能掺量过大，否则会产生负面影响，在GB8076～1977中规定，掺有外加剂的混凝土，28d的收缩比不得大于135%，即掺有外加剂的混凝土收缩比基准混凝土的收缩不得大于35%。

2.2采用合理的施工方法

2.2.1混凝土的拌制：

①在混凝土拌制过程中，要严格控制原材料计量准确，同时严格控制混凝土出机塌落度。

②要尽量降低混凝土拌合物出机口温度，拌合物可采取以下两种降温措施：一是送冷风对拌和物进行冷却，二是加冰拌合，一般使新拌混凝土的温度控制在6℃左右。

2.2.2混凝土浇注、拆模：

①混凝土浇注过程质量控制浇注过程中要进行振捣方可密实，振捣时间应均匀一致以表面泛浆为宜，间距要均匀，以振捣力波及范围重叠二分之一为宜，浇注完毕后，表面要压实、抹平，以防止表面裂缝。另外，浇注混凝土要求分层浇注，分层流水振捣，同时要保证上层混凝土在下层初凝前结合紧密。避免纵向施工缝、提高结构整体性和抗剪性能。

②浇注时间控制尽量避开在太阳辐射较高的时间浇注，若由于工程需要在夏季施工，则尽量避开正午高温时段，浇注尽量安排在夜间进行。

③混凝土拆模时间控制混凝土在实际温度养护的条件下，强度达到设计强度的75%以上，混凝土中心与表面最低温度控制在25℃以内，预计拆模后混凝土表面温降不超过9℃以上允许拆模。

2.2.3做好表面隔热保护大体积混凝土的温度裂缝，主要是由内外温差过大引起的。混凝土浇注后，由于内部较表面散热快，会形成内外温差，表面收缩受内部约束产生拉应力，但是这种拉应力通常很小，不至于超过混凝土的抗拉强度而产生裂缝。但是如果此时受到冷空气的袭击，或者过分通风散热，使表面温度降温过大就很容易导致裂缝的产生，所以在混凝土在拆模后，特别是低温季节，在拆模后立即采取表面保护。防止表面降温过大，引起裂缝。另外，当日平均气温在2～3d内连续下降不小于6～8℃时，28d龄期内混凝土表面必须进行表面保护。

2.2.4养护混凝土浇注完毕后，应及时洒水养护以保持混凝土表面经常湿润，这样既减少外界高温倒罐，又防止干缩裂缝的发生，促进混凝土强度的稳定增长。一般在浇注完毕后12～18h内立即开始养护，连续养护时间不少于28d或设计龄期。

2.2.5通水冷却若是在高温季节施工，则要在初期采用通制冷水来降低混凝土最高温度峰值，但注意，通水时间不能过长，因为时间过长会造成降温幅度过大而引起较大的温度应力。为了削减内外温差，还应在夏末秋初进行中期通水冷却，中期通水一般采用河水，通水历时两个月左右。后期通水是使混凝土柱状块达到接缝灌浆的必要措施，一般采用通河水和通制冷水相结合的方案。

3结束语

大体积混凝土的开裂是目前学者和工程界关注的一个重要问题，通过以上分析可知，大体积混凝土的材料型裂缝主要是由温度应力和混凝土的收缩引起的，笔者认为精心选择原材料，并在施工中采用合理的方法，能有效的防止裂缝的发生。

第四篇：大体积混凝土裂缝产生原因及防裂措施综述

大体积混凝土裂缝产生原因及防裂措施综述

论文上传：tracy116 留言 论文作者：龚爱民 您是本文第 1232 位读者

摘要：本文分析了大体积混凝土产生裂缝的原因；概括介绍了防止裂缝发生的措施，可在工程实践中参考应用。

关键词：大体积混凝土 裂缝 防裂措施 前言

近年来，随着国民经济和建筑技术的发展，建筑规模不断扩大，大型现代化技术设施或构筑物不断增多，而混凝土结构以其材料廉价物美、施工方便、承载力大、可装饰强的特点，日益受到人们的欢迎，于是大体积混凝土逐渐成为构成大型设施或构筑物主体的重要组成部分。所谓大体积混凝土，一般理解为尺寸较大的混凝土，美国混凝土学会给出了大体积混凝土的定义：任何现浇混凝土，其尺寸达到必须解决水化热及随之引起的体积变形问题，以最大限度的减少开裂影响的，即称为大体积混凝土。这就提出了大体积混凝土开裂的问题，开裂问题是在工程建设中带有一定普遍性的技术问题，裂缝一旦形成，特别是基础贯穿裂缝出现在重要的结构部位，危害极大，它会降低结构的耐久性，削弱构件的承载力，同时会可能危害到建筑物的安全使用。所以如何采取有效措施防止大体积混凝土的开裂，是一个值得关注的问题。大体积混凝土裂缝形成的原因

裂缝产生的原因可分为两类：一是结构型裂缝，是由外荷载引起的，包括常规结构计算中的主要应力以及其他的结构次应力造成的受力裂缝。二是材料型裂缝，是由非受力变形变化引起的，主要是由温度应力和混凝土的收缩引起的。本文主要探讨材料型裂缝。其中具体原因如下。

2.1 温度应力引起裂缝（温度裂缝）

目前温度裂缝产生主要原因是由温差造成的。温差可分为以下三种：混凝土浇注初期，产生大量的水化热，由于混凝土是热的不良导体，水化热积聚在混凝土内部不易散发，常使混凝土内部温度上升，而混凝土表面温度为室外环境温度，这就形成了内外温差，这种内外温差在混凝土凝结初期产生的拉应力当超过混凝土抗压强度时，就会导致混凝土裂缝；另外，在拆模前后，表面温度降低很快，造成了温度陡降，也会导致裂缝的产生；当混凝土内部达到最高温度后，热量逐渐散发而达到使用温度或最低温度，它们与最高温度的差值就是内部温差；这三种温差都会产生温度裂缝。在这三种温差中，较为主要是由水化热引起的内外温差。

2.2 收缩引起裂缝

收缩有很多种，包括干燥收缩、塑性收缩、自身收缩、碳化收缩等等。这里主要介绍干燥收缩和塑性收缩。2.2.1 干燥收缩

混凝土硬化后，在干燥的环境下，混凝土内部的水分不断向外散失，引起混凝土由外向内的干缩变形裂缝。2.2.2 塑性收缩

在水泥活性大、混凝土温度较高，或在水灰比较低的条件下会加剧引起开裂。因为这时混凝土的泌水明显减少，表面蒸发的水分不能及时得到补充，这时混凝土尚处于塑性状态，稍微受到一点拉力，混凝土的表面就会出现分布不均匀的裂缝，出现裂缝以后，混凝土体内的水分蒸发进一步加大，于是裂缝进一步扩展。3 防止裂缝的措施

由以上分析，材料型裂缝主要是由温差和收缩引起，所以为了防止裂缝的产生，就要最大限度的降低温差和减小混凝土的收缩，具体措施如下。3.1 优选原材料 3.1.1 水泥

由于温差主要是由水化热产生的，所以为了减小温差就要尽量降低水化热，为了降低水化热，要尽量采取早期水化热低的水泥，由于水泥的水化热是矿物成分与细度的函数，要降低水泥的水化热，主要是选择适宜的矿物组成和调整水泥的细度模数，硅酸盐水泥的矿物组成主要有：C3S、C2S、C3A和C4AF，试验表明：水泥中铝酸三钙（C3A）和硅酸三钙（C3S）含量高的，水化热较高，所以，为了减少水泥的水化热，必须降低熟料中C3A和 C3S的含量。在施工中一般采用中热硅酸盐水泥和低热矿渣水泥。另外，在不影响水泥活性的情况下，要尽量使水泥的细度适当减小，因为水泥的细度会影响水化热的放热速率，试验表明比表面积每增加100cm2/g，1d的水化热增加17J/g～21 J/g，7d和20d均增加4 J/g～12 J/g。3.1.2 掺加粉煤灰

为了减少水泥用量，降低水化热并提高和易性，我们可以把部分水泥用粉煤灰代替，掺入粉煤灰主要有以下作用：①由于粉煤灰中含有大量的硅、铝氧化物，其中二氧化硅含量40%～60%，三氧化二铝含量17%～35%，这些硅铝氧化物能够与水泥的水化产物进行二次反应，是其活性的来源，可以取代部分水泥，从而减少水泥用量，降低混凝土的热胀；②由于粉煤灰颗粒较细，能够参加二次反应的界面相应增加，在混凝土中分散更加均匀；③同时，粉煤灰的火山灰反应进一步改善了混凝土内部的孔结构，使混凝土中总的孔隙率降低，孔结构进一步的细化，分布更加合理，使硬化后的混凝土更加致密，相应收缩值也减少。

值得一提的是：由于粉煤灰的比重较水泥小，混凝土振捣时比重小的粉煤灰容易浮在混凝土的表面，使上部混凝土中的掺合料较多，强度较低，表面容易产生塑性收缩裂缝。因此，粉煤灰的掺量不宜过多，在工程中我们应根据具体情况确定粉煤灰的掺量。

3.1.3 骨料

（1）（1）粗骨料

尽量扩大粗骨料的粒径，因为粗骨料粒径越大，级配越好，孔隙率越小，总表面积越小，每立方米的用水泥砂浆量和水泥用量就越小，水化热就随之降低，对防止裂缝的产生有利。（2）（2）细骨料

宜采用级配良好的中砂和中粗砂，最好用中粗砂，因为其孔隙率小，总表面积小，这样混凝土的用水量和水泥用量就可以减少，水化热就低，裂缝就减少，另一方面，要控制砂子的含泥量，含泥量越大，收缩变形就越大，裂缝就越严重，因此细骨料尽量用干净的中粗沙。3.1.4 加入外加剂

加入外加剂后能减小混凝土收缩开裂的机会，外加剂对混凝土收缩开裂性能有以下影响：

（1）（1）减水剂对混凝土开裂的影响 减水剂的主要作用改善混凝土的和易性，降低水灰比，提高混凝土强度或在保持混凝土一定强度时减少水泥用量，而水灰比的降低，水泥用量的减少对防止开裂是十分有利的。（2）（2）缓凝剂对混凝土开裂的影响

缓凝剂的作用一是延缓混凝土放热峰值出现的时间，由于混凝土的强度会随龄期的增长而增大，所以等放热峰值出现时，混凝土强度也增大了，从而减小裂缝出现的机率，二是改善和易性，减少运输过程中的塌落度损失。

（3）（3）引气剂对混凝土开裂的影响

引气剂在混凝土的应用对改善混凝土的和易性、可泵性、提高混凝土耐久性能十分有利。在一定程度上增大混凝土的抗裂性能。在这里值得注意的是：外加剂不能掺量过大，否则会产生负面影响，在GB8076～1977中规定，掺有外加剂的混凝土，28d的收缩比不得大于135%，即掺有外加剂的混凝土收缩比基准混凝土的收缩不得大于35%。3.2 采用合理的施工方法 3.2.1 混凝土的拌制

（1）（1）在混凝土拌制过程中，要严格控制原材料计量准确，同时严格控制混凝土出机塌落度。

（2）（2）要尽量降低混凝土拌合物出机口温度，拌合物可采取以下两种降温措施：一是送冷风对拌和物进行冷却，二是加冰拌合，一般使新拌混凝土的温度控制在6℃左右。

3.2.2 混凝土浇注、拆模

（1）（1）混凝土浇注过程质量控制 浇注过程中要进行振捣方可密实，振捣时间应均匀一致以表面泛浆为宜，间距要均匀，以振捣力波及范围重叠二分之一为宜，浇注完毕后，表面要压实、抹平，以防止表面裂缝。另外，浇注混凝土要求分层浇注，分层流水振捣，同时要保证上层混凝土在下层初凝前结合紧密。避免纵向施工缝、提高结构整体性和抗剪性能。

（2）（2）浇注时间控制

尽量避开在太阳辐射较高的时间浇注，若由于工程需要在夏季施工，则尽量避开正午高温时段，浇注尽量安排在夜间进行。（3）（3）混凝土拆模时间控制 混凝土在实际温度养护的条件下，强度达到设计强度的75%以上，混凝土中心与表面最低温度控制在25℃以内，预计拆模后混凝土表面温降不超过9℃以上允许拆模。3.2.3 做好表面隔热保护

大体积混凝土的温度裂缝，主要是由内外温差过大引起的。混凝土浇注后，由于内部较表面散热快，会形成内外温差，表面收缩受内部约束产生拉应力，但是这种拉应力通常很小，不至于超过混凝土的抗拉强度而产生裂缝。但是如果此时受到冷空气的袭击，或者过分通风散热，使表面温度降温过大就很容易导致裂缝的产生，所以在混凝土在拆模后，特别是低温季节，在拆模后立即采取表面保护。防止表面降温过大，引起裂缝。另外，当日平均气温在2～3d内连续下降不小于6～8℃时，28d龄期内混凝土表面必须进行表面保护。3.2.4 养护

混凝土浇注完毕后，应及时洒水养护以保持混凝土表面经常湿润，这样既减少外界高温倒罐，又防止干缩裂缝的发生，促进混凝土强度的稳定增长。一般在浇注完毕后12～18h内立即开始养护，连续养护时间不少于28d或设计龄期。3.2.5 通水冷却

若是在高温季节施工，则要在初期采用通制冷水来降低混凝土最高温度峰值，但注意，通水时间不能过长，因为时间过长会造成降温幅度过大而引起较大的温度应力。为了削减内外温差，还应在夏末秋初进行中期通水冷却，中期通水一般采用河水，通水历时两个月左右。后期通水是使混凝土柱状块达到接缝灌浆的必要措施，一般采用通河水和通制冷水相结合的方案。4 结语

大体积混凝土的开裂是目前学者和工程界关注的一个重要问题，通过以上分析可知，大体积混凝土的材料型裂缝主要是由温度应力和混凝土的收缩引起的，笔者认为精心选择原材料，并在施工中采用合理的方法，能有效的防止裂缝的发生。[参考文献] [1] 龚召熊：水工混凝土的温控与防裂.北京：中国水利水电出版社，1999 [2] 戴镇潮：大体积混凝土的防裂.混凝土，2001，（9）：10 [3] 覃维祖：混凝土的收缩、开裂及其评价与防治.混凝土，2001，（7）：3 [4] 迟陪云：大体积混凝土开裂的起因及防裂措施.混凝土，2001，（12）：31 [5] 康方中：浅谈现浇商品混凝土楼板变形裂缝的成因和防治.混凝土，2003，（5）：18 [6] 段 峥：现浇大体积混凝土裂缝的成因与防治.混凝土，2003，（5）：48 [7] 尤启俊：外加剂对混凝土收缩抗裂性能的影响.混凝土,2004，（9）：

32、33

第五篇：新规范混凝土梁裂缝控制验算计算书

结构构件计算书

裂缝控制验算计算书

项目名称_____________日 期_____________ 设 计 者_____________校 对 者_____________

一、构件编号: L-1

二、示意图

三、依据规范: 《混凝土结构设计规范》(GB 50010-2010)

四、计算信息 1.几何参数

截面类型 T形

截面宽

b=400mm 截面高

h=1200mm 受压翼缘宽 bf'=1000mm 受压翼缘高 hf'=120mm 2.材料信息

混凝土等级 C30 f2tk=2.01N/mm

钢筋种类 HRB400 E

2s=200000.00N/mm

钢筋类型 带肋钢筋

纵筋相对粘结特性系数 νi=1.000 纵筋根数、直径: 第1种纵向钢筋:8f25 纵筋实配面积 A2s=3927mm 3.计算信息

受弯 αcr=1.90 受拉钢筋合力点至近边距离 as=60mm 混凝土保护层厚度 c=30mm 最大裂缝宽度限值 ωlim=0.300mm 4.荷载信息

荷载效应准永久组合计算的弯矩值 Mq=900.000kN*m

五、计算过程

1.计算有效受拉混凝土截面面积Ate

Ate=0.5*b*h =0.5*400*1200

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结构构件计算书

=240000mm2

2.计算纵向钢筋配筋率ρte

ρte=As/Ate

=3927/240000 =0.016 3.计算受拉区纵向钢筋的等效直径deq

d2eq=Σnidi/Σniνidi

=(8*252)/(8*25*1.000)=25.000mm 4.计算构件受拉区纵向钢筋的应力σs

h0=h-as =1200-60 =1140mm σs=1000000*Mq/(0.87*As*h0)=1000000*900.000/(0.87*3927*1140)=231.078N/mm2

5.计算裂缝间纵向受拉钢筋应变不均匀系数ψ

ψ=1.1-(0.65*ftk/(ρte*σs))=1.1-(0.65*2.010/(0.016*231.078))=0.754 6.计算最大裂缝宽度ωmax

ωmax=αcr*ψ*σs/Es(1.9*c+(0.08*deq/ρte))=1.900*0.754*231.078/200000.000*(1.9*30.000+(0.08*25.000/0.016))=0.297mm ωmax=0.297mm<=ωlim=0.300mm,满足要求!

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