1、第一章、混凝土裂縫產生的原因第一章、混凝土裂縫產生的原因1.1、混凝土結構開裂的原因很多，但歸納起來有兩類：變形引起的裂縫和受力（荷載）引起的裂縫。根據工程實踐統計有80%的混凝土裂縫屬于變形變化裂縫。1.2、變形作用包括溫度（水化熱、氣溫、太陽輻射、生產熱等）；濕度（自身收縮、失水干縮、碳化收縮、縮性收縮等）；地基變形（地基不均勻沉降、膨脹地基、濕陷地基等）。變形裂縫其實也是混凝土內部應力導致開裂，起因是結構首先要求變形，當變形得不到滿足才引起應力，應力超過混凝土抗拉強度才會開裂。1.3、大體積混凝土釋放的水化熱，會產生較大的溫度變化和收縮作用，由此而產生的溫度和收縮應力，是導致混凝土出現裂

2、縫的主要原因。從而影響基礎的整體性、耐久性和使用功能。因此，控制混凝土澆筑塊體因水泥水化熱引起的溫升、混凝土澆筑塊體的里外溫差及降溫速度，防止混凝土出現有害的溫度裂縫是施工技術的關鍵問題。 第二章、大體積混凝土裂縫控制施工計算第二章、大體積混凝土裂縫控制施工計算第一節、自約束裂縫控制計算第一節、自約束裂縫控制計算澆筑大體積混凝土時，由于水化熱的作用，中心溫度高，與外界接觸的表面溫度低，當混凝土表面受外界氣溫影響急劇冷卻收縮時，外部混凝土質點與混凝土內部各質點之間相互約束，使表面產生拉應力，內部降溫慢受到自約束產生壓應力。設溫度呈對稱拋物線分布，則由于溫差產生的最大拉應力和壓應力可由下式計算；

3、第二節、混凝土外約束裂縫計算第二節、混凝土外約束裂縫計算 大體積混凝土結構澆筑后，由于水泥水化熱使混凝土溫度升高，體積膨脹，達到峰值后（約35d）將持續一段時間，因內部溫度慢慢要與外界氣溫相平衡，以后溫度將逐漸下降，從表面開始慢慢深入到內部，此時混凝土已基本結硬，彈性模量很大，降溫時當溫度收縮變形受到外部邊界條件的約束，將引起較大的溫度應力。一般混凝土內部溫升值愈大，降溫值也愈大，產生的拉應力也愈大，如通過施工計算后采取措施控制過大的降溫收縮應力的出現，即可控制裂縫的發生。外約束裂縫控制的施工計算按不同時間和要求，分以下兩個階段進行。 2.2.1混凝土澆筑前裂縫控制施工計算混凝土澆筑前裂縫控制

4、施工計算 在大體積混凝土澆筑前，根據施工擬采取的施工方法、裂縫控制技術措施和已知施工條件，先計算混凝土的最大水泥水化熱溫升值、收縮變形值、收縮當量溫差和彈性模量，然后通過計算，估量混凝土澆筑后可能產生的最大溫度收縮應力，如小于混凝土的抗拉強度，則表示所采取的裂縫控制技術措施，能有效地控制裂縫的出現；如超過混凝土的允許抗拉強度，則應采取調整混凝土的澆筑溫度，減低水化熱溫升值，降低內外溫差，改善施工操作工藝和性能，提高混凝土極限拉伸強度或改善約束技術措施，重新進行計算，直至計算的降溫收縮應力，在允許范圍以內為止，以達到預防溫度收縮裂縫出現的目的。計算步驟如下：第二節、混凝土外約束裂縫計算第二節、混

5、凝土外約束裂縫計算 2.2.1.1混凝土的絕熱溫升混凝土的絕熱溫升水泥水化過程中，放出熱量稱為水化熱。當結構截面尺寸小，熱量散失快，水化熱可不考慮。但對大體積混凝土，混凝土在凝固過程中聚積在內部熱量散失很慢，常使溫度峰值很高。而當混凝土內部冷卻時就會收縮，從而在混凝土內部產生拉應力。假若超過混凝土的極限抗拉強度時，就可能在內部裂縫，而這些內部裂縫又可能與表面干縮裂縫聯通，從而造成滲漏甚至破壞，所以對大體積混凝土的水化熱問題給予高度重視。mc每立方米水泥用量（kg/m3）Q 每千克膠凝材料水化熱量（J/kg）C 混凝土的比熱0.841.05kj/kgk 一般取0.96混凝土的密度kg/m3e 常

6、數 2.718m 與水泥品種比表面、澆搗時溫度有關的經驗系數。澆筑溫度35取0.428t 混凝土齡期（d）第二節、混凝土外約束裂縫計算第二節、混凝土外約束裂縫計算 2.2.1.2混凝土水化熱調整溫升混凝土水化熱調整溫升Tmax=T0+T(T)Tmax混凝土內部中心最高溫度T0混凝土入模溫度T(T)在t齡期時混凝土的絕熱溫升混凝土降溫系數= Tm/ Tn；Tm混凝土實際溫升、Tn混凝土的最終絕熱溫升值。反應器基礎工程實例反應器基礎工程實例反應器基礎配合比設計報告序號名稱規格型號產地材料用量（kg/m3）比例1水泥PO42.5R廣東塔牌L083329112砂(干料)中砂細度模數2.9惠州7612.

7、623石子（干料）花崗巖531.5mm大亞灣鴻發10523.624水1550.535減水劑HX-XP聚羧酸緩凝高效減水劑惠州宏翔9.30.036粉煤灰級大亞灣國華440.157粒化高爐礦渣粉S95遷安市九江680.23水膠比0.38坍落度120160砂率%42水泥漿量30%砂含水率為6%，石子含水率均為1.5%反應器基礎工程實例反應器基礎工程實例水泥水化熱計算：水泥水化熱計算： 水泥水化熱總量計算水泥水化熱總量計算=4（7354-3314）=391kj/kg反應器基礎工程實例反應器基礎工程實例膠凝材料水化熱總量計算膠凝材料水化熱總量計算根據配合比可知K=0.96+0.93-1=0.89Q=0.

8、89391 kj/kg=348反應器基礎工程實例反應器基礎工程實例絕熱狀態下混凝土的水化熱絕熱升溫值為：絕熱狀態下混凝土的水化熱絕熱升溫值為： )1 ()(mtcteCQmTCQmTcmax )(tT澆完一段時間t，混凝土的絕熱升溫值；maxT混凝土的最大水化熱絕熱升溫值，即最終升溫值； cmQcm每立方米混凝土膠凝材料用量，403kg/m3；膠凝材料水化熱總量(kj/kg); 348 kj/kg混凝土比熱在0.841.05之間，一般取0.96混凝土質量密度： 2380 kg/m3；e常數，e =2.718與水泥品種比表面、澆搗時溫度以及有關的經驗系數，一般取m=0.20.4；查表得（m=0.

9、363）反應器基礎工程實例反應器基礎工程實例絕熱狀態下混凝土的水化熱絕熱升溫值為：絕熱狀態下混凝土的水化熱絕熱升溫值為： 1-e-m3=0.662(3天)1-e-m6=0.886(6天)1-e-m9=0.962(9天)CQmTcmax= (403x348)/0.96x2380=61.38T(3)=mcQ(1-e-mt)/C=61.380.662=40.63T(6)=mcQ(1-e-mt)/C=61.380.886=54.38T(9)=mcQ(1-e-mt)/C=61.380.962=59.05混凝土調整溫升為混凝土調整溫升為Tmax=T0+T(T)Tmax混凝土內部中心最高溫度T0混凝土入模溫

10、度T(T)在t齡期時混凝土的絕熱溫升混凝土降溫系數= Tm/ Tn；Tm混凝土實際溫升、Tn混凝土的最終絕熱溫升值。T (3d)=20+40.630.74=50.1T (6d)=20+54.380.73=59.7T (9d)=20+59.050.72=62.5第二節、混凝土外約束裂縫計算第二節、混凝土外約束裂縫計算2.2.1.32.2.1.3混凝土收縮值與收縮當量溫差計算混凝土收縮值與收縮當量溫差計算（1）混凝土收縮值標準狀態下混凝土的最終收縮量0y =3.2410-4非標準狀態下混凝土任意齡期的收縮變形值為：ntyymmmet 2101. 00)1 ()(2.2.1.3混凝土收縮值與收縮當量

11、溫差計算混凝土收縮值與收縮當量溫差計算ntyymmmet 2101. 00) 1 ( ) (（2）收縮當量溫差計算混凝土收縮當量溫差是將混凝土干燥收縮與自身收縮產生的變形值，換算或相當 于引起等量變形所需要的溫度，以便按溫差計算溫度應力。混凝土的收縮變形換成當量溫差按下式計算。式中 Ty（t） 任意齡期（d）混凝土收縮當量溫差（），負號表示降溫； 各齡期（d）混凝土的收縮相對變形值； 混凝土的線膨脹系數，取1.010-5。2.2.1.3混凝土收縮值與收縮當量溫差計算混凝土收縮值與收縮當量溫差計算反應器基礎工程實例M1：水泥品種修正系數，普通水泥取1.0； M2：水泥細度修正系數：細度模數為37

12、0m2/kg取1.13M3：水灰比修正系數：水灰比為0.38取1.0；M4：膠漿量修正系數：估算一般為（水全部重量+膠凝材料全部重量+砂子重量的30%）混凝土重量。膠漿量：（155+291+76130%）238030%，查表取M4=1.45；M5：養護條件修正系數：三天取1.09；六天取1.04;9天取0.96M6：環境相對濕度修正系數，按60%計算；取0.88；M7：構件尺寸修正系數：水力半徑的倒數（），為構件的截面周長（L）除以截面積（A）；基礎半徑5.5m；則周長為2*3.14*5.5=34.54m；面積為3.14*5.52=94.98m2；水力半徑的倒數=L/A=34.54/94.98

13、=0.36 取1.22.2.1.3混凝土收縮值與收縮當量溫差計算混凝土收縮值與收縮當量溫差計算反應器基礎工程實例M8：配筋率修正系數：鋼筋的彈性模量鋼筋的截面積（混凝土的彈性模量混凝 土的截面積）根據可知=EaAa/EbAb=2.1x105x(1357+35676+47590+9671+104475)/2.8x104x7820000=0.2查表取M8取0.61 M9：減水劑修正系數，取1.3 M10：粉煤灰摻量系數（指粉煤灰摻合料重量占膠凝材料總重的百分數），取0.93 M11：礦粉摻量系數，取1.01(3)=0.13610-4（6）=0.2610-4 （9）=0.410-4混凝土收縮當量溫差

14、混凝土收縮當量溫差Ty(3) =-y(3)/=-0.136*10-4/1.0*10-5=-1.36Ty(6) =-y(6)/=-0.26*10-4/1.0*10-5=-2.6Ty(9) =-y(9)/=-0.4*10-4/1.0*10-5=-42.2.1.4各齡期混凝土彈性模量計算各齡期混凝土彈性模量計算混凝土的彈性模量是表示材料彈性性質的系數，反映瞬時荷載作用下的應力應變性質。根據試驗，混凝土的彈性模量隨著混凝土抗壓強度和密度的增加而加大，亦即混凝土的彈性模量隨混凝土澆筑后齡期的增加而加大，隨齡期不同而變化。各齡期混凝土的彈性模量按下式計算：式中 E（t）混凝土從澆筑后至計算時的彈性模量（N

15、/mm2）, 計算溫度應力時，一般取平均值；EC混凝土的最終彈性模量（N/mm2）；可按下表取用2.2.1.4各齡期混凝土彈性模量計算各齡期混凝土彈性模量計算反應器基礎工程實例cE混凝土彈性模量混凝土彈性模量：混凝土最終彈性模量（N/mm2），可近似取28d的彈性模量，根據大體積混凝土規范第25頁表B.3.1可取3.15104N/mm2E(3)= EC(1-e-0.09t)=3.15104(1- e-0.09*3)=0.745*104 4N/mm2E(6)= EC(1-e-0.09t)= 3.15104(1- e-0.09*6)=1.31*104 4N/mm2E(9)= EC(1-e-0.09

16、t)= 3.15104(1- e-0.09*9)=1.75*104 4N/mm22.2.1.5計算混凝土的溫度收縮應力計算混凝土的溫度收縮應力大體積混凝土基礎或結構（厚度大于1m）貫穿性或深進裂縫，主要是由于平均降溫差和收縮差引起過大的溫度收縮應力而造成的。混凝土因外約束引起的溫度（包括收縮）應力（二維時），一般用約束系數法來計算約束應力，按以下簡化公式計算：RSTEtct)()(1htytTTTTT)()(032ht ytTTTTT) () (032 混凝土的線膨脹系數，取1.010-5。 混凝土的最大綜合溫差絕對值，如為降溫取負值；當大體積混凝土基礎長期裸露在室外，且未回填土時， 值按混凝

17、土水化熱最高溫升值（包括入模溫度）與當月平均最低溫度之差進行計算；計算結果為負值，則表示降溫；T0混凝土入模溫度Tt時間t，混凝土的絕熱溫升值按Ty（t）混凝土收縮當量溫差Th混凝土澆筑完后達到穩定時的溫度，一般根據歷年氣象資料取當年平均氣溫S（t）混凝土徐變影響的松弛系數（建筑施工計算手冊表11-17）：0.186（3天）；0.208（6天）；0.214（10天）R混凝土的外約束系數，當為巖石地基時，R=1;當為可滑動墊層時，R=0,一般土地基取0.250.5v：混凝土的泊松比，取0.152.2.1.5計算混凝土的溫度收縮應力計算混凝土的溫度收縮應力反應器基礎工程實例)(tT)(tyThT混

18、凝土最大綜合溫差混凝土最大綜合溫差T0：混凝土入模溫度，由計算，為20 ：混凝土水化熱絕熱溫升值，取以上計算結果為50.1（3天）、59.7（6天）、62.5（9天）； ：混凝土收縮當量溫差，取3.1.53.1.5條款的計算結果為-1.36（3天）；-2.6（6天）；-4（9天）：本地區四月份平均氣溫22T(3)=T0+2T(t)/3+ Ty(3)- Th=20+250.1/3-1.36-22=30.04T(6)=T0+2T(t)/3+ Ty(6)- Th=20+259.7/3-2.6-22=35.2T(9)=T0+2T(t)/3+ Ty(9)- Th=20+262.5/3-4-22=35.7

19、2.2.1.5計算混凝土的溫度收縮應力計算混凝土的溫度收縮應力反應器基礎工程實例)(tET混凝土的溫度收縮應力混凝土的溫度收縮應力：混凝土從澆筑后至計算時的彈性模量（N/mm2），取3.1.63.1.6條款計算結果：0.745104 N/2（3天）；1.31104 N/2（6天）；1.75104 N/2（9天）； ：混凝土線膨脹系數，1.010-5：混凝土的最大綜合溫度差，取計算結果：30.04（3天）；35.2（6天）；35.7 （9天）； v：混凝土的泊松比，取0.15 S（t）：混凝土徐變影響的松弛系數（建筑施工計算手冊表11-17）：0.186（3天）；0.208（6天）；0.214（

20、10天） R：混凝土外約束系數R=1（巖石地基）； 混凝土在第N天的降溫收縮應力為:(3) =（-0.7451041.010-530.04）（1-0.15）0.1861=-0.49 N/mm2(6) =（-1.311041.010-535.2）（1-0.15）0.2081 =-1.23 N/mm2(9) =（-1.751041.010-535.7）（1-0.15）0.2141 =-1.57 N/mm22.2.1.6混凝土的抗拉強度混凝土的抗拉強度ftk（t）混凝土齡期為t時的抗拉強度標準值（N/mm2） ftk混凝土抗拉強度標準值（N/mm2） r系數，應根據所用混凝土試驗確定，當無試驗數據時

21、，可取0.3（6）混凝土的抗裂性能判斷2.2.1.6混凝土的抗拉強度混凝土的抗拉強度Ftk（3d）=2.2（1-2.718-0.33）=1.31 N/mm2Ftk（6d）=2.2（1-2.718-0.36）=1.84 N/mm2Ftk（9d）=2.2（1-2.718-0.39）=2.05 N/mm2反應器基礎工程實例混凝土抗拉強度 混凝土防裂性能判斷 (3)= -0.49 N/mm21.13Ftk（3d）1.15=1.29 滿足要求(6)= -1.23 N/mm21.13Ftk（6d）1.15=1.81滿足要求(9)=-1.57 N/mm21.13Ftk（9d）1.15=2.01滿足要求2.2

22、.2混凝土澆筑后裂縫控制施工計算混凝土澆筑后裂縫控制施工計算大體積混凝土澆筑后，根據實測溫度值和繪制的溫度升降曲線，分別計算各降溫階段產生的混凝土溫度收縮拉應力，其累計總拉應力值，如不超過同期齡的混凝土抗拉強度，則表示所采取的防裂措施能有效地控制預防裂縫的出現，不致于引起結構的貫穿性裂縫；如超過該階段時的混凝土抗拉強度，則應采取加強養護和保溫（如覆蓋保溫材料、及時回填土等）措施，使緩慢降溫和收縮，提高齡期混凝土的抗拉強度、彈性模量發揮徐變特性等，以控制裂縫的出現，計算步驟和方法如下：2.2.2.1求混凝土實際最高溫升值根據各齡期的實際溫升后的降溫值及升降溫曲線，按下式求各齡期實際水化熱最高溫升

23、值：Td=Tn-ToTd各齡期混凝土實際水化熱最高溫升值Tn各齡期實測溫度值To混凝土入模溫度2.2.2.2計算混凝土水化熱平均溫度結構裂縫主要是由降溫和收縮引起的，任意降溫差（水化熱溫差加上收縮當量溫差）均可分解為平均降溫差和非均勻降溫差；前者引起外約束，是導致產生貫穿性裂縫主要原因；后者引起自身約束，導致產生表面裂縫。因此，重要的是控制好兩者的降溫差，減少和避免裂縫的開展。非均勻降溫差一般都采取控制混凝土內外溫差在2030以內。在一般情況下，現澆大體積混凝土在升溫階段出現裂縫的可能性較小，在降溫階段，如平均降溫差較大，則早期出現裂縫的可能性較大。在施工階段早期降溫主要是水化熱降溫（包括少量

24、的混凝土收縮）其水化熱平均溫度可按下式計算2.2.2混凝土澆筑后裂縫控制施工計算混凝土澆筑后裂縫控制施工計算Tt（t）= T1+2/3T4= T1+2/3（T2-T1）Tt（t）各齡期混凝土的綜合溫差T1 保溫養護下混凝土表面溫度T2 實測基礎中心最高溫度2.2.2.3計算混凝土截面上任意深度的溫度Ty截面上任意深度的溫度d基礎或結構的厚度y基礎截面上任意一點離開中心軸的距離T1、T4符號意義同上2.2.2.4計算各齡期混凝土收縮變形值、收縮當量溫差及彈性模量計算方法同上2.2.2.5計算各齡期混凝土的綜合溫差及總溫差T（t）= Tx（t）+ Ty（t）T（t）各齡期混凝土的綜合溫差Tx（t）

25、各齡期水化熱平均溫差Ty（t）各齡期混凝土收縮當量溫差總溫差為混凝土各齡期綜合溫差之和2.2.2混凝土澆筑后裂縫控制施工計算混凝土澆筑后裂縫控制施工計算2.2.2.6計算最大溫度應力值第三節、第三節、基礎側面及基礎頂面混凝土采用保溫材料，保溫厚度計算：基礎側面及基礎頂面混凝土采用保溫材料，保溫厚度計算：式中：保溫材料所需厚度；h:結構厚度（m）；i：保溫材料的導熱系數（W/m.k）；草簾子為0.14o：混凝土導熱系數，取2.3 W/m.k；Tmax：混凝土中心最高溫度（）； Tb：混凝土表面溫度（）；Tq：混凝土澆筑后3-5d空氣平均溫度，取22；計算時可取Tb- Tq=1520；Tmax-T

26、b=20250.5：指中心溫度向邊界散熱的距離，為結構厚度的一半；K：傳熱系數的修正值，即透風系數。對易于透風的保溫材料組成的取2.6或3.0；對不易透風的保溫材料組成取1.3或1.5；對混凝土表面用一層不易透風材料，上面再用容易透風的保溫材料組成，取2.0。第三章、大體積混凝土控制溫度和收縮裂縫的技術措施第三章、大體積混凝土控制溫度和收縮裂縫的技術措施 為了有效地控制有害裂縫的出現和發展，必須從控制混凝土的水化升溫、延緩降溫速率、減小混凝土收縮、提高混凝土的極限拉伸強度、改善約束條件和設計構造等方面全面考慮，結合實際采取措施。3.1降低水泥水化熱和變形 3.1.1選用低水化熱或中水化熱的水泥

27、品種配制混凝土，如礦渣硅酸鹽水泥、火山灰質硅酸鹽水泥、粉煤灰水泥、復合水泥等。（3d水化熱不大于240kj/kg；7d水化熱不大于270kj/kg）3.1.2充分利用混凝土的后期強度，減少每立方米混凝土中水泥用量。根據試驗每增減 10kg 水泥，其水化熱將使混凝土的溫度相應升降 1。 3.1.3使用粗骨料，盡量選用粒徑較大、級配良好的粗細骨料（砂率控制在38%42%）；控制砂石含泥量；摻加粉煤灰、礦渣等摻合料（摻合料的總量不大于混凝土中膠凝材料用量的50%）或摻加相應的減水劑、緩凝劑，改善和易性、降低水灰比（水灰比不大于0.5），以達到減少水泥用量、降低水化熱的目的。 3.1.4在基礎內部預埋

28、冷卻水管，通入循環冷卻水，強制降低混凝土水化熱溫度。 3.1.5在厚大無筋或少筋的大體積混凝土中，摻加總量不超過 20%的大石塊，減少混凝土的用量，以達到節省水泥和降低水化熱的目的。 3.1.6在拌合混凝土時，還可摻入適量的微膨脹劑或膨脹水泥，使混凝土得到補償收縮，減少混凝土的溫度應力。第三章、大體積混凝土控制溫度和收縮裂縫的技術措施第三章、大體積混凝土控制溫度和收縮裂縫的技術措施 3.1.7改善配筋。為了保證每個澆筑層上下均有溫度筋，可建議設計人員將分布筋做適當調整。溫度筋宜分布細密，一般用8 鋼筋，雙向配筋，間距15cm。這樣可以增強抵抗溫度應力的能力。上層鋼筋的綁扎，應在澆筑完下層混凝土

29、之后進行。 3.1.8.設置后澆縫。當大體積混凝土平面尺寸過大時，可以適當設置后澆縫，以減小外應力和溫度應力；同時也有利于散熱，降低混凝土的內部溫度。3.2.降低混凝土溫度差 3.2.1選擇較適宜的氣溫澆筑大體積混凝土，盡量避開炎熱天氣澆筑混凝土。夏季可采用低溫水或冰水攪拌混凝土，可對骨料噴冷水霧或冷氣進行預冷，或對骨料進行覆蓋或設置遮陽裝置避免日光直曬，運輸工具如具備條件也應搭設避陽設施，以降低混凝土拌合物的入模溫度。 3.2.2摻加相應的緩凝型減水劑。 3.3 加強施工中的溫度控制 3.3.1在混凝土澆筑之后，做好混凝土的保溫保濕養護，緩緩降溫，充分發揮徐變特性，減低溫度應力，夏季應注意避免曝曬，注意保濕，冬期應采取措施保溫覆蓋，以免發生急劇的溫度梯度發生。 3.3.2采取長時間的養護，規定合理的拆模時間，延緩降溫時間