降低混凝土水胶比，可提高混凝土强度，增
加混凝土抵抗开裂的能力。当混凝土强度大于混
凝土构件限制变形应力时，混凝土不开裂。
混凝土水胶比低，胶凝材料用量增加，混凝
土水化热增加，混凝土收缩增加。
⑵ 尽量增加优质粉煤灰掺量
采用优质粉煤灰适量取代水泥，可降低混凝 土自生体积变形； 同时降低混凝土绝热温升，减少温差应力 变形； 并可增加混凝土早期徐变度（对应于非予 应力混凝土）。
混凝土抗裂指标K (黄国兴)
p Rl C G K TR s
混凝土抗裂指数Kl
aRl (1 / E C ) G Kl b (Tr t ) c s
综合反映混凝土抗拉强度、混凝土弹性模量、混凝土徐变、开裂应 力水平系数a、混凝土自生体积变形、混凝土线膨胀系数、混凝土绝热 温升、混凝土表面温度变化△t、温差控制系数b、混凝土干缩和湿度保 证系数c等因素对混凝土抗裂性的影响。
3、混凝土施工控制
1、混凝土原材料
⑴ 水泥：水化热低、C3A含量低、强度高、比表面 积小； ⑵ 掺合料：水化热低、品质好、收缩小； ⑶ 骨料：强度高、线膨胀系数小、弹性模量低； ⑷ 外加剂：减水、增强、改善界面特性。
⑴ 水泥
ⅰ.水泥矿物组分对强度的影响：
C3S具有较高强度，特别是早期强度；C2S的早期强 度较低，但后期强度较高； C3A和C4AF的强度均在早期 发展，后期强度几乎没有发展， C4AF的强度大于C3A
骨料品种
玄武岩 砂岩 大理岩 正长岩
46.9
36.5
⑷ 外加剂
1、改善混凝土拌和物性能 提高混凝土流动度、减少离析和泌水。 2、提高混凝土强度 在保持混凝土和易性的基础上，降低用水量，减少水胶比，提高混凝土强度。 3、提高混凝土耐久性 提高混凝土密实性，改善混凝土内部孔结构，混凝土耐久性提高；引入微小气 泡，提高混凝土抗冻性。 4、提高混凝土体积稳定性 降低混凝土用水量，混凝土干缩减少；降低或延迟水化放热，减少温差收缩变 形；掺加混凝土减缩剂或混凝土微膨胀剂，补偿混凝土收缩，提高混凝土抗裂性。
8.0 16.6
8.0 19.6
ⅱ.水泥矿物组分对水化热的影响
水化热（J/g）
矿物名 称
3d 410 80
7d 461 75
28d 477 184
90d 511 230
180d 507 222
365d 569 260
C3S C2S
C3A
C4AF
712
121
787
180
846
201
787
197
913
⑸ 采用优质混凝土外加剂
选用优质混凝土减水剂，在保证混凝土工作
性的条件下，尽量减少混凝土用水量，降低混凝
土干缩率；还可起增强和改善界面特性的作用。
并可掺加混凝土减缩剂和内养护剂，以降低混凝
土干缩率。
在限制条件和潮湿环境下，掺加膨胀剂有利
于改善混凝土抗裂性。
⑹ 掺加适量优质纤维材料
掺加适量聚丙烯睛纤维等优质纤维材料，可
120
混凝土拉伸应变(*10 )
-6
100 80 60 40 20 0 0 1 2 混凝土拉伸应力(MPa) 3
S Sσ/e D Dσ/e X Xσ/e Z Zσ/e
不同骨料混凝土90d拉伸应变-应力曲线
140
混凝土受拉应变(*10 )
-6
120 100 80 60 40 20 0 0 1 2 3 4 混凝土受拉应力(MPa)
外加剂掺入水泥浆体后的孔径分布比例图
无害孔：孔径＜20nm ；少害孔：孔径为20~100nm；有害孔：
孔径为100~200nm；多害孔：孔径＞200nm 。
外加剂对水泥水化热的影响
混凝土减缩剂的影响
试件 编号 1d JSX F20J2 3d 干缩值（×10-6 ） 7d 14d 28d 60d
混凝土抗拉强度之比值。
水泥浆体、骨料和混凝土的典型应力-应变行为
不同骨料混凝土7d拉伸应变-应力曲线
90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 0 0.5 1 1.5 2 混凝土受拉应力(MPa)
S Sσ/e D Dσ/e X Xσ/e Z Zσ/e
混凝土受拉应变(*10 )
-6
不同骨料混凝土28d拉伸应变-应力曲线
⑶ 尽量提高混凝土骨胶比
在保证混凝土工作性和耐久性的前提下，提 高骨胶比，目的为减小混凝土干缩率和自生体积 变形；还可降低混凝土绝热温升，减少温差应力 变形。 适量掺加磨细石粉，有利于改善混凝土工作 性，降低胶凝材料用量。
⑷ 尽量增加粗骨料粒径和用量
在保证混凝土工作性的前提下，尽量降低混 凝土砂率，可减少混凝土用水量，降低混凝土干 缩率。 在满足混凝土骨料粒径限制条件的基础上， 提高粗骨料粒径，可降低混凝土砂率和胶凝材料 用量，提高混凝土抗裂性。
提高混凝土抵抗塑性开裂能力。
低弹性模量纤维（如聚丙烯纤维）可提高混
凝土抗塑性开裂性能；高弹性模量纤维（如改性
聚丙烯睛纤维）可提高硬化混凝土抗裂性能。
⑺ 优选混凝土骨料
混凝土线膨胀系数与混凝土骨料种类关系密 切。在条件许可的情况下，优选混凝土骨料，降 低混凝土线膨胀系数，减少温差应力变形。 尽量选用高强、与水泥砂浆粘结强度高、弹 性模量相对低的混凝土骨料。
提高混凝土抗裂性
混凝土抗裂相关系数
混凝土抗裂相关系数： B ∈ Rl· C/E· (α· ΔT + G )
式中： Rl—混凝土抗拉强度 C—混凝土徐变 E—混凝土弹性模量 α—混凝土线膨胀系数 ΔT—混凝土温升 G—混凝土收缩变形
一、混凝土抗裂性影响因素
混凝土抗裂性与混凝土抗拉强度、混凝土徐变成正比；
3、混凝土施工控制
⑴ 拌和均匀，提高强度，避免强度发展不均匀； ⑵ 振捣密实，避免局部应力集中； ⑶ 降低入仓温度，布设冷却管，降低内外温差； ⑷ 加强保湿保温养护，降低温度和干燥收缩应力, 保证水化反应进程。
施桥三线船闸工程
306
-
水泥熟料矿物的水化热和水化速度： C3A＞ C3S ＞ C4AF ＞ C2S
ⅲ.水泥矿物组分对收缩的影响
矿物名称 C3A C3S C2S C4AF 收缩率（ %） 0.00224~0.00244 0.00075~0.00083 0.00075~0.00083 0.00038~0.00060
土温升。
0 0 -100 -200 -300 -400 -500 -600
20

40
60
80
100
干缩值（×10 ）
-6
YSD361 YSD36 YSD362
龄期（天）
0 0
20
40
60
80
100
干缩值（×10 ）
-100
YSD401 YSD40 YSD402 YSD403
-200 -300 -400 -500 龄期（天）
湿度保证系数c的物理含义和取值
湿度保证系数c反映混凝土工程施工混凝土湿度
保证控制水平，取值范围同样在0~1.0之间。当混凝
土表面长期处于完全保湿状态时，湿度保证系数c取
值为0；当混凝土表面长期处于完全干燥状态时，湿
度保证系数c取值为1.0。
二、提高混凝土抗裂性措施
1、混凝土原材料 2、混凝土配合比
ⅱ.矿渣
矿渣粉对混凝土强度的影响取决于矿渣粉活性指数和矿
渣粉细度。 单掺矿渣粉，混凝土干缩增加；混凝土自生体积变形增 加；混凝土徐变降低。 矿渣粉的二次水化作用，有利于混凝土微裂缝的自愈合。 同时掺加适量硫酸钙，混凝土体积稳定性提高。 矿渣粉对混凝土胶凝材料水化热降低幅度与矿渣粉活性
指数和掺量相关。矿渣粉掺量大于30%，才能有效降低混凝
7
14
21
28
内养护剂,可 降低混凝土 干缩20%以 上。
42 35 YSD38 YSD38L
龄期（d）
2、混凝土配合比
⑴ 保证混凝土水胶比
⑵ 尽量增加优质粉煤灰掺量
⑶ 尽量提高混凝土骨胶比
⑷ 尽量增加粗骨料粒径和用量 ⑸ 采用优质混凝土外加剂 ⑹ 掺加适量优质纤维材料 ⑺ 优选混凝土骨料
⑴ 保证混凝土水胶比
开裂应力水平系数a的物理含义和取值
混凝土经受拉伸应力开裂时的应力水平低于混凝土抗拉 强度，开裂应力水平系数a表示混凝土开裂应力与混凝土抗拉
强度之比值。在此应力水平时，混凝土不致产生开裂破坏。
此时混凝土受拉应力低于混凝土内部裂纹扩展阶段。 不同骨料品种混凝土的开裂应力水平系数a不同。开裂应 力水平系数a可通过混凝土拉伸试验获得，为混凝土拉伸应力 -应变曲线（ε-σ）明显脱离线弹性段（σ/E-σ）之点的应力与
⑶ 骨料
由于混凝土中占体积3/4的为混凝土骨料，优化骨料 级配，使骨料具有最大堆积密度，有利于改善混凝土工作 性、降低混凝土胶凝材料用量，提高混凝土强度，增加混
凝土密实耐久性。
尽量使用较大粒径，同样有利于改善混凝土工作性、
降低混凝土胶凝材料用量，提高混凝土抗裂性。
骨料品种对混凝土性能的影响
抗压强度 （MPa） 56.6 44.7 弹性模量 （GPa） 44.0 31.4 31.9 29.4 极限拉伸 线膨胀系数 （×10-6） （ ×10-6 /℃） 75 114 102 126 8.015 9.601 8.138 8.314
23 -6
27 -15
47 86
96 185
161 278
216 348
400 350 300 250 200 150 100 50 0 -50 0
-6 干缩值（× 10 ）
JSX F20J2
20
40 龄期（d）
60
80
混凝土内养护剂的作用
0