化学材料科学与工程
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化学材料科学与工程范文第1篇
【关键词】化工原理实验 实验教学 教学改革
【中图分类号】G642 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2016）04-0170-02
1.化工原理实验教学目的
该实验课程主要讲述化工原理中单元操作所涉及的各种设备，以巩固学生加深对化工实际生产的理解，由实验数据和实验现象得出结论并提出自己的见解，增强创新意识，同时，对学生的科学研究能力、创新能力的培养也起着十分重要的作用[1-5]。
2.化工原理实验教学要求
通过实际操作使学生验证有关化工单元操作的理论，熟悉实验装置的结构、性能、工艺流程，掌握化工单元操作方法，培养学生从事实验研究的能力，其中包括：分析和观察实验现象的能力、正确选择和使用测量仪表的能力、利用实验的原始数据进行数据处理以获得实验结果的能力、运用文字表达技术报告的能力[4-5]。
二、化工原理实验中存在的不足
1.人数较多，仪器装置较少，学生动手能力受到限制，由于连年的扩招，每个班的学生人数基本都是35人以上，而实验仪器的台套数并没有增加， 7-8个学生用一台装置的现象非常普遍，个别学生根本没有机会动手操作仪器。
2.学生被动的做实验，完全按照实验书上的照搬照抄，“照单抓药”式的教学，学生花大量的时间写预习报告，来到实验室也不知道到底为什么做实验，怎么做实验。
3.学生工程实践性意识淡薄，不知道化工原理实验的重要性，只是为了学分被动的做实验，达不到理论联系实践的作用。
三、化工原理实验的教学改革与思考
1.化工原理实验教学模式的改革与思考
针对“僧多粥少”的问题的教学模式，材料科学与工程专业化工原理实验充分打破以往“大水漫灌”、“放羊”式的教学模式，分小班、小组教学，每一个小组为3-4人，每一位同学在实验中都有不同的分工， 比如过滤实验（恒压过滤），一个学生要负责压力阀、料浆阀、料液阀的畅通，一个学生负责记时，一个学生要看滤液量和记录，大家还要共同清洗滤布，倾倒滤渣，每组学生只有默契合作，才能将实验做完，这样就充分调动了学生的积极性、参与性和团队合作意识，老师再根据实验操作和小组合作进行现场打分，教学效果明显提高。
2.化工原理实验教学方式的改革和思考
每次课授课之前，给学时留20-30min的时间熟悉实验装置的结构、性能、工艺流程，掌握化工单元操作方法，正式讲课时，以分组提问的方式让学生自己讲解工艺流程和操作步骤，以引导的方式把理论课本上讲解的内容和实际操作中遇到的问题相结合，比如传热实验（强化管传热），改变原来只做实验、测数据的单一教学手段，通过强化管的强化方法，引申到化工中常见的传热设备的改进方法，讨论如何从材料的角度降低成本，从传热的角度提高传热速率等，学生积极参与发言，各抒己见，当实验中出现的现象和理论不符时，引导学生从实验的源头到实验过程中分析误差，充分解决“照单抓药”式的教学模式。
3.化工原理实验教学内容的改革与思考
充分联系课本理论知识，让学生感觉化工原理实验非常实用。比如传热实验，告诉学生热电偶温度计的测温原理，温度计冷端温度补偿的含义，用电脑记录数据的方法，通过数据处理，双对数作图、线性回归等方法，了解计算机技术在化工原理实验中的重要性，实验结束后，学生要对实验数据进行处理，还要总结和分析，分析实验数据误差产生的原因等，根据实验报告上的数据处理为依据，数据处理主要以电脑处理为主，可以锻炼学生应用Word、Excel、Origin等办公软件的能力。
以上教学内容和教学方法的改革充分调动了学生的实验积极性，增强了工程观念，充分做到了理论联系实际。
参考文献：
[1]焦纬洲，刘有智，袁志国，祁贵生，高Z.基于工程实践能力培养的化工原理实验教学模式的研究与探索[J].实验技术与管理，2014，31（3）：166-168.
[2]戴益民，李浔，张跃飞.基于创新与实践能力培养的化工原理实验研究性教学模式的探索与实践[J]. 化工高等教育， 2012，6：31-34.
[3]胡秀英，郑纯智.开放式化工原理实验教学模式研究实验科学与技术[J].实验科学与技术，2011，2（9）：111-113.
化学材料科学与工程范文第2篇
论文摘要：将量子化学原理及方法引入材料科学、能源以及生物大分子体系研究领域中无疑将从更高的理论起点来认识微观尺度上的各种参数、性能和规律，这将对材料科学、能源以及生物大分子体系的发展有着重要的意义。
量子化学是将量子力学的原理应用到化学中而产生的一门学科，经过化学家们的努力，量子化学理论和计算方法在近几十年来取得了很大的发展，在定性和定量地阐明许多分子、原子和电子尺度级问题上已经受到足够的重视。目前，量子化学已被广泛应用于化学的各个分支以及生物、医药、材料、环境、能源、军事等领域，取得了丰富的理论成果，并对实际工作起到了很好的指导作用。本文仅对量子化学原理及方法在材料、能源和生物大分子体系研究领域做一简要介绍。
一、在材料科学中的应用
（一）在建筑材料方面的应用
水泥是重要的建筑材料之一。1993年，计算量子化学开始广泛地应用于许多水泥熟料矿物和水化产物体系的研究中，解决了很多实际问题。
钙矾石相是许多水泥品种的主要水化产物相之一，它对水泥石的强度起着关键作用。程新等[1,2]在假设材料的力学强度决定于化学键强度的前提下，研究了几种钙矾石相力学强度的大小差异。计算发现，含Ca钙矾石、含Ba钙矾石和含Sr钙矾石的Al-O键级基本一致，而含Sr钙矾石、含Ba钙矾石中的Sr，Ba原子键级与Sr-O，Ba-O共价键级都分别大于含Ca钙矾石中的Ca原子键级和Ca-O共价键级，由此认为，含Sr、Ba硫铝酸盐的胶凝强度高于硫铝酸钙的胶凝强度[3]。
将量子化学理论与方法引入水泥化学领域，是一门前景广阔的研究课题，它将有助于人们直接将分子的微观结构与宏观性能联系起来，也为水泥材料的设计提供了一条新的途径[3]。
（二）在金属及合金材料方面的应用
过渡金属(Fe、Co、Ni)中氢杂质的超精细场和电子结构，通过量子化学计算表明，含有杂质石原子的磁矩要降低，这与实验结果非常一致。闵新民等[4]通过量子化学方法研究了镧系三氟化物。结果表明，在LnF3中Ln原子轨道参与成键的次序是：d＞f＞p＞s，其结合能计算值与实验值定性趋势一致。此方法还广泛用于金属氧化物固体的电子结构及光谱的计算[5]。再比如说，NbO2是一个在810℃具有相变的物质(由金红石型变成四方体心)，其高温相的NbO2的电子结构和光谱也是通过量子化学方法进行的计算和讨论，并通过计算指出它和低温NbO2及其等电子化合物VO2在性质方面存在的差异[6]。
量子化学方法因其精确度高，计算机时少而广泛应用于材料科学中，并取得了许多有意义的结果。随着量子化学方法的不断完善，同时由于电子计算机的飞速发展和普及，量子化学在材料科学中的应用范围将不断得到拓展，将为材料科学的发展提供一条非常有意义的途径[5]。
二、在能源研究中的应用
（一）在煤裂解的反应机理和动力学性质方面的应用
煤是重要的能源之一。近年来随着量子化学理论的发展和量子化学计算方法以及计算技术的进步，量子化学方法对于深入探索煤的结构和反应性之间的关系成为可能。
量子化学计算在研究煤的模型分子裂解反应机理和预测反应方向方面有许多成功的例子,如低级芳香烃作为碳/碳复合材料碳前驱体热解机理方面的研究已经取得了比较明确的研究结果。由化学知识对所研究的低级芳香烃设想可能的自由基裂解路径，由Guassian98程序中的半经验方法UAM1、在UHF/3-21G*水平的从头计算方法和考虑了电子相关效应的密度泛函UB3LYP/3-21G*方法对设计路径的热力学和动力学进行了计算。由理论计算方法所得到的主反应路径、热力学变量和表观活化能等结果与实验数据对比有较好的一致性，对煤热解的量子化学基础的研究有重要意义[7]。
（二）在锂离子电池研究中的应用
锂离子二次电池因为具有电容量大、工作电压高、循环寿命长、安全可靠、无记忆效应、重量轻等优点，被人们称之为“最有前途的化学电源”，被广泛应用于便携式电器等小型设备，并已开始向电动汽车、军用潜水艇、飞机、航空等领域发展。
锂离子电池又称摇椅型电池，电池的工作过程实际上是Li+离子在正负两电极之间来回嵌入和脱嵌的过程。因此，深入锂的嵌入-脱嵌机理对进一步改善锂离子电池的性能至关重要。Ago等[8]用半经验分子轨道法以C32H14作为模型碳结构研究了锂原子在碳层间的插入反应。认为锂最有可能掺杂在碳环中心的上方位置。Ago等[9]用abinitio分子轨道法对掺锂的芳香族碳化合物的研究表明，随着锂含量的增加，锂的离子性减少，预示在较高的掺锂状态下有可能存在一种Li-C和具有共价性的Li-Li的混合物。Satoru等[10]用分子轨道计算法，对低结晶度的炭素材料的掺锂反应进行了研究，研究表明，锂优先插入到石墨层间反应，然后掺杂在石墨层中不同部位里[11]。
随着人们对材料晶体结构的进一步认识和计算机水平的更高发展，相信量子化学原理在锂离子电池中的应用领域会更广泛、更深入、更具指导性。
三、在生物大分子体系研究中的应用
生物大分子体系的量子化学计算一直是一个具有挑战性的研究领域，尤其是生物大分子体系的理论研究具有重要意义。由于量子化学可以在分子、电子水平上对体系进行精细的理论研究，是其它理论研究方法所难以替代的。因此要深入理解有关酶的催化作用、基因的复制与突变、药物与受体之间的识别与结合过程及作用方式等，都很有必要运用量子化学的方法对这些生物大分子体系进行研究。毫无疑问，这种研究可以帮助人们有目的地调控酶的催化作用,甚至可以有目的地修饰酶的结构、设计并合成人工酶；可以揭示遗传与变异的奥秘,进而调控基因的复制与突变，使之造福于人类；可以根据药物与受体的结合过程和作用特点设计高效低毒的新药等等，可见运用量子化学的手段来研究生命现象是十分有意义的。
综上所述，我们可以看出在材料、能源以及生物大分子体系研究中，量子化学发挥了重要的作用。在近十几年来，由于电子计算机的飞速发展和普及，量子化学计算变得更加迅速和方便。可以预言，在不久的将来，量子化学将在更广泛的领域发挥更加重要的作用。
参考文献：
[1]程新.[学位论文].武汉:武汉工业大学材料科学与工程学院,1994
[2]程新,冯修吉.武汉工业大学学报,1995,17(4):12
[3]李北星,程新.建筑材料学报,1999,2(2):147
[4]闵新民,沈尔忠,江元生等.化学学报,1990,48(10):973
[5]程新,陈亚明.山东建材学院学报,1994,8(2):1
[6]闵新民.化学学报,1992,50(5):449
[7]王宝俊,张玉贵,秦育红等.煤炭转化,2003,26(1):1
[8]AgoH,NagataK,YoshizawAK,etal.Bull.Chem.Soc.Jpn.,1997,70:1717
[9]AgoH,KatoM,YaharaAK.etal.JournaloftheElectrochemicalSociety,1999,146(4):1262
化学材料科学与工程范文第3篇
2011年的3月，一直埋头研发新型3D打印机耗材的许小曙突然被尖厉的“红色警报”惊醒。这位当时已经57岁的应用数学与材料科学博士，发现自己雄心勃勃创建的华曙高科，陷入危急时刻——全新3D打印机和耗材都未能研发成功；公司运行一年半以来几乎没有任何收入，但已烧掉约1200万元现金；来自房地产行业的投资者已经失去信心，决定撤资。
这样糟糕的状况与许小曙之前的设想完全不同。2009年从全球规模最大的3D打印设备制造商3D Systems辞去技术总监职务后，许小曙孤身一人回国创建了华曙高科。他坚信华曙高科将成为全球最重要的3D打印机公司之一，在全球市场成为3D Systems最有力的竞争对手。许小曙不能允许自己的梦想就这样破灭。
经过冷静分析，许小曙决定首先解决产品研发的问题。一旦3D打印机和打印耗材尽快推出，不仅能够提振士气，让投资者看到公司发展的未来，还能让公司在短期内改善财务状况。
当时3D打印机的开发已进入后期，许小曙有90%的把握尽快拿出最终产品。真正的技术难题是从公司成立第一天就开始研发的3D打印机耗材。这种类似于“墨汁”的打印耗材才是华曙高科的核心产品，但其研发工作却陷入一团乱麻。根据3D打印的工作原理，这种“激光粉末烧结”技术使用的材料，是一种粉末状材料。这些粉末在一定熔点下融化，按照数字控制技术叠加成需要“打印”成型的物品。但在研发过程中，这种材料的熔点总是忽高忽低无法控制。第一批制造出来的耗材熔点为178摄氏度，一个月后第二批生产的耗材熔点就涨到186摄氏度。不仅如此，某些批次试制出的耗材在力学性能上也无法达到要求。
许小曙决心从头梳理打印机耗材的研发过程，查找可能影响产品性能的重要问题。这种打印机粉末耗材，是一种化学聚合物。研发之初，为保证材料质量，许小曙特意从经销商那里购买了最好的进口化学材料作为母材。但最终他发现，恰恰是这些进口材料差点拖垮了他的公司。
事实上，因为大多数国内用户对价格很敏感，一些材料经销商就会进口一批质量有瑕疵的“尾货”降低成本。这些“尾货”材料因为生产批次不同，所以材料的质量瑕疵也各不相同。这就导致了许小曙在材料开发过程中，总会遇到没有规律的性能问题。即便当初他曾担心过材料问题，特意更换过几家经销商，也没能摆脱原材料质量带来的问题。
于是许小曙决心尝试用国产化工材料开发产品，由于国内并不能生产他需要的尼龙材料，这就迫使许小曙寻找新材料来代替。“我决定干脆不搞尼龙丝材料了，而是寻找一种类似尼龙的材料，反而走出一条新路。”许小曙告诉《时间线》，“从专利和知识产权方面来说，这种材料与很多现有产品没有任何冲突。我们为用户提供了一种新材料。这款材料又是以蓖麻油为原料，是一种可再生能源。”
这种原材料的开发也耗费了许小曙很多精力。因为许小曙需要的这种化工原材料，需要一种全新成份的配比，这是合作材料制造商从来没有生产过的。华曙高科的技术人员和材料制造商一起经过反复试验才把材料配比确定下来。与此同时，许小曙不仅与合伙人几次面对面详细沟通解释公司的发展前景和商业模式，还利用自己的政府资源和朋友关系，让合伙人相信公司的发展前景。看到3D打印机和耗材都即将研发成功，合伙人最终选择留下来。许小曙用了近一年的时间终于把自己的公司从崩盘边缘拉了回来。
新冒险
许小曙1990年毕业于美国科罗拉多矿业大学，获得了应用数学与材料科学博士学位。1997至2009年先后在美国Trilogy、3D Systems、Solid Concepts公司担任软件开发总工程师和技术总监等职务。在3D Systems，许小曙参与了SLS（选择性激光粉末烧结）技术的开发，是该技术最终实现产业化过程中最为重要的原创者之一，他也因此成为3D打印技术全球颇具权威的技术专家。
在3D Systems工作多年后，许小曙与公司管理层在产品策略上出现了很大的分歧。3D Systems长期以来一直以销售工业级设备为主，随着公司的产品线和规模逐渐增大，管理层决定效仿打印机市场，在自己的设备上通过芯片监控等技术，强制3D打印机用户们只能使用3D Systems销售的打印耗材，从而通过售价不菲的打印耗材赚钱了丰厚利润。
“从用户的角度来看，这样做并不好，并且限制了市场的竞争、限制了3D打印技术的发展。不应该在现有市场里考虑怎么多赚用户的钱，而是应该想办法把这个市场规模扩大。”许小曙告诉《时间线》，“现在限制3D打印发展的主要因素，并非技术方面的不足，而是成本过高。设备和材料成本降下来，才能推动市场的发展。”但由于公司已在纳斯达克上市，3D Systems管理层更关心的是财务数据如何能变得更好看，所以认为这样的销售策略十分正确。
许小曙回忆，3D Systems一些3D打印机中的零件，样机制造时都使用公司自己的3D打印机打印生产的。但当产品正式上市时，因为打印成本过高，公司还是要去开模具进行传统制造。要知道这种工业级3D打印机的产量并不大。而像航空、医疗等行业的企业用户，正是需要3D打印机来直接小批量生产零件。根据许小曙的估算，目前国际市场中，使用3D Systems 3D打印机的情况下，耗材在打印成本中的占比达到1/3。这种情况使得不少企业用户与3D Systems等3D打印机制造商产生了矛盾。许小曙也正是从用户对现状的不满中看到了市场机会。
2008年许小曙回到老家长沙参加母校湘潭大学50周年校庆，很多同学知道他在3D打印领域的成就后，都劝他利用中国制造业转型的机会在中国创建自己的公司。当时全家都已迁至美国的许小曙并没有回国创业的想法，笑着同意让同学们帮助寻找投资者。2009年3月许小曙利用假期到湘潭大学进行讲座，就在返美前一天，一位同学打电话告诉许小曙，有人想投资他在国内创办3D打印机公司。抱着试试看的心态，许小曙赶去和他们见面，结果发现对方是一位希望进军科技行业的房地产公司的老板，对技术一窍不通。于是许小曙只是大致介绍了一下3D打印技术，并留给他一些相关资料。第二天他就匆匆返回了美国。
在许小曙离开后，这位房地产公司老板带着拿到的资料，到清华大学等不少高校找专家咨询了3D打印技术的现状和市场前景。在总体上得到了积极正面的反馈后，他打电话给许小曙希望两人一起在国内创业。此时许小曙动心了。
决心创业的许小曙很快就回到长沙，约见了4、5个投资者。而在这段大约两周的时间里，之前希望与许小曙合作的房地产老板也赶到长沙，天天晚上和许小曙一起吃饭、讨论3D打印的市场状况和前景。许小曙被打动了，他最终同意与这位不懂技术但态度诚恳的房地产商共同创建3D打印机公司。于是华曙高科在2010年9月正式注册成立，第二年1月许小曙辞去了美国所有工作在长沙开始了自己新冒险。
华曙高科创建时包括许小曙在内一共只有6位员工，在一间80平米的写字楼房间开始了新材料的研发工作。后来随着研发的推进，需要购买一些试验和生产设备，许小曙就在长沙找到一间厂房，在其中隔出一块场地用来进行试验。3D打印技术对技术人员的要求较高，需要有机械、电子、光学、热学、化工等多方面的综合知识，当时华曙高科这家小公司很难找到适合的人才。于是许小曙就全部招聘本科、硕士应届毕业生，白天一起进行研发工作，晚上他就给这些年轻人上课培训。在办公室、厂房等方面控制成本的许小曙，在人才培养方面舍得花钱。他邀请很多外国专家到公司给年轻人讲课。最夸张的一次是请一位机械控制领域的美国专家在公司开课50天。这位专家每天的价格是1000美元。当时正好是华曙高科3D打印机第一台测试样机的组装、调试阶段，这位机械控制专家和华曙高科的年轻人一起完成了最后阶段的工作。
材料为王
许小曙认为真正推动3D打印技术发展的是打印所用的材料，尼龙丝、金属粉末……每次新类型打印耗材的出现都使3D打印技术实现跨越。而他自己正是在粉末烧结技术方面有很多积累。但想要从3D Systems手中抢夺用户，仅仅有新型材料是不够的。许小曙还需要提供可以使用新型材料的3D打印机。而且很多企业用户正对现有的封闭3D打印机系统心怀不满。所以许小曙的商业模式就是销售开放式的3D打印机和耗材整套产品，华曙高科的3D打印机属于工业级产品，一台售价近200万元人民币，除了自己制造的打印耗材外，也可以使用其他公司生产的耗材。华曙高科2013年3D打印机的销量目标是30台。“目前来说，技术比较简单的桌面系统不是我的强项。华曙高科的3D打印机是工业级别，直接为医疗、航空等行业服务的设备。这是我的目标。”许小曙对《时间线》表示。
事实上，美国很多大公司都喜欢在3D打印机上使用自己研发材料。不仅可以降低成本，更重要的是可以和公司的应用要求紧密结合。例如波音公司，对3D打印材料就有特殊的防火性能要求。华曙高科的3D打印机的一大卖点就是开放性。目前在工业级市场中，许小曙认为国内他没有竞争对手，而国际市场中，只有华曙高科的3D打印机是开放系统，几乎垄断该市场的两家大公司产品都是封闭的，而且3D打印机和打印耗材的价格都约是华曙高科的一倍。
许小曙向所有客户承诺，这家公司的产品永远保持开放，并因此赢得了不少企业用户的青睐。华曙高科的第一台3D打印机已被一家美国公司买走。如今公司规模已有62人，其3D打印机2012年9月上市销售，3个月内就卖掉了4台。化工巨头巴斯夫也已表现出购买意向，因为这种开放式打印机可以让它摆脱限制，通过华曙高科的打印机来开发各种适用于3D打印机的耗材材料。
目前华曙高科的订单主要来自美国，国内公司对华曙高科的3D打印机感兴趣的很多，但真正下单寥寥无几。许小曙表示，对此他早有思想准备。他知道一种全新技术，在取代传统成熟技术的过程中，用户都会有从观望、尝试到购买的过程。为此，华曙高科特意成立一个规模较大的打印服务部门。对于那些对3D打印感兴趣但尚存疑虑的用户，华曙高科就让对方先把图纸发过来，然后免费帮助他们打印价格，用最终的产品逐步说服客户。
化学材料科学与工程范文第4篇
关键词：砼裂缝；原因；防治措施
Abstract: With the development of society and economy, the concrete project of domestic construction engineering volume increasing, concrete is one of the most widely used construction materials. In building engineering, concrete crack is the practical engineering problems. Based on the analysis of the causes of concrete cracks on, focuses on how to control the concrete crack is discussed research, only for reference.
Key words: concrete cracks; causes; prevention measures
中图分类号：TU755
1、砼裂缝概述
混凝土是一种以水泥为胶凝材料，普通砂、石为骨料，加水拌成拌合物，经凝结硬化而成的水泥混凝土，属非均质脆性材料。在目前的土木工程施工中，因其取材广泛，抗扭强度高，环境污染少，价格低廉等特性而别广泛应用。然而混凝土结构在受各方面原因的影响时，例如设计和施工不当、材料原因、粗细骨料选配不当等，就会产生裂缝问题，在工程中通常称为砼裂缝。砼裂缝在施工中是一个普遍的技术问题，在施工中能够较好地控制砼裂缝，对保证建筑物的质量和外观美观性、提高建筑物的耐久性具有十分重要的意义。
2、砼裂缝产生的主要原因分析
砼裂缝产生的形式和种类很多，要根本解决砼裂缝问题，需要从砼裂缝的形成原因入手。砼裂缝产生的原因很多，有变形引起的裂缝：如温度变化、收缩、膨胀、不均匀沉陷等原因引起的裂缝；有外载作用引起的裂缝；有养护环境不当和化学作用引起的裂缝等等。
2.1 人为因素。（1） 设计不当产生的裂缝。为追求建筑物的外观样式，建筑物表面存在过多凹凸角，产生的凹角应力集中导致出现裂缝。一些超长建筑物，很易出现伸缩裂缝。此外，因设计的承重板件厚度太小，刚度减弱，板中受拉钢筋和受压混凝土应力增大，致使板件出现穿透性裂缝。（2）混凝土材料使用不当产生的裂缝，比如：使用导致混凝土收缩性较高的矿渣水泥、快硬水泥、低热水泥及水泥标号低或水灰比高均易产生裂缝。（3）施工方法不规范会导致混凝土产生裂缝。
2.2 客观原因。（1）温度应力引起裂缝，目前温度裂缝产生主要原因是由温差造成的。（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。
3、裂缝的控制措施
3.1设计方面设计中的“抗”与“放”。在建筑设计中应处理好构件中‘抗’与‘放’的关系。所谓‘抗’就是处于约束状态下的结构，没有足够的变形余地时，为防止裂缝所采取的有力措施，而所谓‘放’就是结构完全处于自由变形无约束状态下，有足够变形余地时所采取的措施。设计人员应灵活地运用‘抗一放’结合、或以‘抗’为主、或以‘放’为主的设计原则。来选择结构方案和使用的材料。（1）设计中应尽量避免结构断面突变带来的应力集中。如因结构或造型方面原因等而不得以时，应充分考虑采用加强措施。（2）积极采用补偿收缩混凝土技术：常见的混凝土裂缝中，有相当部分都是由于混凝土收缩而造成的。要解决由于收缩而产生的裂缝，可在混凝土中掺用膨胀剂来补偿混凝土的收缩，实践证明，效果是很好的。（3）重视对构造钢筋的认识：在结构设计中，设计人员应重视对于构造钢筋的配置，特别是于楼面、墙板等薄壁构件更应注意构造钢筋的直径和数量的选择。（4）对于大体积混凝土，建议在设计中考虑采用60天龄期混凝土强度值作为设计值，以减少混凝土单方用灰量，并积极采用各类行之有效的混凝土掺合料。
3.2材料选择和混凝土配合比设计方面。（1）根据结构的要求选择合适的混凝土强度等级及水泥品种、等级，尽量避免采用早强高的水泥。（2）选用级配优良的砂、石原材料，含泥量应符合规范要求。（3）积极采用掺合料和混凝土外加剂。掺合料和外加剂目标已作为混凝土的第五、六大组份，可以明显地起到降低水泥用量、降低水化热、改善混凝土的工作性能和降低混凝土成本的作用。（4）正确掌握好混凝土补偿收缩技术的运用方法。对膨胀剂应充发考虑到不同品种、不同掺量所起到的不同膨胀效果。应通过大量的试验确定膨胀剂的最佳掺量。（5）配合比设计人员应深入施工现场，依据施工现场的浇捣工艺、操作水平、构件截面等情况，合理选择好混凝土的设计坍落度，针对现场的砂、石原材料质量情况及时调整施工配合比，协助现场搞好构件的养护工作。
3.3现场操作方面。（1）浇捣工作：浇捣时，振捣捧要快插慢拔，根据不同的混凝土坍落度正确掌握振捣时间，避免过振或漏振，应提倡采用二次振捣、二次抹面技术，以排除泌水、混凝土内部的水分和气泡。（2）混凝土养护：在混凝土裂缝的防治工作中，对新浇混凝土的早期养护工作尤为重要。以保证混凝土在早期尽可能少产生收缩。主要是控制好构件的湿润养护，对于大体积混凝土，有条件时宜采用蓄水或流水养护。养护时间为14—28天。
（3）混凝土的降温和保温工作：对于厚大体积混凝土，施工时应充分考虑水泥水化热问题。采取必要的降温措施(埋设散热孔、通水排热等)，避免水化热高峰的集中出现、降低峰值。浇捣成型后，应采取必要的蓄水保温措施，表面覆盖薄膜、湿麻袋等进行养护，以防止由于混凝土内外温差过大而引起的温度裂缝。（4）避免在雨中或大风中浇灌混凝土。（5）对于地下结构混凝土，尽早回填土，对减少裂缝有利。（6）夏季应注意混凝土的浇捣温度，采用低温人模、低温养护，必要时经试验可采用冰块，以降低混凝土原材料的温度。
4、裂缝的处理措施
在修补裂缝前应全面考虑与之相关的各种影响因素，仔细研究产生裂缝的原因，裂缝是否已经稳定，若仍处于发展过程，要估计该裂缝发展的最终状态。砼裂缝的修补措施主要有以下一些方法：表面修补法，灌浆、填充法，结构补强法，砼置换法，电化学防护法以及仿生自愈合法。
4.1表面修补法：表面修补法是一种简单、常见的修补方法，它主要适用于稳定的和对结构承载能力没有影响的表面裂缝以及深进裂缝的处理。包括表面涂抹和表面贴补法。涂抹适用范围是浆材难以灌入的细而浅的裂缝，深度未达到钢筋表面的发丝裂缝，不漏水的缝，不伸缩的裂缝以及不再活动的裂缝。表面贴补（土工膜或其它防水片）法适用于大面积漏水（蜂窝麻面等或不易确定具体漏水位置、变形缝）的防渗堵漏。
4.2灌浆法：此法应用范围广，从细微裂缝到大裂缝均可适用，处理效果好。灌浆法主要适用于对结构整体性有影响或有防渗要求的砼裂缝的修补，它是利用压力设备将胶结材料压入砼的裂缝中，胶结材料硬化后与混凝土形成一个整体，从而起到封堵加固的目的。常用的胶结材料有水泥浆、环氧树脂、甲基丙烯酸酯、聚氨酯等化学材料。
4.3填充法：用修补材料直接填充裂缝，一般用来修补较宽的裂缝，作业简单，费用低。宽度小于0.3mm，深度较浅的裂缝、或是裂缝中有充填物，用灌浆法很难达到效果的裂缝、以及小规模裂缝的简易处理可采取开V型槽，然后作填充处理。
4.4结构补强法：因超荷载产生的裂缝、裂缝长时间不处理导致的砼耐久性降低、火灾造成的裂缝等影响结构强度可采取结构补强法。包括断面补强法、锚固补强法、预应力法等.
4.5砼置换法。砼置换法是处理严重损坏混凝土的一种有效方法，先将损坏的砼剔除，置换入新的砼或其他材料。常用的置换材料有普通砼或水泥砂浆、聚合物或改性聚合物砼或砂浆。
4.6仿生自愈合法。仿生自愈合法是一种新的裂缝处理方法，是模仿生物组织对受创伤部位自动分泌某种物质，而使创伤部位得到愈合的机能。在砼的传统组分中加入某些特殊组分(如含粘结剂的液芯纤维或胶囊)，在砼内部形成智能型仿生自愈合神经网络系统，当砼出现裂缝时分泌液芯纤维使裂缝重新愈合。
