一、基本認(rèn)識(shí)
無(wú)論大體積混凝土還是一般混凝土，在沒有承受荷載情況下經(jīng)常發(fā)生裂縫，這種裂縫通常被稱為間接作用下的約束變形裂縫，或簡(jiǎn)稱為變形裂縫。
混凝土施工期是變形裂縫高發(fā)期。分析裂縫產(chǎn)生機(jī)理可得出混凝土施工期因素關(guān)系如圖1所示。
水泥水化熱和混凝土失水是混凝土施工期間必然發(fā)生的，將引起體積膨脹或收縮變形。
水化熱會(huì)引起混凝土升溫體積膨脹變形，但同時(shí)散熱也在進(jìn)行，會(huì)引起混凝土降溫體積收縮變形。在這個(gè)過(guò)程中，混凝土拌合物由軟狀變成硬狀，且強(qiáng)度越來(lái)越高。
水泥水化要用掉一部分拌合用水，而大部分水將揮發(fā)掉，這一過(guò)程簡(jiǎn)稱為失水，失水將引起混凝土體積收縮。
水化熱和失水是混凝土施工期引起變形的主要因素。
混凝土施工期初期變形呈2種狀態(tài)同時(shí)進(jìn)行——升溫引起的膨脹和降溫加失水引起的收縮。此時(shí)混凝土強(qiáng)度增長(zhǎng)較快，放出的水化熱也多，但等到水化熱基本釋放完后，就只剩下散熱降溫和失水引起的體積收縮。
體積收縮的速度與降溫和失水的速度有主要關(guān)系，而降溫和失水的速度又與混凝土的外界條件有關(guān)。
通常，自由狀態(tài)下體積變形不會(huì)引起混凝土的裂縫，問題是約束的存在。
約束存在于物體間的接觸，使被約束物體的變形受到約束，也就是被約束物體將發(fā)生約束變形，從而產(chǎn)生約束應(yīng)力，約束應(yīng)力超過(guò)混凝土的強(qiáng)度導(dǎo)致裂縫產(chǎn)生。
約束有外部物體對(duì)混凝土的約束，如地基對(duì)基礎(chǔ)的約束和混凝土內(nèi)部相互約束。
約束變形發(fā)生在于混凝土與約束物之間的變形差（自由狀態(tài)下兩物體的變形差）。
因減少了變形差也就減少了約束變形及約束應(yīng)力，約束應(yīng)力小于當(dāng)時(shí)的混凝土強(qiáng)度裂縫就不會(huì)發(fā)生。
在施工期間，混凝土在水化熱和失水作用下會(huì)發(fā)生大的體積變化，或膨脹或收縮，因此要控制體積變化的量和速度以減小變形差。
二、一般性認(rèn)識(shí)
1.溫差
共時(shí)溫差——同一時(shí)間結(jié)構(gòu)內(nèi)任意兩點(diǎn)的溫度差值。
歷時(shí)溫差——同一結(jié)構(gòu)任意2個(gè)時(shí)間的溫度差值。
2.變形
膨脹——由水化熱或氣溫升溫引起的混凝土體積變化。
收縮——由散熱降溫和失水引起的混凝土體積變化。
位移——由膨脹或收縮引起構(gòu)件端部或附著其上的構(gòu)件的移動(dòng)。
3.變形因素
基本因素——混凝土澆筑后水泥水化產(chǎn)生的熱，拌合用水的散失和氣溫變化。
影響因素——混凝土原料和配合比、生產(chǎn)方式、養(yǎng)護(hù)條件、建筑物或構(gòu)件尺度、環(huán)境溫度和濕度、風(fēng)雨驟冷、陽(yáng)光照射、使用條件等。
4.約束
混凝土各部分間的約束——混凝土內(nèi)任何部位對(duì)相鄰部位的約束。
混凝土各構(gòu)件間的約束——混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件對(duì)相鄰構(gòu)件的約束。
非混凝土體構(gòu)成的約束——非混凝土體對(duì)相鄰混凝土體的約束。
5.約束形式
約束形式按約束位置類型分頂端式、側(cè)邊式、混合式；按約束作用類型分端承作用、摩擦作用、膠結(jié)作用。
約束形式舉例：
頂端式——框架柱對(duì)框架梁的約束、基礎(chǔ)嵌入地基部位側(cè)邊受地基側(cè)邊的約束；
側(cè)邊式——地基對(duì)基礎(chǔ)的約束、地下室底板對(duì)后澆筑的混凝土墻體的約束；
混合式——厚體混凝土內(nèi)部對(duì)外部的約束；
端承作用——頂端位置的約束對(duì)混凝土體產(chǎn)生的約束作用；
摩擦作用——地基對(duì)基礎(chǔ)的約束作用；
膠結(jié)作用——先澆筑的混凝土對(duì)后澆筑混凝土的約束作用 。
三、結(jié)構(gòu)變形裂縫的認(rèn)識(shí)
1.混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件體態(tài)
厚體混凝土——厚度較大的混凝土構(gòu)件，如大塊的獨(dú)立基礎(chǔ)。
長(zhǎng)體混凝土——除了厚度，其他2個(gè)尺寸（長(zhǎng)或?qū)挘┹^長(zhǎng)的混凝土構(gòu)件，如墊層、條形基礎(chǔ)、框架梁、混凝土墻。
厚長(zhǎng)體混凝土——厚度較大的長(zhǎng)體混凝土構(gòu)件，如較厚的地下室底板或筏形基礎(chǔ)、大型條形基礎(chǔ)、大型框架梁。
2.混凝土變形裂縫
厚體混凝土裂縫——水化熱引起混凝土體內(nèi)部較大升溫及體積處于較大膨脹態(tài)，而表面降溫過(guò)快使外部收縮，內(nèi)部混凝土對(duì)外部混凝土收縮變形形成約束導(dǎo)致混凝土表面產(chǎn)生裂縫，這種裂縫為表面深裂縫。
長(zhǎng)體混凝土裂縫——水化熱使混凝土體升溫，之后受降溫和失水共同作用，混凝土的體積產(chǎn)生大的收縮變形，此時(shí)與混凝土體接觸的物體將對(duì)其收縮變形形成約束從而導(dǎo)致出現(xiàn)斷裂裂縫。
厚長(zhǎng)體混凝土裂縫——厚體混凝土裂縫和長(zhǎng)體混凝土裂縫同時(shí)發(fā)生在厚長(zhǎng)體混凝土構(gòu)件上。
四、施工期變形裂縫控制
1.厚體混凝土
根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，當(dāng)內(nèi)外溫差不大于25℃時(shí)，混凝土構(gòu)件不會(huì)產(chǎn)生表面深裂縫。因此，間接指標(biāo)內(nèi)外溫差可用作控制裂縫不出現(xiàn)的標(biāo)準(zhǔn)。內(nèi)外溫差屬于共時(shí)溫差。減少溫差應(yīng)從兩方面著手：控制最高溫升（選用水化熱少的水泥，減少水泥用量，摻加減水劑）和控制降溫速度（切實(shí)采取保溫措施、適當(dāng)加熱）。
2.長(zhǎng)體混凝土
長(zhǎng)體混凝土裂縫是由歷時(shí)溫差、混凝土失水（拌合用水）和約束等因素綜合造成的。其裂縫控制應(yīng)以使約束應(yīng)力小于混凝土強(qiáng)度為出發(fā)點(diǎn)，采取一系列措施才能控制裂縫出現(xiàn)。通過(guò)控制約束應(yīng)力，減少約束應(yīng)變。措施如下：減小構(gòu)件長(zhǎng)度（設(shè)后澆帶、分段澆筑），改變約束條件（視結(jié)構(gòu)情況定），減少歷時(shí)溫差量和速度（同內(nèi)外溫差控制）；減少失水量和速度（減少用水量、摻減水劑，采取保水措施）；變形補(bǔ)償（加微膨脹劑）。
五、工程舉例——天津周大福金融中心鋼筋混凝土勁性柱裂縫
該工程為天津周大福金融中心，100層， 高530. m?；炷亮芽p結(jié)構(gòu)類型為鋼筋混凝土勁性柱裂縫，裂縫位置位于52層外圍框架柱；裂縫主要出現(xiàn)在混凝土框架柱的下部，大致呈水平狀態(tài)。
裂縫產(chǎn)生相關(guān)因素分析如下。
（1）混凝土施工期柱結(jié)構(gòu)變形特點(diǎn)：混凝土澆筑后，柱外圍的混凝土?xí)a(chǎn)生較大變形，而柱內(nèi)部的鋼骨柱不會(huì)發(fā)生變形。
（2） 混凝土施工期柱結(jié)構(gòu)約束特點(diǎn)：鋼骨柱約束柱外圍的混凝土的變形。
（3） 鋼骨柱對(duì)外圍的混凝土產(chǎn)生約束的約束體：側(cè)向鋼板，鋼栓釘。
（4） 約束的形式 ：側(cè)向鋼板——側(cè)邊式、摩擦作用或膠結(jié)作用；鋼栓釘——頂端式、端承作用。
（5） 裂縫產(chǎn)生過(guò)程：鋼骨柱約束柱外圍的混凝土的變形在混凝土中產(chǎn)生應(yīng)力（圖2）。
（6） 影響混凝土變形的一個(gè)重要特點(diǎn)：風(fēng)大（高空）。
（7） 風(fēng)大導(dǎo)致：混凝土降溫和失水加劇→變形量加大，變形速度加快→增大約束應(yīng)力。
（8）外圍混凝土約束應(yīng)力特征：鋼柱約束混凝土產(chǎn)生的應(yīng)力，沿混凝土柱向下疊加，即越向下越大。
（9）裂縫出現(xiàn)：當(dāng)混凝土某部位（一般是下部）約束應(yīng)力超過(guò)混凝土強(qiáng)度，裂縫出現(xiàn)。