【摘要】通過分析工程實例，論述了混凝土微觀裂縫對混凝土耐久性的影響，強調了注重混凝土耐久性的重要性。
【關鍵詞】混凝土微觀裂縫耐久性
長期以來，結構工程學科對混凝土裂縫研究的重點通常是宏觀裂縫（肉眼看得見，且裂縫寬度大于0.05mm）的產生機理及預防補救措施，其工作重點主要集中在研究裂縫的開展及發展變化對結構的剛度、強度的影響；而混凝土大量的微觀裂縫（肉眼看不見且裂縫寬度小于0.05mm），卻是在混凝土攪拌初期就開始存在的，是混凝土內部固有的一種裂縫，其對混凝土耐久性的影響卻沒有得到重視，造成了由于耐久性不足導致結構破壞的事故時有發生，其中因混凝土碳化和鋼筋銹蝕需要處理的工程更具有普遍性，造成的經濟損失也是難以估量的。因此，混凝土微觀裂縫對耐久性的影響已越來越受到廣泛的關注和重視。
1 混凝土構件微觀裂縫的特點及形成原因
混凝土是以水泥為主要膠結材料，拌合一定比例的砂、石和水，有時還加入少量的各種添加劑，經過攪拌、運輸、注模、振搗、養護等工序后，逐漸凝固硬化而成的人工復合材料。它是一種非勻質、非同向的三相混合材料。混凝土在制作過程中和水泥水化凝固過程中必然產生微觀裂縫。它是材料固有的一種物理性質， 混凝土的微觀裂縫主要有三種：①粘著裂縫是指骨料與水泥石的粘接面上的裂縫，主要沿骨料周圍出現；②水泥石裂縫是指水泥漿中的裂縫，出現在骨料與骨料之間；③骨料裂縫是指骨料本身的裂縫。混凝土微觀裂縫的存在、擴展、增加，使應力- 應變曲線向水平線傾斜，應力滯后于應變，泊松比增加，剛度下降，持久強度降低，徐變增加。
水泥是混凝土最基本也是最重要的組成部分，組成水泥的熟料的一系列水化反應引起混凝土的溫度裂縫；由于水泥水化反應引起化學收縮及水泥漿體的干縮濕脹，引起收縮縫。水泥硬化漿體長期在空氣中存在，由于碳化收縮引起漿體表面的微細裂縫，同時水泥細度太細及水泥的安定性不合格也易引起裂縫。不同種類的水泥的干縮率由大到小依次為：礦渣硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥、中低熱水泥粉、粉煤灰水泥。
混凝土的攪拌、運輸、澆注和振搗等施工操作不善，容易在混凝土內部產生大空洞和缺陷，精心施工可以減小孔隙率。及時、充分的養護，有利于保證水泥的水化作用，減少毛細孔的孔徑和總孔隙率。
目前，隨著施工機械現代化和現場文明施工的要求，泵送混凝土越來越廣泛的應用在工程建設中。泵送混凝土具有較大的流動性和粘聚性，坍落度大， 其坍落度由普通混凝土的10 ～90mm增加到110 ～120mm， 而且為了保證混凝土的正常泵送，經常摻有緩凝的外加劑，其含砂率由普通混凝土的35%～36%增加到42%～45%，水灰比由0.5 增加到0.7，水泥用量有所增加。這些因素都使結構物的微觀裂縫出現的概率及數量大大增加。
2 混凝土微觀裂縫對混凝土結構耐久性的主要影響混
凝土結構的耐久性是指結構在其使用過程中抵抗外界環境或內部自身所產生的侵蝕破壞的能力。影響混凝土耐久性的因素有：混凝土的碳化、化學侵蝕、堿骨料反應、凍融破壞、溫濕度變化、混凝土裂縫等，其中最主要的因素是混凝土本身的質量，而提高密實度以減少混凝土的滲透性，可從根本上提高其抵抗碳化和介質入侵的性能。
由于混凝土微觀裂縫的存在，使空氣中的酸性物質通過混凝土的孔隙進入內部，引起混凝土的碳化和腐蝕以及堿- 骨料反應，隨著時間的推移，導致混凝土發生脹裂和剝落，進而引起鋼筋的銹蝕，而且，碳化的混凝土加劇了收縮變形，導致宏觀裂縫的開展和強度的降低，引起結構的破壞。
3 工程實例
3.1 工程概況
某大型商場，地下一層，層高3.6m，使用功能為汽車庫；地上五層，層高均為4.8m，使用功能為商場。結構設計使用年限為50 年，現澆鋼筋混凝土框架- 剪力墻結構，樓板現澆，基礎為柱下十字交叉條形基礎。該工程于2003 年12 月設計完成，2004 年5 月開工建設，2005 年8 月主體結構竣工。
2005 年8 月在主體結構驗收中發現，屋頂樓板底部局部混凝土顏色發白（見圖1），明顯不同于其它樓板，該樓板頂部有大量積水（見圖2）。經調查施工日記及監理日記發現，該樓板于2005 年1 月份澆筑，混凝土強度等級施工單位由C25 私自改為C30，現場攪拌、泵送混凝土，其配合比見表1。養護措施為先鋪一層塑料布，再覆蓋二層草袋。
水泥采用黃河牌普通硅酸鹽32.5 號水泥，砂為水洗砂，石子為粒徑10～20mm 的碎石，外加劑為USP-300B 減水劑， 坍落度為170mm， 水灰比0.40，含砂率40%。
3.2 原因分析
經用ZC3-A 型回彈儀依據《回彈法檢測混凝土抗壓強度技術規程》（JGJ/T23-2001） 對樓板強度進行檢測，該部位混凝土強度達到C35，大于設計要求。經對主體結構仔細檢查，未發現肉眼可以觀測到的裂縫，通過查閱有關設計文件、施工資料、監理資料，對其原因分析如下：
（1）由于混凝土自身的缺陷，水泥膠體在凝固硬化過程中體積縮小，在界面形成許多裂隙，這些并不連續的裂隙在受力或收縮、溫度作用下會相互貫通，外界的水分及二氧化碳因此侵入混凝土內部。另外由于混凝土的導熱率低，水泥水化時放出的熱量散發不出去，混凝土內部溫度高達60℃，而當時外界溫度為- 5℃～5℃，造成溫度變形及溫度應力，引起大量的混凝土微觀裂縫。
混凝土泵送高度小于30m，混凝土坍落度應不大于140mm，而實際坍落度為170mm，水灰比過大，而且混凝土澆注后該處樓板未進行表面抹面壓光，造成大量的混凝土早期裂縫出現。
混凝土的攪拌以及振搗質量不規范，使混凝土振搗不密實或者發生離析、沁水現象，多余水分溢出而形成毛細孔道并在鋼筋或粗骨料下窩水而形成疏松層，伴隨混凝土的沉陷，受到鋼筋阻攔后還會發生沿鋼筋的縱向裂縫。
（2）由于樓板表面長期積水，外界水分等環境介質通過混凝土自身的微觀裂縫向內部滲透。當這些有害介質與混凝土中氫氧化鈣Ca（OH）2 相遇時，形成碳酸鈣CaCO3，沉積在混凝土表面和里面，形成了白色的覆蓋層（如圖1）。
3.3 該缺陷對耐久性的影響
隨著混凝土的硬化，大量的外界水分進入混凝土內部后充滿了混凝土內部的孔隙，并與混凝土中的水泥石發生化學反應， 引起混凝土的碳化，而且與混凝土骨料中的活性礦物質也發生化學反應，引起混凝土的堿- 骨料反應；同時隨著環境溫度的周期性降低和升高，使混凝土內部的水凍成冰，冰融成水，反復循環，引起混凝土的凍融破壞。隨著時間的推移，這些反應都將引起混凝土產生宏觀裂縫的出現、發展，進而引起鋼筋銹蝕，使結構未達到設計使用年限之前，就發生承載能力破壞。
3.4 缺陷處理
在該缺陷的原因分析中，許多同志認為不需對該部位構件進行處理， 原因是該構件水灰比、水泥用量、混凝土強度等均滿足現行規范的要求。但筆者認為，雖然該缺陷目前不影響結構的承載力，但其長期存在會加快混凝土的碳化且加劇鋼筋銹蝕。為了使結構在設計合理的使用年限內滿足正常使用極限狀態以及結構耐久性的要求，應對這些有缺陷的部分樓板進行處理。通過理論分析和結合本工程的實際情況，處理方法采用裂縫表面封閉法，即通過密封裂縫表面達到防止水分、二氧化碳以及其它有害介質侵入的目的。具體施工措施為：先清潔需處理的表面，再用丙酮或酒精擦洗，干燥后用毛刷反復涂刷環氧樹脂液，涂層厚度為1mm 左右。
4 結束語
（1）混凝土微觀裂縫產生的主要原因是原材料的選擇、施工方案的制定、現場管理的水平以及環境的影響；混凝土微觀裂縫在施工和使用中是客觀存在的，施工時應采取切實有效的措施來減少混凝土微觀裂縫的出現。
（2）混凝土微觀裂縫對混凝土結構耐久性的影響是存在的，耐久性造成的結構破壞是嚴重的，帶來的經濟損失是巨大的。因此，一旦發現必須進行處理。
（3） 混凝土微觀裂縫在內因和外因的作用下，將繼續發展逐漸變為宏觀裂縫，降低結構的剛度和強度。
參考文獻
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