【摘要】通过分析工程实例，论述了混凝土微观裂缝对混凝土耐久性的影响，强调了注重混凝土耐久性的重要性。
【关键词】混凝土微观裂缝耐久性
长期以来，结构工程学科对混凝土裂缝研究的重点通常是宏观裂缝（肉眼看得见，且裂缝宽度大于0.05mm）的产生机理及预防补救措施，其工作重点主要集中在研究裂缝的开展及发展变化对结构的刚度、强度的影响；而混凝土大量的微观裂缝（肉眼看不见且裂缝宽度小于0.05mm），却是在混凝土搅拌初期就开始存在的，是混凝土内部固有的一种裂缝，其对混凝土耐久性的影响却没有得到重视，造成了由于耐久性不足导致结构破坏的事故时有发生，其中因混凝土碳化和钢筋锈蚀需要处理的工程更具有普遍性，造成的经济损失也是难以估量的。因此，混凝土微观裂缝对耐久性的影响已越来越受到广泛的关注和重视。
1 混凝土构件微观裂缝的特点及形成原因
混凝土是以水泥为主要胶结材料，拌合一定比例的砂、石和水，有时还加入少量的各种添加剂，经过搅拌、运输、注模、振捣、养护等工序后，逐渐凝固硬化而成的人工复合材料。它是一种非匀质、非同向的三相混合材料。混凝土在制作过程中和水泥水化凝固过程中必然产生微观裂缝。它是材料固有的一种物理性质， 混凝土的微观裂缝主要有三种：①粘着裂缝是指骨料与水泥石的粘接面上的裂缝，主要沿骨料周围出现；②水泥石裂缝是指水泥浆中的裂缝，出现在骨料与骨料之间；③骨料裂缝是指骨料本身的裂缝。混凝土微观裂缝的存在、扩展、增加，使应力- 应变曲线向水平线倾斜，应力滞后于应变，泊松比增加，刚度下降，持久强度降低，徐变增加。
水泥是混凝土最基本也是最重要的组成部分，组成水泥的熟料的一系列水化反应引起混凝土的温度裂缝；由于水泥水化反应引起化学收缩及水泥浆体的干缩湿胀，引起收缩缝。水泥硬化浆体长期在空气中存在，由于碳化收缩引起浆体表面的微细裂缝，同时水泥细度太细及水泥的安定性不合格也易引起裂缝。不同种类的水泥的干缩率由大到小依次为：矿渣硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、中低热水泥粉、粉煤灰水泥。
混凝土的搅拌、运输、浇注和振捣等施工操作不善，容易在混凝土内部产生大空洞和缺陷，精心施工可以减小孔隙率。及时、充分的养护，有利于保证水泥的水化作用，减少毛细孔的孔径和总孔隙率。
目前，随着施工机械现代化和现场文明施工的要求，泵送混凝土越来越广泛的应用在工程建设中。泵送混凝土具有较大的流动性和粘聚性，坍落度大， 其坍落度由普通混凝土的10 ～90mm增加到110 ～120mm， 而且为了保证混凝土的正常泵送，经常掺有缓凝的外加剂，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。这些因素都使结构物的微观裂缝出现的概率及数量大大增加。
2 混凝土微观裂缝对混凝土结构耐久性的主要影响混
凝土结构的耐久性是指结构在其使用过程中抵抗外界环境或内部自身所产生的侵蚀破坏的能力。影响混凝土耐久性的因素有：混凝土的碳化、化学侵蚀、碱骨料反应、冻融破坏、温湿度变化、混凝土裂缝等，其中最主要的因素是混凝土本身的质量，而提高密实度以减少混凝土的渗透性，可从根本上提高其抵抗碳化和介质入侵的性能。
由于混凝土微观裂缝的存在，使空气中的酸性物质通过混凝土的孔隙进入内部，引起混凝土的碳化和腐蚀以及碱- 骨料反应，随着时间的推移，导致混凝土发生胀裂和剥落，进而引起钢筋的锈蚀，而且，碳化的混凝土加剧了收缩变形，导致宏观裂缝的开展和强度的降低，引起结构的破坏。
3 工程实例
3.1 工程概况
某大型商场，地下一层，层高3.6m，使用功能为汽车库；地上五层，层高均为4.8m，使用功能为商场。结构设计使用年限为50 年，现浇钢筋混凝土框架- 剪力墙结构，楼板现浇，基础为柱下十字交叉条形基础。该工程于2003 年12 月设计完成，2004 年5 月开工建设，2005 年8 月主体结构竣工。
2005 年8 月在主体结构验收中发现，屋顶楼板底部局部混凝土颜色发白（见图1），明显不同于其它楼板，该楼板顶部有大量积水（见图2）。经调查施工日记及监理日记发现，该楼板于2005 年1 月份浇筑，混凝土强度等级施工单位由C25 私自改为C30，现场搅拌、泵送混凝土，其配合比见表1。养护措施为先铺一层塑料布，再覆盖二层草袋。
水泥采用黄河牌普通硅酸盐32.5 号水泥，砂为水洗砂，石子为粒径10～20mm 的碎石，外加剂为USP-300B 减水剂， 坍落度为170mm， 水灰比0.40，含砂率40%。
3.2 原因分析
经用ZC3-A 型回弹仪依据《回弹法检测混凝土抗压强度技术规程》（JGJ/T23-2001） 对楼板强度进行检测，该部位混凝土强度达到C35，大于设计要求。经对主体结构仔细检查，未发现肉眼可以观测到的裂缝，通过查阅有关设计文件、施工资料、监理资料，对其原因分析如下：
（1）由于混凝土自身的缺陷，水泥胶体在凝固硬化过程中体积缩小，在界面形成许多裂隙，这些并不连续的裂隙在受力或收缩、温度作用下会相互贯通，外界的水分及二氧化碳因此侵入混凝土内部。另外由于混凝土的导热率低，水泥水化时放出的热量散发不出去，混凝土内部温度高达60℃，而当时外界温度为- 5℃～5℃，造成温度变形及温度应力，引起大量的混凝土微观裂缝。
混凝土泵送高度小于30m，混凝土坍落度应不大于140mm，而实际坍落度为170mm，水灰比过大，而且混凝土浇注后该处楼板未进行表面抹面压光，造成大量的混凝土早期裂缝出现。
混凝土的搅拌以及振捣质量不规范，使混凝土振捣不密实或者发生离析、沁水现象，多余水分溢出而形成毛细孔道并在钢筋或粗骨料下窝水而形成疏松层，伴随混凝土的沉陷，受到钢筋阻拦后还会发生沿钢筋的纵向裂缝。
（2）由于楼板表面长期积水，外界水分等环境介质通过混凝土自身的微观裂缝向内部渗透。当这些有害介质与混凝土中氢氧化钙Ca（OH）2 相遇时，形成碳酸钙CaCO3，沉积在混凝土表面和里面，形成了白色的覆盖层（如图1）。
3.3 该缺陷对耐久性的影响
随着混凝土的硬化，大量的外界水分进入混凝土内部后充满了混凝土内部的孔隙，并与混凝土中的水泥石发生化学反应， 引起混凝土的碳化，而且与混凝土骨料中的活性矿物质也发生化学反应，引起混凝土的碱- 骨料反应；同时随着环境温度的周期性降低和升高，使混凝土内部的水冻成冰，冰融成水，反复循环，引起混凝土的冻融破坏。随着时间的推移，这些反应都将引起混凝土产生宏观裂缝的出现、发展，进而引起钢筋锈蚀，使结构未达到设计使用年限之前，就发生承载能力破坏。
3.4 缺陷处理
在该缺陷的原因分析中，许多同志认为不需对该部位构件进行处理， 原因是该构件水灰比、水泥用量、混凝土强度等均满足现行规范的要求。但笔者认为，虽然该缺陷目前不影响结构的承载力，但其长期存在会加快混凝土的碳化且加剧钢筋锈蚀。为了使结构在设计合理的使用年限内满足正常使用极限状态以及结构耐久性的要求，应对这些有缺陷的部分楼板进行处理。通过理论分析和结合本工程的实际情况，处理方法采用裂缝表面封闭法，即通过密封裂缝表面达到防止水分、二氧化碳以及其它有害介质侵入的目的。具体施工措施为：先清洁需处理的表面，再用丙酮或酒精擦洗，干燥后用毛刷反复涂刷环氧树脂液，涂层厚度为1mm 左右。
4 结束语
（1）混凝土微观裂缝产生的主要原因是原材料的选择、施工方案的制定、现场管理的水平以及环境的影响；混凝土微观裂缝在施工和使用中是客观存在的，施工时应采取切实有效的措施来减少混凝土微观裂缝的出现。
（2）混凝土微观裂缝对混凝土结构耐久性的影响是存在的，耐久性造成的结构破坏是严重的，带来的经济损失是巨大的。因此，一旦发现必须进行处理。
（3） 混凝土微观裂缝在内因和外因的作用下，将继续发展逐渐变为宏观裂缝，降低结构的刚度和强度。
参考文献
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