建筑結(jié)構(gòu)要經(jīng)得起時間的考驗，就必須面對一個挑戰(zhàn)——防水。進水造成的損害往往是看不見的威脅，它會逐漸侵蝕建筑物的完整性，增加維護成本，縮短使用壽命。
最初損害混凝土防水性能和抗劣化性能的原因都只是來自于細微的缺陷，因此在出現(xiàn)重大問題之前很容易被忽視。
在最近的一次網(wǎng)絡研討會上，凱頓國際的技術總監(jiān)Jeff Bowman分享了過去和現(xiàn)在關于混凝土缺陷的研究，并闡述了如何采用創(chuàng)新型技術確保混凝土的耐久性和防水性。
混凝土因其多功能性和耐久性而被廣泛使用。然而，維修和維護的相關成本仍然是重點關注的問題。
隨著行業(yè)迅速發(fā)展，人們越來越注重減少對環(huán)境的影響，可持續(xù)性混凝土是在預期使用壽命內(nèi)持續(xù)發(fā)揮其功能和性能的混凝土，減少維護、維修和更換的需求。
微裂縫在很大程度上影響了我們對混凝土耐久性的認知。這些微小的裂縫往往肉眼難以察覺，就很容易低估其帶來的影響，直到這些裂縫升級成為嚴重問題。
它是由于多種應力因素（如荷載、環(huán)境條件和熱循環(huán)）而形成的，這些裂縫可能擴展成龐大的裂縫網(wǎng)絡，使得混凝土容易受到水分和有害化學物質(zhì)的侵入。尤其當這種侵入損害到保護鋼筋免受腐銹蝕的混凝土保護層時，情況就更加令人擔憂了。
圖中為一塊混凝土的橫截面：
? 灰色的部分代表骨料
? 白色背景代表水泥漿基體
? 綠色線條顯示的是微裂縫
? 紅色線條則標示出了更嚴重的開裂現(xiàn)象
如果觀察混凝土的初始狀態(tài)，就會發(fā)現(xiàn)大多數(shù)新澆筑的混凝土中都存在早期微裂縫。隨著時間的推移，荷載、風化和熱循環(huán)等應力因素會不斷作用，從而導致新的微裂縫形成，還可能使得之前產(chǎn)生的細微裂縫進一步延伸和擴展。在后期整個混凝土中會形成一個可滲透的微裂縫網(wǎng)絡，這使得混凝土容易受到水和有害化學物質(zhì)的侵入。
◆熱循環(huán)對微裂縫的影響
ACI專刊（139號）探討了高溫條件下微裂縫的產(chǎn)生以及腐蝕防護問題，通過模擬惡劣環(huán)境中的溫度波動，來測試混凝土試塊在溫度變化環(huán)境中受到的影響。
例如，一項在模擬條件下進行的研究發(fā)現(xiàn)，混凝土在27°C至60°C的反復溫度循環(huán)中會產(chǎn)生大量微裂縫。這種溫度波動類似于沙漠氣候中的環(huán)境條件，并且由于氣候變化的影響，這種情況在溫帶地區(qū)也越來越常見。
該報告發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過熱循環(huán)的混凝土腐蝕速度比對照組快50%到70%。其研究結(jié)果還表明，如果我們僅憑直觀觀察或抗壓強度來評估混凝土，將無法準確預測混凝土的實際性能表現(xiàn)。
任何混凝土混合物本身都具有一定能力來密封某些出現(xiàn)的微裂縫，這包括：
01 碳酸鈣的形成
混凝土中鈣礦物質(zhì)與水的相互作用，產(chǎn)生碳酸鈣，有助于裂縫的密封。
02 水泥的持續(xù)水化
未水化的水泥顆粒可以繼續(xù)與水發(fā)生反應，填補裂縫。
03 碎屑沉積
混凝土中的細微顆粒可能嵌入裂縫中，有效地封閉裂縫。
04 水泥基體的膨脹
與海綿類似，水泥基體吸收水分并膨脹，有助于封閉微小裂縫。
在混凝土混合物中加入滲透結(jié)晶型外加劑，其有效成分能夠與水和未水化的水泥顆粒發(fā)生反應，形成不溶于水的針狀結(jié)晶體，填充這些細微裂縫從而達到阻水和防水保護的效果。
★渥太華大學–為期兩年的實驗室研究★
由渥太華大學Diego de Souza和Leandro Sanchez博士領導的一項為期兩年的研究表明，與普通混凝土相比，加入滲透結(jié)晶型外加劑可以顯著提高混凝土微裂縫的自愈合性能。這種改善不僅見于初期混凝土，而且在后期、成熟的混凝土中也表現(xiàn)強勁。
通過顯微鏡觀察分析證實，經(jīng)過添加了滲透結(jié)晶型外加劑的混凝土試樣中，微裂縫呈現(xiàn)出已愈合狀態(tài)，而此前水和化學物質(zhì)能夠通過這些微裂縫進入混凝土內(nèi)部。
在對微裂縫進行評估的同時，研究人員還對混凝土試件進行了一系列性能測試，包括抗壓強度、彈性模量、孔隙率、電阻率和脈沖速度等，目的是檢查混凝土在進行力學加載前后以及自愈合一段時間后內(nèi)部損傷的情況，并確定其恢復比率。
結(jié)果表明，經(jīng)過修復期后，普通混凝土的平均力學性能恢復了20-30%，而含有滲透結(jié)晶型外加劑的混凝土在相同時間內(nèi)恢復了60-70%的性能。
實驗室研究提供了三個關鍵發(fā)現(xiàn)
01 微裂縫愈合數(shù)量與不同力學性能的恢復率（自愈效果）之間存在顯著的正相關性。
02 某些特定性能（如孔隙率），在添加滲透結(jié)晶型外加劑后，修復效果尤為顯著。
03 我們能夠直觀地觀察到微裂縫的愈合現(xiàn)象，并體驗到與性能相關的更大優(yōu)勢。
★夏威夷大學–為期10年的實地研究★
夏威夷交通部委托夏威夷大學進行了一項長達十年的研究，評估加入了不同抗腐蝕和降低滲透性外加劑的鋼筋混凝土板試塊長時間暴露在海洋潮汐區(qū)中的性能表現(xiàn)。
當時，凱頓國際團隊并不知情這項研究使用了我們的KIM?混凝土防水外加劑，這與渥太華大學在其實驗室研究中使用的外加劑是相同的。
研究表明，含有KIM?的混凝土試塊在惡劣的海洋條件下表現(xiàn)出卓越的性能，具有較好的抗腐蝕性和抗?jié)B透性能。它不僅降低了滲透性，還愈合了細微裂縫，從而保護鋼筋免受銹蝕。
微裂縫自愈合研究表明，要實現(xiàn)混凝土的耐久性和長期的防水效果，關鍵在于能夠持續(xù)對細微裂縫進行愈合和修復。滲透結(jié)晶型外加劑不僅可以提升混凝土的即時性能，還能確保其長期耐久性和可持續(xù)性。隨著建筑行業(yè)的不斷發(fā)展，采用這類材料對于構(gòu)建更加堅固耐用的建筑結(jié)構(gòu)和基礎設施至關重要。
