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混凝土渗透性的影响因素及改善方法

发布时间：

2022-07-15 23:32

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混凝土抗渗性是指混凝土抵抗有压液体(水、油、溶液等)渗透作用的能力，抗渗性是决定混凝土耐久性最主要的因素。混凝土渗透性高低影响液体（或气体）侵入的速率，而有害的液体或气体渗入混凝土内部后，将于混凝土组成成分发生一系列物理化学和力学作用。抗渗性是提高和保证耐久性首先要控制的主要性能，混凝土抗渗性主要有三种，即透水性、透气性和抗氯离子渗透性。混凝土抗渗性能力和水有直接的关系，主要是指其抵抗水，油渗透的能力，是否能够有效的阻止水分通过孔隙渗入到混凝土中。混凝土抗渗性分P4，P6， P8，P10，P12 和大于P12 共6 个等级，分别对应不同等级的水压力渗透。目前以透水性抗渗标号作为抗渗的指标，其优点是简单、直观，但对长龄期抗渗性较高的混凝土不适用，没有时间概念，有时会引起误会。例如，抗渗标号为P8的混凝土，并不是在0.8MPa水压下长期不透水，如果结构物厚度大于且水压作用时间较长，最后还是会透水的。

（一）影响混凝土渗透性的因素

影响混凝土渗透性的因素一方面来自混凝土配合比、矿物掺合料、引气剂以及养护措施等，另一方面混凝土硬化后的孔隙率和孔径大小也对渗透性有影响。

（1）骨料

混凝土骨料的加入会切断混凝土浆体孔隙连通的路径，从而降低混凝土的渗透性。另外，骨料的尺寸对混凝土渗透性也有影响，粒径小于20mm时，混凝土内部形成的缺陷较小，对渗气性没有明显的影响，骨料粒径大于20mm时，骨料界面形成的缺陷增加，固化浆体与骨料界面性能下降严重，混凝土渗透性降低。

（2）水胶比与胶凝材料用量

混凝土拌合物的水胶比对硬化混凝土孔隙率的大小、数量具体起直接影响，从而影响混凝土的抗渗性。当用水量相同时，水胶比变大，胶凝材料用量减少，混凝土内部的孔隙增多，密实性降低，流动性变大，从而影响混凝土的抗渗性。

当水胶比变小，胶凝材料用量增加，混凝土的孔隙率降低，密实性增加，混凝土的强度和抗冻抗渗性变好。例如，当水胶比小于0.6时，毛细孔多属于封闭的，当水胶比小于0.4时，混凝土渗透性迅速降低，几乎不渗透。当水胶比大于0.6时，则连续性的毛细孔显著增加，渗透性也变大，水胶比从0.6增加到0.63，渗透性将增大一倍。在水胶比一定时，胶凝材料用量对混凝土抗渗性能影响比较明显，抗渗混凝土的胶凝材料用量不宜小于320 kg/m³。

（3）用水量

混凝土用水量对混凝土性能具有重要影响，在满足工作要求的前提下，选用较小的用水量，用水量决定了混凝土拌合物的流动性和密实性。混凝土拌合物用水量增加，流动性会提高，拌合物的粘聚性和保水性会降低。在振捣过程中，水泥浆体与骨料分离，出现流浆、离析、泌水现象，降低了混凝土的强度和抗冻抗渗性。因此，在水胶比不变的情况下，增加用水量就要增加水泥用量，才能让混凝土拌合物的流动性及和易性更好。

（4）掺合料

混凝土的掺合料通过火山灰效应、二次水化反应、填塞效应等效应改变混凝土的渗透特征。粉煤灰活性较低，浆体中水化产物不够，存在较多孔隙，前期混凝土的抗渗性能不如矿粉，而后期粉煤灰的火山灰效应逐渐显现，改善了混凝土的孔隙结构，从而改善了混凝土的抗渗性。研究表明当混凝土的粉煤灰含量由20%、30%、40%提升到50%，养护56d和90d的混凝土的气体渗透性逐渐降低，但对于仅养护28d、掺杂30%和40%粉煤灰含量的混凝土渗透性呈现增大趋势，其原因应该同样是前期粉煤灰尚未进行二次水化。

（5）砂率

砂的粒径比较小，因此砂率的变化使骨料的总表面积有很大的变化，同时使混凝土拌合物的和易性也有很大的差别。在水泥浆一定的情况下，砂率过大时，骨料总表面积大，空隙率增大，拌合物缺乏粘结性，流动性小，使混凝土的最终密度不高；当砂率过小时，不能在粗骨料周围形成足够的具有润滑作用的砂浆层，水泥用量和用水量相对而言增多，混凝土容易出现不均匀现象及收缩大的现象，混凝土拌合物的流动性减小，粗骨料离析，水泥浆流失，甚至出现溃散，从而使混凝土的抗渗性变差。

为了使混凝土具有良好的抗渗性，一般采用较高的砂率，这样既能填充粗骨料周围的空隙并将其包裹，而且还能形成一定厚度的砂浆层。在一般水泥用量情况下，砂率一般为35%～45%。

（二）提高混凝土抗渗透性的措施

提高混凝土抗渗性的措施主要从原材料选择、配合比设计和混凝土浇筑后的养护上进行改善。

选用硅酸盐水泥，细颗粒含量高的水泥可以提高混凝土抗渗性，但水泥细度过大会增加用水量，造成抗裂性下降。选用级配良好的砂石骨料，石子粒径小于25mm，含泥量小于1%，砂采用中粗砂、含泥量小于3%。选用质量优良的矿物掺合料和外加剂，如粉煤灰不应低于II级。胶凝材料用量不低于320kg/m³，砂率35%～45%，其中水胶比对混凝土渗透性影响最大，水胶比越大，混凝土抗渗性能越差。水胶比满足表1要求。

表1 抗渗混凝土最大水胶比