混凝土滲透性的測試 

隨著混凝土技術的進步，混凝土制備的可變因素越來越多。各種礦物細摻料和高性能減水劑作為基本材料組分，更增加了混凝土耐久性影響因素的復雜性。金偉良、趙羽習等把混凝土結構的耐久性分為環境、材料、構件和結構四個層次。盡管影響因素很多，但歸根結底，這些因素影響著混凝土的兩個重要的基本特性，即滲透性和強度。 

混凝土是一種多相的、不均質的、多孔的復合體系，當其相對的表面存在壓力、濃度和電位差時，就會發生物質的遷移。隨著水工工程的發展，20世紀30年代，人們開始關注混凝土的滲透性。由于水工結構諸如大壩、水渠、涵管，以及海底隧道等，一旦抗滲性能不能滿足要求，就會造成污染、滲漏等工程事故。 

20世紀80年代，由于混凝土耐久性問題日益為人們所關注，混凝土的抗滲性能也越來越受到人們的重視。我國也是從這時開始研究混凝土的碳化與鋼筋銹蝕問題。混凝土的滲透性能與其耐久性有密切的關系：抗滲性能好的混凝土具有好的密實性、好的抗碳化能力、好的抵抗鋼筋銹蝕能力以及抗凍性等。 

滲透性能對耐久性的影響程度取決于兩個因素：內部因素和外部因素。內部因素是指混凝土的材料組成和結構特征。外部因素是指混凝土所處的使用環境。通過提高混凝土的抗滲性能來提高混凝土的耐久性，可以從內、外兩個因素入手。內部因素可以通過合理的配合比設計以及適當的制作工藝來實現。

外部因素是客觀存在的，提高滲透性的關鍵是在于減少混凝土對侵蝕性介質的易感組份，提高混凝土的密實性。 

高性能混凝土是按耐久性設計的混凝土，具有優異的耐久性能而區別于普通混凝。而實際工程中的混凝土往往是受環境中的水、氣體以及侵蝕性介質的侵入而使其劣化的。

產生這種劣化作用需要內外兩個因素，內部因素是混凝土的成份和結構，外部因素是環境中侵蝕性介質和水的存在。必要條件是外部侵蝕性介質和水能夠逐步滲透到混凝土內部。隨著混凝土應用領域的不斷擴大，以及向惡劣環境中的延伸，避免混凝土劣化的外部條件是不可能的，也是不明智的。為此有必要從內部因素入手提高混凝土的耐久性能。也就是當混凝土劣化的外部條件存在時，使混凝土不產生原始裂縫，混凝土硬化后體積穩定不產生收縮裂縫，同時改善混凝土的成份和結構，減少易受腐蝕的組分，從根本上提高混凝土的抗侵蝕性能。 

滲透性是混凝土耐久性的最重要標志，是混凝土耐久的第一道防線，只有提高混凝土的抗滲性，做到“百毒不侵”，混凝土才能達到真正的耐久。只有對高性能混凝土的抗滲性進行深入的研究，了解滲透機理，才能對在役鋼筋混凝土結構進行耐久性評定和剩余壽命預測，而且還可以用來對新建項目進行耐久性預測，對提高工程的設計水平和提高建筑物的使用壽命具有重要意義。 

混凝土的滲透性，籠統地說是指氣體、液體或離子受壓力、化學勢或電場作用在混凝土中滲透、擴散或遷移的難易程度。常用的混凝土滲透性測試方法有:透水法、透氣法、氯池浸泡法及電量法等。 當今的混凝土設計己經由過去的強度設計逐步轉換到耐久性設計上來，強度高的混凝土未必耐久性好。而耐久性失效帶來的損失又是巨大的，為此有必要對混凝土的耐久性進行評價。滲透性作為耐久性的一個方面，是影響耐久性好壞的一個重要指標。可以說，抗滲性能高的棍凝土具有較高的耐久性。 混凝土的滲透性，籠統地說是指氣體、液體或離子受壓力、化學勢或電場作用在混凝土中滲透、擴散或遷移的難易程度。常用的混凝土滲透性評價主要有液體滲透法、氣體滲透法和導電法。但每種方法都有不同程度的缺陷。 

一、透水法 

我國標準的混凝土滲透性試驗方法屬于此類，并進一步分為“抗滲標號法”、“滲透系數法”及“滲水高度法”。

1、抗滲標號法 

這是我國目前采用的抗滲指標。以上口直徑為175mm，下口直徑為185mm，高150mm圓臺形試件或上下直徑與高均為150mm的圓形試件，一組6個，從試件底部施加0.2MPa水壓開始試驗，每隔8小時增加水壓0.IMPa，以每組6個試件中4個未發現有滲水現象時的最大水壓計算混凝土的抗滲標號。其抗滲標號按下式計算： 

P=10H一l 

式中：P——混凝土的抗滲標號； 

H——第三個試件頂面開始有滲水時的水壓(MPa)。 

混凝土抗滲標號分級為P2，P4，P6，P8， P10，P12等。

抗滲標號法的優點是簡便、直觀，但是抗滲標號法也存在著一些不大實用和不盡合理的問題： 

(l)按抗滲標號的分級來評定棍凝土的滲透性，不能確切的反映出混凝土的滲透性能，同一數量級下的滲透系數，其混凝土抗滲標號有較大的差異，特別是抗滲標號較高時，差異較大。 

(2)混凝土抗滲標號不便于在水工建筑物上使用，也難以將現場的壓水結果與之聯系。目前，國內外對壩體混凝土滲透性的檢查，仍沿用鉆孔壓水的方法，并據此算出壩體混凝土的滲透系數。 

(3)混凝土的抗滲標號不能直接用于混凝土結構設計上的透水性計算。 

(4)由于滲透還與滲透時間有關，時間越久，滲透深度與滲透量也隨之增加，而抗滲標號則未能反應。 

(5)由于混凝

的滲透性還與齡期有關，投入使用的混凝土建筑物使用年限越久，其抗滲標號也隨之降低。 

2、滲透系數法 

    混凝土的滲透性，可用相對滲透系數評定，可分為滲透高度法與滲水量法。     滲透高度法以10個測點處滲水高度的算術平均值作為該試件的滲水高度。然后計算6個試件的滲水高度的算術平均值，作為該組試件的平均滲水高度。根據試驗所的滲水高度的大小，相對比較混凝土的密實性。 

滲水量法反映了混凝土的吸收的水和滲透的水，通過滲水量及時間計算滲透系數，以一組六個試件滲透系數的算術平均值作為滲透系數的試驗結果，相對滲透系數按下式計算：22q2aTHA

QKº 式中:Kq——相對滲透系數(mm/h)；          Q——滲水量(mm3)； 

         A——被測試件水施壓面積(mm2)； H——水壓力，以水柱高度表示(mm)；          T——恒壓經過時間(h)；          a——混凝土吸水率(%)。 

    相對滲透系數比抗滲標號更合理。相對滲透系數(滲水高度法)適用于滲透性較低的混凝土，相對滲透系數(滲水量法)適用于滲透性較高的混凝土。 

二、透氣法 

透氣法測試混凝土滲透性的形式很多，現以圖1.1說明透氣法的試驗原理。

實驗前將試件烘干至恒重，試驗時：(1)將氣室抽空或注入氣體至一定壓強P1；記下時間t1；(2)當壓強變為P2(自定)時讀時間t2，或者當t2=t1+t(自定)讀P2；(3)重復以上(1) (2)步，直至壓強變化率為恒定時，以此計算混凝土的滲透系數。 

    該法的優點是快而方便；缺點是受干燥溫度影響較大，同時干燥混凝土與實際工作狀態相差較遠。因為混凝土通常含水，該水包括自由水、吸附水、層間水、結晶水及結構水，他們的活性不同且與混凝土的內部結構及化學組成有關。干燥溫度太低時，需干燥時間長且難以達到除盡自由水和吸附水的目的；溫度太高，失去層間水以至結晶水和結構水，使混凝土破壞，試驗結果失真。 

三、CI-離子滲透法 

    將試件浸沒于含Cl離子的水池中的傳統氯池浸泡法屬于此類。近年來，以在試件兩側形成Cl-濃度差的實驗方法較為多見，試驗簡圖如圖1.2所示。Cl離子只從試件的一個表面向內部滲透。實踐中應用飽和溶液，以模擬混凝土的孔溶液化學成分。 試驗一定時間后，取下試件，烘干，在暴露Cl-面側向試件內部方向順序切取薄片，在各片上進行取樣，磨細，分析等工序，確定各片上的C1離子量，從而獲得原試件沿C1離子滲透方向上的離子含量梯度，以此計算滲透系數。

該法優點是與實際情況相似；缺點是所需時間太長，一般至少要幾十天至幾個月。對于低滲透性混凝土，所需時間更長。而且，當離子滲入深度很小時，由于可利用的切片數目太少，試驗結果誤差增大。同時，該法的實驗過程比較復雜。 

四、通電方法 

    對混凝土電性能方面的研究，只在50-60年代才有確定的成果，研究結果表明，混凝土的電阻率與混凝土的濕度、所用膠凝材料種類、齡期、拌合用水含鹽量等因素有關。80年代之后，大量文獻報導了如何精確測量混凝土的電阻值(或電導)，以及電阻值與混凝土組成材料及宏觀性能(如強度，滲透性)之間的關系。近期許多研究者則通過對混凝土的阻抗研究，揭示混凝土的凝結硬化進程及其微 觀結構。 

    總體說，用通電方法測量混凝土的滲透性可分如下幾種：     1、直流電量法及其改進