浅述混凝土抗渗性能的影响因素

文/ 韩歆、王萃 葛洲坝集团试验检测有限公司 湖北宜昌 443002

浅述混凝土抗渗性能的影响因素

文/ 韩歆、王萃 葛洲坝集团试验检测有限公司 湖北宜昌 443002

抗渗性是指混凝土抵抗压力水渗透的性能。影响混凝土抗渗性能的因素有很多，原材料的种类、原材料的比例、养护条件及养护方法皆能改善混凝土的抗渗性能。

混凝土；抗渗性能；影响因素

1、引言

20世纪初，由于混凝土水坝、水渠、涵管以及海底隧道等等大型水工工程的建设，人们开始对混凝土的抗渗性能越来越关注，并对其进行研究与改善。因为这些工程的混凝土抗渗性能不够的话，会降低这些结构的使用效能，甚至会发生安全事故。因此，对于混凝土抗渗性能的研究越来越重要。

混凝土发展至今已有相当长的历史，抗渗性能是个很重要的性能指标，早在20世纪早期，前民主德国、前苏联等欧洲国家就已经进行过级配理论的研究，以最大密实度、最小孔隙率的砂石连续级配为理论根据来配置抗渗混凝土。20世纪50年代初，我国就曾推广应用了骨料级配抗渗混凝土。60年代初，我国根据经验提出了富砂浆抗渗混凝土技术。随着时代的进步，人们对于混凝土内部反应以及结构的深入了解，通过对混凝土反应机理的研究以及混凝土外加剂应用技术的发展，开始掺用各种外加剂来提高混凝土的抗渗性能，增强防水能力。

2、影响混凝土抗渗性能的因素

影响混凝土抗渗性能的因素有：水泥品种、粗骨料的品种与最大粒径、各原材料的比例、养护条件与养护方法、粉煤灰、外加剂等等。

2.1 水泥品种

混凝土中的空隙主要来自于水泥的水化作用，不同品种的水泥反应也不一样。配置抗渗混凝土的水泥，要求抗水性好、水化热较低以及具有一定的抗侵蚀性能。例如常用的普通硅酸盐水泥，具有泌水率小、早期强度增长较快、收缩较小等特性，然而抗水性与扛侵蚀性能却不太好。而矿渣硅酸盐水泥泌水率大、收缩大、抗渗性较差，抗硫酸盐侵蚀能力较好。因此不同的水泥品种影响着混凝土的抗渗性能。在工程实例中就有过使用受潮成团结块的水泥，由于水泥水化作用不完全，导致混凝土抗渗性能差，因此选择合适品种的水泥以及质量合格的水泥，才能保证混凝土的抗渗性能。

2.2 粗骨料的品种与最大粒径

混凝土常用的粗骨料有卵石和碎石这两个品种。碎石表面多棱角，表面较为粗糙，与水泥的粘结比卵石要好，对混凝土的抗渗性能较为有利。然而，碎石要求与卵石同样的和易性，每立方米混凝土需多用水泥约十几千克，用水量也随之增加，也会影响混凝土的抗渗性能。石子粒径过大或过小，对混凝土抗渗性均不利，在防水混凝土中，允许采用的粗骨科最大粒径一般为40mm。

2.3 各原材料的比例

水灰比的大小决定了混凝土中水泥等胶材的用量，水灰比越小混凝土就越密实，抗渗性能就越高，不同水胶比对混凝土抗渗性能影响很大。水灰比不宜过大，过大会使得水泥石中的毛细孔隙过多，使得抗渗能力较弱。一般来说，混凝土有抗渗要求时，水灰比不宜大于0.60，当大于0.60以后，抗渗能力将会显著地降低。同样的砂率也影响着混凝土的抗渗性能，适宜的砂率可以保证混凝土中水泥砂浆的数量，能使混凝土获得良好的抗渗性能。

2.4 养护条件与养护方法

混凝土的养护条件与养护方法决定了水泥水化反应的快慢及反应程度，因此养护条件与养护方法对混凝土抗渗性能有着很大的影响。养护不良常常会降低混凝土的抗渗性能，养护时的温湿度决定了反应的进行，混凝土中孔隙的多少、大小都由养护条件所影响，因此影响着混凝土的抗渗性能。一般来说，长时间在潮湿环境中养护的混凝土抗渗性会相对较高。一般工程应用上，带有抗渗指标的混凝土应该避免在寒冷的冬季以及炎热的夏季进行施工。因为混凝土刚凝结时是无应力的，温度的升降会导致混凝土的胀缩，在约束条件下一般会产生温差效应。当这种应力值超过了混凝土的抗拉强度时，混凝土容易产生裂缝，降低了混凝土的抗渗性能，降低混凝土工程的质量。严重时甚至可能发生渗漏，所以在可能的条件下应尽量避免冬季及夏季施工。

2.5 粉煤灰

粉煤灰中的活性氧化物能够与水泥水化后的产物氢氧化钙发生反应生成比较稳定的硅酸钙水化物，其水化物既能提高混凝土的后期强度，也能使得混凝土更密实，这是因为水化物在反应过程中体积胀大，增加了阻水作用，从而使得混凝土的抗渗性能得到提高。因此，适当的掺用粉煤灰以及其他具有活性火山灰成分的混合材，能够改善混凝土的抗渗性能。然而粉煤灰的掺量也不宜过大，过大时水泥水化产物中的氢氧化钙不足以与粉煤灰发生反应时，会导致强度偏低并影响混凝土的抗渗性能。

2.6 外加剂

20世纪开始使用外加剂以来，外加剂在各工程中混凝土的使用正变得越来越广泛，种类也越来越多。不同品种的外加剂对混凝土抗渗性能的影响也不一样，作用机理也不同。减水剂通过自身的分散作用，使得混凝土用水量大大减少，有些减水剂还能通过引入微小气泡来减少泌水通道，提高混凝土抗渗性能。同样引气剂也能产生气泡来减少泌水通道，提高混凝土的抗渗性能。掺用膨胀剂的混凝土能够获得高的体积稳定性、更好的密实性，从而提高抗渗性能。水泥水化的过程中掺入膨胀剂，能够形成大量的体积增大的钙钒石，由于其产生了一定的膨胀，能够改善混凝土的孔洞结构，使得总孔率减少与毛细孔径变小，从而来提高混凝土的抗渗性能。

结语：

混凝土的耐久性问题正日益受到人们的关注，要研究耐久性能就不能不关注混凝土的抗渗性能。不仅仅是水工建筑，随着时代的发展，越来越多的工程对混凝土的抗渗性能提出要求。影响混凝土抗渗性能的因素较多，其中密实度是影响混凝土抗渗性能的重要因素，提高混凝土的密实度能够提高混凝土的抗渗性能。从原材料的控制，各原材料的比例，以及混凝土的成型养护等等因素，都需要得到很好地控制，才能满足施工要求。

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