淺析混凝土滲透性測試方法及影響因素

胡慧瑩 胡文娟

1河南建筑材料研究設計院有限責任公司（450002）2河南省建設工程質量監(jiān)督檢測行業(yè)協會（450002）

淺析混凝土滲透性測試方法及影響因素

胡慧瑩 胡文娟

1河南建筑材料研究設計院有限責任公司（450002）2河南省建設工程質量監(jiān)督檢測行業(yè)協會（450002）

混凝土保護層的滲透性是決定混凝土耐久性的重要因素，混凝土滲透性測試方法及影響因素的研究具有重要的工程實際意義。這里在總結前人研究的基礎上，對混凝土滲透性的測試方法和影響因素進行了總結分析。

混凝土；滲透性；耐久性

隨著經濟的不斷發(fā)展，混凝土早已成為現代工程結構的主要材料,我國每年混凝土用量約10億m3。近幾年來，混凝土耐久性的研究在國內外引起了普遍重視。眾所周知，影響混凝土耐久性的因素很多，包括其本身的強度、保護層厚度以及外部環(huán)境影響等，而最主要的則是混凝土保護層滲透性。故對混凝土耐久性的研究長期以來都是建立在對其滲透性評價的基礎之上。滲透性是指氣體、液體及其他離子受壓力、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。混凝土的保護層作為抵御水、二氧化碳等有害介質侵蝕的第一道防線，對于阻止各種化學元素（氯離子、碳酸離子、硫酸離子等）的侵入，避免鋼筋腐蝕，降低各種凍融和鹽凍的破壞具有重要的作用[1]。因此，開展對混凝土滲透性的研究，無疑是耐久性研究中不可或缺的組成部分，對混凝土耐久性的評價與高耐久性混凝土的設計亦具有重要的現實意義。

1 現有滲透性測試方法概述

常用的混凝土抗?jié)B性測試方法有水壓力試驗法、抗氯化物滲透試驗法和氣體滲透性測試法等。與以水和各種化合物為介質的測試方法不同，以氣體為介質的測試方法的優(yōu)點是不會改變測試構件的微觀結構和組成，更符合實際情況，有利于現場無損傷檢測。因此就國內目前情況來說，前兩種試驗方法均以試驗室測試為主，氣體滲透法則主要用于現場無損傷檢測。

1.1 水壓力試驗法

水壓力試驗法分為穩(wěn)定流動法、滲透深度法[2-3]。穩(wěn)定流動法僅適用于研究具有較高滲透性的混凝土,且根據Darcy定律計算滲透系數過程中，一般存在相當大的試驗誤差。

滲透深度法測量壓力液體穿透混凝土的深度，通常采用一次加壓法，恒壓24h后劈開試件，測試平均滲水高度，并以此計算滲透系數Kp。計算Kp時由于孔隙率常采用估算值而引起誤差。

它們存在的主要缺陷是:混凝土同時受水壓力和毛細孔壓力兩種驅動力的作用，但卻不能區(qū)別和表示混凝土的水壓力滲透性和毛細孔壓力滲透性各自的大小。水壓力滲透性測試方法的試驗結果雖然包含了毛細孔壓力滲透性的作用，但在多數情況下卻不能代替毛細孔壓力滲透性的測試方法。在毛細孔壓力大于水壓力的情況下，滲透高度法甚至不能正確判定水壓力滲透性的高低。只有與毛細孔壓力滲透性試驗相結合，才能判定水壓力滲透性的高低。

1.2 離子滲透性的測試方法

離子滲透性的測試方法的代表是氯離子滲透性試驗[4-5]。這種方法存在的不足是:試驗測得的氯離子濃度分布結果，多數是相對混凝土一定滲透深度以內單位質量或單位體積的氯離子平均濃度。它無法反映混凝土材料和孔結構中呈不均勻分布的局部氯離子濃度。因此，建議在評價混凝土的氯離子滲透性時，不僅要考慮和采用混凝土單位體積或質量的氯離子濃度，而且應當考慮和增加單位孔隙體積（主要指開口孔隙體積）的氯離子濃度指標——混凝土內部氯離子數量除以開口孔隙體積，或混凝土某一深度內單位體積氯離子濃度除以開口孔隙率。這樣才能反映混凝土局部氯離子濃度的高低。在實際工程中，氯離子在混凝土內部的滲透性會同時受到毛細孔壓力和水壓力的影響。離子滲透性的試驗方法大多數僅反映了氯離子濃度差的影響（測試前試塊多已飽水或飽鹽），所以要判斷氯離子在混凝土內部滲透的真實情況，還必須同時進行毛細孔壓力滲透性試驗與水壓力滲透性試驗。

1.3 氣體滲透性測試法

氣體滲透測試法主要是基于達西滲透定律，通

過在混凝土表層創(chuàng)建真空，測試混凝土試樣滲透前后壓強差確定混凝土滲透系數，從而測出混凝土保護層的空氣滲透系數，同時也可以估算受影響的混凝土深度。該方法測試相對可靠，但對試件表面平整度要求較高。目前國內相關研究較少，韓陽、段君峰[6]等人曾利用氣體滲透測試儀，通過試驗，建立了混凝土試件氣壓差與滲透系數關系數學模型，并論證了該方法的可行性。

2 滲透性影響因素及改善措施

混凝土滲透性的影響因素很多。內部因素是指混凝土本身的材料組成和結構特性，外在因素是指混凝土所處的使用環(huán)境。其影響因素主要有以下幾個方面[7]。

2.1 水灰比及集料對混凝土滲透性的影響

混凝土通過水泥作膠凝材料，砂、石作集料，與水（可含外加劑和摻合料）按一定比例配合，經充分攪拌形成，因此必須選擇合適的原材料，采用良好的配合比。實際工程中，加水量常常過多，過多超量的水在混凝土內部留下了孔隙，從而大大降低了混凝土的密實度而增加了孔隙率和滲透性，使混凝土容易受有害氣體和液體的侵蝕滲透，這是水灰比影響耐久性的主要原因。因此要提高混凝土的抗?jié)B性，必須降低混凝土的孔隙率，特別是毛細管孔隙率，最主要的方法是降低混凝土的拌合用水量。

2.2 摻合料對混凝土滲透性的影響

摻合料(火山灰、粉煤灰、礦渣)能顯著降低混凝土的滲透性，這是由于漿體結構得到了改善，水灰產物填充孔隙，毛細孔隙率降低，孔徑細化，孔的連通性被阻斷，從而滲透性降低。對于加摻合料的混凝土，長時間的濕養(yǎng)護是必須的。

2.3 孔結構對混凝土滲透性的影響

混凝土強度和滲透性雖然沒有必然的聯系，但仍存在著密切關聯性。因為混凝土的滲透性與連通的孔隙有關，而抗壓強度主要是受總的孔隙率控制的。Nyame等人和Metha等人的研究表明:混凝土的滲透性和孔徑分布存在良好的關系。根據Nyame的研究，“最大連續(xù)孔徑”是代表性的孔尺寸，水只能通過它在混凝土中滲透。Metha提出“臨界孔徑”是滲透性和孔徑分布關系中的一個重要參數。這兩種孔徑的范圍以132nm為界，大孔對滲透性的影響比小孔更為重要。楊志強等人比較了養(yǎng)護溫度分別為27℃和60℃下水泥漿體的孔結構和滲透性，結果表明:60℃養(yǎng)護的樣品具有較小的孔隙率，但滲透性較高，其主要差別是由60℃養(yǎng)護樣品中75～ 230nm的孔引起的，認為孔徑大于75nm的孔對混凝土的滲透性有很大的影響。

2.4 混凝土制作工藝對其滲透性的影響

混凝土在制作和使用中,通常包括拌和、運輸、澆搗和養(yǎng)護四道程序。

在拌合過程中往往不按有關技術規(guī)范要求施工，隨意性很大，致使混凝土熟料得不到充分地攪拌。加水常常超量，使水灰比過大，從而降低了混凝土成品的抗?jié)B性。

混凝土澆筑、振搗是保證混凝土工程質量的關鍵性工序。混凝土施工中最常見的質量事故如蜂窩、麻面、孔洞、露筋、埋件和轉角處多孔疏松，拆模時脫棱掉角、表面泛漿和多孔，使混凝土的密實性降低，從而降低了混凝土的抗?jié)B性。另外，在混凝土終凝前做好原漿抹面壓光,也可增加表面密實度，是提高混凝土抗?jié)B性的一個有力措施。自然環(huán)境對混凝土結構體的物理、化學侵蝕是從表面開始的。因此，結構表面施工質量的優(yōu)劣將影響整個構件的滲透性。

混凝土的養(yǎng)護是影響混凝土滲透性的又一個重要因素。混凝土是一種疏松多孔的混合物，新拌混凝土中存在著大量均勻分布的毛細孔，其中充滿水，使混凝土進一步發(fā)生水化作用，使大孔變成小孔，增加混凝土的密實度。若養(yǎng)護不當，會使毛細孔水迅速蒸發(fā)，水泥不僅因缺水而停止水化作用，還會因毛細管引力作用很快使混凝土收縮。此時混凝土強度還很低，收縮引起的拉應力很快使混凝土開裂，破壞混凝土結構，造成質量事故。因此，混凝土澆搗完畢后必須及時養(yǎng)護。

3 結論

混凝土保護層的滲透性是決定混凝土耐久性的重要因素，對其滲透性檢測方法的研究具有重要的工程實際意義。

[1]楊錢榮.混凝土滲透性及引氣作用對耐久性的影響[J].同濟大學學報(自然科學版),2009,37(6).

[2]陳立軍.混凝土滲透性測試方法的改進及水膠比的影響[J].混凝土，2005,(11).

[3]陳立軍，孔令煒,，王德君，丁銳，梁銳.混凝土滲透性概念的細化及其測試方法[J].混凝土，2009,(1).

[4]蘇安雙，巴恒靜，葉金蕊，鄧宏衛(wèi).混凝土滲透性測定方法比較與選[J].工業(yè)建筑，2006,36(9).

[5]楊錢榮，朱蓓蓉.混凝土滲透性的測試方法及影響因素，低溫建筑技術，2003,(5).

[6]韓陽，段君峰，丁會甫.混凝土保護層滲透系數測試方法研究[J].混凝土，2011,(11).

[7]賀霞，史慶軒，劉元展.混凝土滲透性的影響因素及改善措施[J].科學技術與工程,2007,(20).