混凝土渗透性的测试.doc

混凝土渗透性的测试郭亮 郭亮 08S009076随着混凝土技术的进步，混凝土制备的可变因素越来越多。各种矿物细掺料 和高性能减水剂作为基本材料组分，更增加了混凝土耐久性影响因素的复杂性。 金伟良、 赵羽习等把混凝土结构的耐久性分为环境、 材料、 构件和结构四个层次。 尽管影响因素很多， 但归根结底， 这些因素影响着混凝土的两个重要的基本特性， 即渗透性和强度。 混凝土是一种多相的、不均质的、多孔的复合体系，当其相对的表面存在压 力、浓度和电位差时，就会发生物质的迁移。随着水工工程的发展，20 世纪 30 年代，人们开始关注混凝土的渗透性。由于水工结构诸如大坝、水渠、涵管，以 及海底隧道等，一旦抗渗性能不能满足要求，就会造成污染、渗漏等工程事故。 20 世纪 80 年代，由于混凝土耐久性问题日益为人们所关注，混凝土的抗渗 性能也越来越受到人们的重视。 我国也是从这时开始研究混凝土的碳化与钢筋锈 蚀问题。混凝土的渗透性能与其耐久性有密切的关系：抗渗性能好的混凝土具有 好的密实性、好的抗碳化能力、好的抵抗钢筋锈蚀能力以及抗冻性等。 渗透性能对耐久性的影响程度取决于两个因素：内部因素和外部因素。内部 因素是指混凝土的材料组成和结构特征。外部因素是指混凝土所处的使用环境。 通过提高混凝土的抗渗性能来提高混凝土的耐久性， 可以从内、 外两个因素入手。 内部因素可以通过合理的配合比设计以及适当的制作工艺来实现。 外部因素是客 观存在的，提高渗透性的关键是在于减少混凝土对侵蚀性介质的易感组份，提高 混凝土的密实性。 高性能混凝土是按耐久性设计的混凝土，具有优异的耐久性能而区别于普通 混凝。而实际工程中的混凝土往往是受环境中的水、气体以及侵蚀性介质的侵入 而使其劣化的。产生这种劣化作用需要内外两个因素8l，内部因素是混凝土的 成份和结构，外部因素是环境星质葱越橹屎退拇嬖凇匾跫峭獠壳质葱?介质和水能够逐步渗透到混凝土内部。随着混凝土应用领域的不断扩大，以及向 恶劣环境中的延伸，避免混凝土劣化的外部条件是不可能的，也是不明智的。为 此有必要从内部因素入手提高混凝土的耐久性能。 也就是当混凝土劣化的外部条 件存在时，使混凝土不产生原始裂缝，混凝土硬化后体积稳定不产生收缩裂缝， 同时改善混凝土的成份和结构，减少易受腐蚀的组分，从根本上提高混凝土的抗 侵蚀性能。 渗透性是混凝土耐久性的最重要标志，是混凝土耐久的第一道防线，只有提 高混凝土的抗渗性，做到“百毒不侵” ，混凝土才能达到真正的耐久。只有对高 性能混凝土的抗渗性进行深入的研究，了解渗透机理，才能对在役钢筋混凝土结 构进行耐久性评定和剩余寿命预测，而且还可以用来对新建项目进行耐久性预 测，对提高工程的设计水平和提高建筑物的使用寿命具有重要意义。 混凝土的渗透性，笼统地说是指气体、液体或离子受压力、化学势或电场作 用在混凝土中渗透、扩散或迁移的难易程度。常用的混凝土渗透性测试方法有: 透水法、透气法、氯池浸泡法及电量法等。 当今的混凝土设计己经由过去的强度设计逐步转换到耐久性设计上来，强度 高的混凝土未必耐久性好。而耐久性失效带来的损失又是巨大的，为此有必要对 混凝土的耐久性进行评价。渗透性作为耐久性的一个方面，是影响耐久性好坏的一个重要指标。可以说，抗渗性能高的棍凝土具有较高的耐久性。 混凝土的渗透性，笼统地说是指气体、液体或离子受压力、化学势或电场作 用在混凝土中渗透、扩散或迁移的难易程度。常用的混凝土渗透性评价主要有液 体渗透法、气体渗透法和导电法。但每种方法都有不同程度的缺陷。 一、透水法 我国标准的混凝土渗透性试验方法属于此类，并进一步分为“抗渗标号法”、 “渗透系数法”及“渗水高度法”。 1、抗渗标号法 这是我国目前采用的抗渗指标。以上口直径为 175mm，下口直径为 185mm， 高 150mm 圆台形试件或上下直径与高均为 150mm 的圆形试件，一组 6 个，从 试件底部施加 0.2MPa 水压开始试验，每隔 8 小时增加水压 0.IMPa，以每组 6 个 试件中 4 个未发现有渗水现象时的最大水压计算混凝土的抗渗标号。 其抗渗标号 按下式计算： P=10H 一 l 式中：P混凝土的抗渗标号； H第三个试件顶面开始有渗水时的水压(MPa)。 混凝土抗渗标号分级为 P2，P4，P6，P8， P10，P12 等。抗渗标号法的优点 是简便、直观，但是抗渗标号法也存在着一些不大实用和不尽合理的问题： (l)按抗渗标号的分级来评定棍凝土的渗透性，不能确切的反映出混凝土的渗 透性能，同一数量级下的渗透系数，其混凝土抗渗标号有较大的差异，特别是抗 渗标号较高时，差异较大。 也难以将现场的压水结果与 (2)混凝土抗渗标号不便于在水工建筑物上使用， 之联系。目前，国内外对坝体混凝土渗透性的检查，仍沿用钻孔压水的方法，并 据此算出坝体混凝土的渗透系数。 (3)混凝土的抗渗标号不能直接用于混凝土结构设计上的透水性计算。 (4)由于渗透还与渗透时间有关，时间越久，渗透深度与渗透量也随之增加， 而抗渗标号则未能反应。 (5)由于混凝土的渗透性还与龄期有关，投入使用的混凝土建筑物使用年限 越久，其抗渗标号也随之降低。2、渗透系数法 、混凝土的渗透性，可用相对渗透系数评定，可分为渗透高度法与渗水量法。 渗透高度法以 10 个测点处渗水高度的算术平均值作为该试件的渗水高度。 然后计算 6 个试件的渗水高度的算术平均值，作为该组试件的平均渗水高度。根 据试验所的渗水高度的大小，相对比较混凝土的密实性。 渗水量法反映了混凝土的吸收的水和渗透的水， 通过渗水量及时间计算渗透 系数，以一组六个试件渗透系数的算术平均值作为渗透系数的试验结果，相对渗 Q2 透系数按下式计算： K q 2aTHA 2 式中:Kq相对渗透系数(mm/h)； Q渗水量(mm3)； A被测试件水施压面积(mm2)；H水压力，以水柱高度表示(mm)； T恒压经过时间(h)； a混凝土吸水率(%)。 相对渗透系数比抗渗标号更合理。相对渗透系数(渗水高度法)适用于渗透性 较低的混凝土，相对渗透系数(渗水量法)适用于渗透性较高的混凝土。二、透气法透气法测试混凝土渗透性的形式很多，现以图 1.1 说明透气法的试验原理。实验前将试件烘干至恒重，试验时：(1)将气室抽空或注入气体至一定压强 P1；记下时间 t1；(2)当压强变为 P2(自定)时读时间 t2，或者当 t2=t1+t(自定)读 P2；(3)重复以上(1) (2)步，直至压强变化率为恒定时，以此计算混凝土的渗透系 数。 该法的优点是快而方便；缺点是受干燥温度影响较大，同时干燥混凝土与实 际工作状态相差较远。 因为混凝土通常含水， 该水包括自由水、 吸附水、 层间水、 结晶水及结构水，他们的活性不同且与混凝土的内部结构及化学组成有关。干燥 温度太低时，需干燥时间长且难以达到除尽自由水和吸附水的目的；温度太高， 失去