混凝土抗水渗透性能

混凝土抗水渗透性能本讲稿第一页，共二十五页本章主要内容3.1混凝土的孔结构3.2混凝土抗水渗透的试验方法3.3混凝土的抗渗性评价3.4主要影响因素及改善措施2024/6/132本讲稿第二页，共二十五页3.1混凝土的孔结构砼耐久性传质能力：水冻害有害离子氯离子侵蚀、硫酸盐侵蚀气体碳化

砼腐蚀大多是由于水及有害离子侵入的条件下而发生的，砼抗渗性能是评价砼耐久性最重要的指标。2024/6/133本讲稿第三页，共二十五页3.1混凝土的孔结构粗骨料细骨料水泥水化产物未水化的水泥颗粒孔隙及裂纹复合材料强度孔隙影响吸水性渗透性抗冻性2024/6/134本讲稿第四页，共二十五页3.1混凝土的孔结构吴中伟院士根据孔径的大小对砼孔级划分近藤连一等人根据孔径大小把砼中的孔分为：孔径（埃）<200200~10001000~2000>2000分类无害孔少害孔有害孔多害孔孔径（埃）<126~1632~2000>2000分类凝胶微晶内孔凝胶微晶间孔过渡孔毛细孔或大孔毫米：微米：纳米：埃米：2024/6/135本讲稿第五页，共二十五页3.1混凝土的孔结构RakeshKumar对砼孔系统的划分除此之外，还有骨料-砂浆界面间的一些微观细裂缝孔径（埃）1.5~10nm微观孔5~5000nm的细观孔空气分类凝胶孔毛细孔大孔2024/6/136本讲稿第六页，共二十五页渗透机理渗透机理当水与混凝土接触时，由于压力差和毛细孔的表面张力会使水向砼内部迁移，于是发生了渗透现象。混凝土的渗透性能主要取决于砼的孔隙率、孔结构及骨料的性能。虽然含有大小不同的孔隙和裂缝，但并非这些孔隙和裂缝均是渗水通道，抗渗性除了孔隙率之外还要看孔结构。2024/6/137本讲稿第七页，共二十五页3.2混凝土抗水渗透的试验方法1.国内相关标准的试验方法《普通混凝土长期性能和耐久性试验方法标准》（GB/T50082-2009）《公路工程水泥混凝土试验规程》（JTJ053-94）其中:T0528-94混凝土抗渗试验；T0529-94混凝土渗水高度试验《水运工程混凝土试验规程》（JTJ270-98）其中7.4混凝土抗渗性试验；7.5混凝土渗水高度试验；7.6混凝土吸水率试验《水工混凝土工程》（DL/T5150-2001）其中：4.21混凝土抗渗性试验；4.22混凝土相对抗渗性试验2024/6/138本讲稿第八页，共二十五页3.2混凝土抗水渗透的试验方法抗水渗透试验方法主要有：逐级加压法（抗渗等级法）渗水高度法相对渗透系数法2024/6/139本讲稿第九页，共二十五页3.2混凝土抗水渗透的试验方法逐级加压法（抗渗等级法）计算公式：P=10H-1P—砼抗渗等级H—6个试件中有3个试件渗水是的水压力（1）逐级加压法采用上口直径为175mm、下口直径为185mm、高150mm圆台试件，一组6个，从试件底部施加0.1MPa水压开始试验，每隔8h增加水压0.1MPa，并随时观察渗水情况，当6个试件3个试件表面出现渗水，或加至规定压力时4个未发现有渗水现象时的最大水压计算砼的抗渗等级。2024/6/1310本讲稿第十页，共二十五页3.2混凝土抗水渗透的试验方法渗水高度法实验前将试件用石蜡或水泥加黄油密封。水压24小时内恒定控制在1.2MPa，且加压过程不应大于5min。在恒定水压力下测试一定时间内水渗透进入砼试件的高度。试验结果以10个测点渗水高度的平均值作为该试件渗水高度的测定值，然后计算一组6个试件渗水高度的算术平均值作为该组试件渗水高度的测定值，以此来评价砼的抗水渗透性。2024/6/1311本讲稿第十一页，共二十五页3.2混凝土抗水渗透的试验方法相对渗透系数计算公式：—相对渗透系数（cm/h）—平均渗水高度（cm）—水压力，以水柱高度表示（cm）—恒压试件，h—砼的吸水率，一般为0.03相对渗透系数法反应砼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6个试件的渗透系数的算术平均值作为渗透系数的试验结果，以各等分点渗水高度的平均值作为该试件的渗水高度。2024/6/1312本讲稿第十二页，共二十五页3.2混凝土抗水渗透的试验方法2.国外相关标准的试验方法欧洲标准EN12390-8:2000(硬化混凝土检验方法第8部分—水压渗透深度)—基本方法：在混凝土表面给定水压力[(500+-50)kPa]，经过连续加压（72+-2）h后劈开试件测量渗透深度。前苏联标准我国的逐级加压法源于此标准，但加压机制有所不同。我国逐级加压法从0.1MPa开始，以后每8h增加0.1MPa；前苏联标准规定1~5min内水压上升0.2MPa。2024/6/1313本讲稿第十三页，共二十五页砼抗水渗透试验方法的验证通过对砼及掺加矿物掺合料的砼的抗渗性进行研究，结果表明：1.随着砼强度等级的提高，砼渗水高度呈降低趋势，砼的抗渗等级逐渐增加，反映了砼抗水渗透性随着砼的强度增加而提高；2.对于掺加矿物掺合料的砼，存在最佳掺量。在某一掺量之前，随着矿物掺合料的增加，抗水渗透性而提高，说明矿物掺合料最充分发挥了二次水化作用和微集料作用；但超过最佳掺量后，抗渗性能趋于下降。2024/6/1314本讲稿第十四页，共二十五页2024/6/1315各标准关于抗渗等级划分的规定——《混凝土质量控制标准》GB50164-92将砼抗渗等级划分为S4、S6、S8、S10、S12五个等级。《水工混凝土结构设计规范》DL/T5057-96将砼抗渗等级分为W2，W4、W6、W8、W10、W12六个等级。《给水排水工程构筑物结构设计规范》GB50069-2002根据最大作用水头与混凝土壁、板厚度之比值iw来设计抗渗等级：iw<10时，抗渗等级为S4；iw>30时，抗渗等级为S8；介于两者之间的抗渗等级为S6。P，W，S本讲稿第十五页，共二十五页2024/6/1316各标准关于抗渗等级划分的规定——《水运工程混凝土施工规范》JTJ268—96《水运工程混凝土质量控制标准》JTJ269—96《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》JTGD62—2004——按照最大作用水头与混凝土壁厚之比，对砼抗（水）渗等级作出了相应的规定。本讲稿第十六页，共二十五页2024/6/1317《普通混凝土配合比设计规程》JGJ55—2000，将抗渗砼定义为抗渗等级等于或大于P6级的砼。对于有抗渗要求的结构，应根据所承受的水头、水力梯度、水质条件和渗透水的危害程度等因素进行确定抗渗等级，具体要求参见相关标准。最大作用水头/砼壁厚<55～1011～1516～20>20抗渗等级W4W6W8W10W12本讲稿第十七页，共二十五页《混凝土耐久性检验评定标准》将逐级加压法测得的抗渗等级为砼渗透性能检验评定指标。没有采用渗水高度和渗透系数的原因如下：渗水高度法是将砼在1.2MPa的水压下恒压24h后，测定砼的渗水高度，这无法测得抗水渗透性能较差的砼，因此，渗水高度法和相对渗透系数法不能较好的评价砼的抗渗等级。砼抗水渗透性能评价指标2024/6/1318本讲稿第十八页，共二十五页目前我国建筑工程以中低强度砼（<C50）用量最广，抗水渗透性能优劣差异大，若采用渗水高度法所得结果离散性相对较大，在确定不同抗渗等级时存在一定困难。采用抗渗等级作为砼抗水渗透性能的检验评定指标，将抗渗等级分为六个等级，能够覆盖目前所使用的大部分砼种类，用于多数砼抗渗性检验评定。砼抗水渗透性能评价指标2024/6/1319本讲稿第十九页，共二十五页3.4主要影响因素及改善措施水胶比掺加引气剂骨料的性能矿物掺合料养护条件影响孔结构2024/6/1320本讲稿第二十页，共二十五页3.4主要影响因素及改善措施水胶比

对砼渗透性影响最大的是水泥石的渗透性，骨料本身的渗透性对砼渗透性影响相对较弱。而水胶比直接影响着水泥石的渗透性。

水胶比较大水泥石的孔隙率较高水在水泥石中形成的相互连通的毛细孔体系较多砼的抗渗性就越差。实际工程中，可以通过适当降低水胶比来获得理想的砼抗渗性能。2024/6/1321本讲稿第二十一页，共二十五页3.4主要影响因素及改善措施掺加引气剂在砼中掺入适量的引气剂，能在内部产生大量的、均匀的封闭微小气泡，气泡的相隔作用可以改变毛细孔的数量和特性，阻断毛细孔的渗水通路和堵塞孔隙，改善砼孔结构，从而提高砼的渗透性能。2024/6/1322本讲稿第二十二页，共二十五页3.4主要影响因素及改善措施骨料的性能骨料质地均匀，级配良好能保证砼的抗渗性。良好的级配能使骨料的孔隙率和总表面积较小，提高砼的密实度；掺入适当级配的骨料可以切断毛细孔的连续性，改善了砼的孔结构。2024/6/1323本讲稿第二十三页，共二十五页3.4主要影响因素及改善措施矿物掺合料掺加粉煤灰、磨细矿渣粉和硅灰可以改善砼的抗渗性。由于掺合料颗粒粒径较小，填充了砼的孔隙，大大增加了砼的密实度。此外，由于掺合料的火山灰性，在砼硬化后还会与砼中的