论混凝土的抗渗性(2)

　　（3）流体在连通孔道中流动阻力大小取决于流通孔道上的最小孔径，即所谓的“瓶颈效应”。Mehta的水透过试验证明：水透过毛细孔（>l00mm）流动比透过更细小的凝胶孔（<50 mm ）容易得多，水泥石作为一个整体，其渗透性比凝胶体大20～100倍。因此Mehta认为：只有l00nm以上的毛细管孔隙才对抗渗性有害，小于50nm的孔可能属于以凝胶为主水化产物内部的微孔，通过这种小孔径的孔道的流动阻力过大而不能被水渗透。由此可见，水泥石的渗透性由其中的毛细管孔隙率控制。

　　图1 水泥石的渗透性与帽子管孔隙关系

　　（4）水泥石的渗透性与毛细管孔隙率的关系如图1所示。

　　图1可见，如果水泥石中的毛细管孔隙率低于20%，其渗透系数低于2×10-11cm/s，与大理石的渗透系数相同。这是因为当毛细管总的孔隙率降低时，混凝土试样中的毛细管之间连通的几率也随之下降。在此引用多孔陶瓷的连通性理论：“只有当陶瓷的密度小于90%时（即孔隙率大于10%时），才能够保证气孔通道的连通性”。由于50mm的孔被认为是对气孔通道的渗透性无用的孔，因此，我们认为混凝土的孔隙率应该大于10%才能使混凝土具有渗透性，即当混凝土的孔隙率小于10%时，混凝土基本上是无渗透的。这与图1的结果是一致的。

　　（5）Costa和Massaza研究结果也证明了这一结论，如表1所示。当混凝土的孔隙率小于10%时，其渗透性接近于零，不过其中也有孔隙率大于20%的试样其渗漏性也为0，编者认为这可能是因为其中不透水的孔（孔径<50mm）所占的比例过高所致。由此可以推论违用引气剂能够改善混凝土中的气孔分布（将大孔转变成小孔）进而提高其抗渗透性能。

　　表1 1d、28d、90d龄期的渗透性和孔隙率（%）

　　3.混凝土渗透性的影响因素

　　3.1 水泥石的渗透性与水灰比关系。

　　如果水泥石的水化程度相同，则水灰比越低，渗透性越低。

　　有研究表明，水泥石水化程度达93%时：当水灰比低于0.6时，渗透系数急剧降低，如水灰比由0.7降至0.3时，则渗透系数可减少到千分之几。这是由于低水灰比的水泥石，其毛细管的体积含量及形状不同而造成的。同时还有研究表明，水灰比为0.7、水化完好的水泥石，其渗透系数与花岗岩相同。

　　3.2 水泥石的渗透性与水化程度的关系。

　　（1）当混凝土的水灰比相同时，随着龄期的增长，水化反应使得混凝土结构中的大孔转变成小孔，从而导致大孔含量降低，混凝土的抗渗性也随之改善。

　　（2）Costa和Massaza研究了普通水泥石与掺入30%Baccoli火山灰的水泥石的孔隙率和渗透性。试验结果显示随着混凝土水化时间的延长，水灰比为0.32的硅酸盐水泥其孔隙率从20.8%（1d）减少到9.8%（28d），90d后其孔隙率降至5～9%，孔隙率的降低也大大提高了混凝土的抗渗性。此外，似乎含火山灰的水泥浆的孔隙率比普通水泥的还高，但28d龄期以后，两者的渗透性没有多大差别。

　　（3）这可能是由于孔的体系不同造成的。在火山灰反应的情况下，物质沉淀到孔隙里是不可能完全填充大的孔隙的，但却有足够的数量去阻挠与障碍比较小的毛细孔与大孔相连，或者至少能降低大孔的开151程度。这样，含火山灰的水泥浆，

　　即使其孔隙率可能高于普通水泥浆，但其渗透性也会随水化时间延长而降低。

　　3.3 水泥石的渗透性与骨料、掺合料的关系。

　　混凝土是由水泥石、骨料及其界面组成。水泥石和混凝土（与水泥石含有相同的水灰比）渗透性的差异是由于骨料本身的渗透性与界面的渗透性来鉴别的。如果混凝土采用的骨料的渗透性低于水泥石，在一定的压力作用下，水分渗透过水泥石，当渗透到界面处，必定沿着界面绕过骨料颗粒，而使渗透的通路加长，也就是说，由于骨料的存在，使混凝土的渗透性比砂浆低。

　　在高性能混凝土中，由于水灰比低，且以一部分矿物质掺合料代替相应的水泥，泌水离析现象得到了相应的解决，使得Ca（OH）2在界面上的富集与结晶定向排列得到了解决，界面的黏结强度比普通混凝土高，抗渗性也相应提高。这是高性能混凝土耐久性提高的重要原因。研究表明硅粉含量对混凝土渗透性的影响：

　　参考文献

　　[1] 张誉编著.混凝土结构耐久性概论.上海：上海科学技术出版社，2003.

　　[2] H.索默编.高性能混凝土的耐久性.北京：科学出版社，1998.