第三章混凝土抗水滲透性能

1、第三章混凝土抗水滲透性能本章主要內(nèi)容n3.1 混凝土的孔結(jié)構(gòu)混凝土的孔結(jié)構(gòu)n3.2 混凝土抗水滲透的試驗(yàn)方法混凝土抗水滲透的試驗(yàn)方法n3.3 混凝土的抗?jié)B性評(píng)價(jià)混凝土的抗?jié)B性評(píng)價(jià)n主要影響因素及改善措施主要影響因素及改善措施2022-2-1323.1 混凝土的孔結(jié)構(gòu)混凝土的孔結(jié)構(gòu)n砼耐久性砼耐久性 傳質(zhì)能力：傳質(zhì)能力：n水水 凍害凍害n有害離子有害離子 氯離子侵蝕、硫酸鹽侵蝕氯離子侵蝕、硫酸鹽侵蝕n氣體氣體 碳化碳化 2022-2-1333.1 混凝土的孔結(jié)構(gòu)混凝土的孔結(jié)構(gòu)粗骨料粗骨料細(xì)骨料細(xì)骨料水泥水化產(chǎn)物水泥水化產(chǎn)物未水化的水泥顆粒未水化的水泥顆粒孔隙及裂紋孔隙及裂紋復(fù)合材料復(fù)合材料強(qiáng)度強(qiáng)

2、度孔隙孔隙影響影響吸水性吸水性滲透性滲透性抗凍性抗凍性2022-2-1343.1 混凝土的孔結(jié)構(gòu)混凝土的孔結(jié)構(gòu)n吳中偉院士根據(jù)孔徑的大小對(duì)砼孔級(jí)劃分吳中偉院士根據(jù)孔徑的大小對(duì)砼孔級(jí)劃分n近藤連一等人根據(jù)孔徑大小把砼中的孔分為：近藤連一等人根據(jù)孔徑大小把砼中的孔分為：孔徑（埃）孔徑（埃）20020002000分類分類無(wú)害孔無(wú)害孔少害孔少害孔有害孔有害孔多害孔多害孔孔徑（埃）孔徑（埃）1220002000分類分類凝膠微晶內(nèi)孔凝膠微晶內(nèi)孔 凝膠微晶間孔凝膠微晶間孔過(guò)渡孔過(guò)渡孔毛細(xì)孔或大孔毛細(xì)孔或大孔毫米：3106109101010微米：納米：埃米：2022-2-1353.1 混凝土的孔結(jié)構(gòu)混凝土的孔

3、結(jié)構(gòu)nRakesh Kumar對(duì)砼孔系統(tǒng)的劃分對(duì)砼孔系統(tǒng)的劃分除此之外，還有骨料除此之外，還有骨料-砂漿界面間的一些微觀細(xì)裂縫砂漿界面間的一些微觀細(xì)裂縫孔徑（埃）孔徑（埃）1.510nm1.510nm微觀孔微觀孔55000nm55000nm的細(xì)觀孔的細(xì)觀孔空氣空氣分類分類凝膠孔凝膠孔毛細(xì)孔毛細(xì)孔大孔大孔2022-2-136滲透機(jī)理滲透機(jī)理n滲透機(jī)理滲透機(jī)理當(dāng)水與混凝土接觸時(shí)，由于壓力差和毛細(xì)孔的表面當(dāng)水與混凝土接觸時(shí)，由于壓力差和毛細(xì)孔的表面張力會(huì)使水向砼內(nèi)部遷移，于是發(fā)生了滲透現(xiàn)象。張力會(huì)使水向砼內(nèi)部遷移，于是發(fā)生了滲透現(xiàn)象。n混凝土的滲透性能主要取決于砼的孔隙率、孔結(jié)構(gòu)混凝土的滲透性能主要

4、取決于砼的孔隙率、孔結(jié)構(gòu)及骨料的性能。及骨料的性能。雖然含有大小不同的孔隙和裂縫，但并非這些孔隙雖然含有大小不同的孔隙和裂縫，但并非這些孔隙和裂縫均是滲水通道，抗?jié)B性除了孔隙率之外還要和裂縫均是滲水通道，抗?jié)B性除了孔隙率之外還要看孔結(jié)構(gòu)?？纯捉Y(jié)構(gòu)。2022-2-137混凝土抗水滲透的試驗(yàn)方法混凝土抗水滲透的試驗(yàn)方法n1.國(guó)內(nèi)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的試驗(yàn)方法國(guó)內(nèi)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的試驗(yàn)方法n普通混凝土長(zhǎng)期性能和耐久性試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)普通混凝土長(zhǎng)期性能和耐久性試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)（GB/T 50082-2009）n公路工程水泥混凝土試驗(yàn)規(guī)程公路工程水泥混凝土試驗(yàn)規(guī)程（JTJ 053-94）其）其中中:T0528-94混凝土抗?jié)B試驗(yàn)；

5、混凝土抗?jié)B試驗(yàn)；T0529-94混凝土滲水混凝土滲水高度試驗(yàn)高度試驗(yàn)n水運(yùn)工程混凝土試驗(yàn)規(guī)程水運(yùn)工程混凝土試驗(yàn)規(guī)程（JTJ270-98）其中混凝）其中混凝土抗?jié)B性試驗(yàn)；混凝土滲水高度試驗(yàn)；混凝土吸水率試土抗?jié)B性試驗(yàn)；混凝土滲水高度試驗(yàn)；混凝土吸水率試驗(yàn)驗(yàn)n水工混凝土工程水工混凝土工程（DL/T5150-2001）其中：混凝）其中：混凝土抗?jié)B性試驗(yàn)；混凝土相對(duì)抗?jié)B性試驗(yàn)土抗?jié)B性試驗(yàn)；混凝土相對(duì)抗?jié)B性試驗(yàn)2022-2-138混凝土抗水滲透的試驗(yàn)方法混凝土抗水滲透的試驗(yàn)方法n抗水滲透試驗(yàn)方法主要有：抗水滲透試驗(yàn)方法主要有：2022-2-139混凝土抗水滲透的試驗(yàn)方法混凝土抗水滲透的試驗(yàn)方法計(jì)算公式：

6、計(jì)算公式：P=10H-1P砼抗?jié)B等級(jí)砼抗?jié)B等級(jí)H6個(gè)試件中有個(gè)試件中有3個(gè)試件滲個(gè)試件滲水是的水壓力水是的水壓力（1）逐級(jí)加壓法）逐級(jí)加壓法 采用上口直徑為采用上口直徑為175mm、下口直徑為下口直徑為185mm、高、高150mm圓臺(tái)試件，一組圓臺(tái)試件，一組6個(gè)，個(gè)，從試件底部施加水壓開(kāi)始試驗(yàn)，從試件底部施加水壓開(kāi)始試驗(yàn)，每隔每隔8h增加水壓，并隨時(shí)觀察增加水壓，并隨時(shí)觀察滲水情況，當(dāng)滲水情況，當(dāng)6個(gè)試件個(gè)試件3個(gè)試件個(gè)試件表面出現(xiàn)滲水，或加至規(guī)定壓表面出現(xiàn)滲水，或加至規(guī)定壓力時(shí)力時(shí)4個(gè)未發(fā)現(xiàn)有滲水現(xiàn)象時(shí)的個(gè)未發(fā)現(xiàn)有滲水現(xiàn)象時(shí)的最大水壓計(jì)算砼的抗?jié)B等級(jí)。最大水壓計(jì)算砼的抗?jié)B等級(jí)。2022-2-

7、1310混凝土抗水滲透的試驗(yàn)方法混凝土抗水滲透的試驗(yàn)方法 實(shí)驗(yàn)前將試件用石蠟或水泥加黃油密封。水壓實(shí)驗(yàn)前將試件用石蠟或水泥加黃油密封。水壓24小時(shí)內(nèi)小時(shí)內(nèi)恒定控制在，且加壓過(guò)程不應(yīng)大于恒定控制在，且加壓過(guò)程不應(yīng)大于5min。在恒定水壓力下測(cè)。在恒定水壓力下測(cè)試一定時(shí)間內(nèi)水滲透進(jìn)入砼試件的高度。試驗(yàn)結(jié)果以試一定時(shí)間內(nèi)水滲透進(jìn)入砼試件的高度。試驗(yàn)結(jié)果以10個(gè)測(cè)個(gè)測(cè)點(diǎn)滲水高度的平均值作為該試件滲水高度的測(cè)定值，然后計(jì)點(diǎn)滲水高度的平均值作為該試件滲水高度的測(cè)定值，然后計(jì)算一組算一組6個(gè)試件滲水高度的算術(shù)平均值作為該組試件滲水高個(gè)試件滲水高度的算術(shù)平均值作為該組試件滲水高度的測(cè)定值，以此來(lái)評(píng)價(jià)砼的抗水滲

8、透性。度的測(cè)定值，以此來(lái)評(píng)價(jià)砼的抗水滲透性。2022-2-1311混凝土抗水滲透的試驗(yàn)方法混凝土抗水滲透的試驗(yàn)方法計(jì)算公式：計(jì)算公式： 相對(duì)滲透系數(shù)（相對(duì)滲透系數(shù)（cm/h） 平均滲水高度（平均滲水高度（cm） 水壓力，以水柱高度表水壓力，以水柱高度表示（示（cm） 恒壓試件，恒壓試件，h 砼的吸水率，一般為砼的吸水率，一般為 相對(duì)滲透系數(shù)法反應(yīng)砼吸相對(duì)滲透系數(shù)法反應(yīng)砼吸收的水和滲透的水，通過(guò)滲水收的水和滲透的水，通過(guò)滲水量及時(shí)間計(jì)算滲透系數(shù)，以一量及時(shí)間計(jì)算滲透系數(shù)，以一組組6個(gè)試件的滲透系數(shù)的算術(shù)平個(gè)試件的滲透系數(shù)的算術(shù)平均值作為滲透系數(shù)的試驗(yàn)結(jié)果，均值作為滲透系數(shù)的試驗(yàn)結(jié)果，以各等分點(diǎn)滲

9、水高度的平均值以各等分點(diǎn)滲水高度的平均值作為該試件的滲水高度。作為該試件的滲水高度。22mraDKTHrKmDHTa2022-2-1312混凝土抗水滲透的試驗(yàn)方法混凝土抗水滲透的試驗(yàn)方法n2.國(guó)外相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的試驗(yàn)方法國(guó)外相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的試驗(yàn)方法基本方法：在混凝土表面給定水壓力基本方法：在混凝土表面給定水壓力(500+-50)kPa，經(jīng)過(guò)連續(xù)加壓（，經(jīng)過(guò)連續(xù)加壓（72+-2）h后劈開(kāi)試件測(cè)量后劈開(kāi)試件測(cè)量滲透深度。滲透深度。我國(guó)的逐級(jí)加壓法源于此標(biāo)準(zhǔn)，但加壓機(jī)制有所不同。我國(guó)的逐級(jí)加壓法源于此標(biāo)準(zhǔn)，但加壓機(jī)制有所不同。我國(guó)逐級(jí)加壓法從開(kāi)始，以后每我國(guó)逐級(jí)加壓法從開(kāi)始，以后每8h增加；前蘇聯(lián)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)增加；前

10、蘇聯(lián)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定定15min內(nèi)水壓上升。內(nèi)水壓上升。2022-2-1313砼抗水滲透試驗(yàn)方法的驗(yàn)證n通過(guò)對(duì)砼及摻加礦物摻合料的砼的抗?jié)B性進(jìn)行研究，結(jié)通過(guò)對(duì)砼及摻加礦物摻合料的砼的抗?jié)B性進(jìn)行研究，結(jié)果表明：果表明：n1.隨著砼強(qiáng)度等級(jí)的提高，砼滲水高度呈降低趨勢(shì)，砼隨著砼強(qiáng)度等級(jí)的提高，砼滲水高度呈降低趨勢(shì)，砼的抗?jié)B等級(jí)逐漸增加，反映了砼抗水滲透性隨著砼的強(qiáng)的抗?jié)B等級(jí)逐漸增加，反映了砼抗水滲透性隨著砼的強(qiáng)度增加而提高；度增加而提高；n2.對(duì)于摻加礦物摻合料的砼，存在最佳摻量。在某一摻對(duì)于摻加礦物摻合料的砼，存在最佳摻量。在某一摻量之前，隨著礦物摻合料的增加，抗水滲透性而提高，量之前，隨著礦物摻合料的

11、增加，抗水滲透性而提高，說(shuō)明礦物摻合料最充分發(fā)揮了二次水化作用和微集料作說(shuō)明礦物摻合料最充分發(fā)揮了二次水化作用和微集料作用；但超過(guò)最佳摻量后，抗?jié)B性能趨于下降。用；但超過(guò)最佳摻量后，抗?jié)B性能趨于下降。2022-2-13142022-2-1315各標(biāo)準(zhǔn)關(guān)于各標(biāo)準(zhǔn)關(guān)于抗抗?jié)B滲等級(jí)劃分等級(jí)劃分的規(guī)定的規(guī)定混凝土質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)混凝土質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn) GB 50164-92將砼抗將砼抗?jié)B等級(jí)劃分為滲等級(jí)劃分為S4、S6、S8、S10、S12五個(gè)等級(jí)五個(gè)等級(jí)。水工混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范水工混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范DL/T 5057-96將將砼抗?jié)B等級(jí)分為砼抗?jié)B等級(jí)分為W2，W4、W6、W8、W10、W12六個(gè)等級(jí)。六個(gè)等

12、級(jí)。給水排水工程構(gòu)筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范給水排水工程構(gòu)筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范 GB 50069 -2002根據(jù)最大作用水頭與混凝土壁、板根據(jù)最大作用水頭與混凝土壁、板厚度之比值厚度之比值iw 來(lái)設(shè)計(jì)抗?jié)B等級(jí)：來(lái)設(shè)計(jì)抗?jié)B等級(jí)： iw30時(shí)，抗?jié)B等級(jí)為時(shí)，抗?jié)B等級(jí)為S8；介于兩者；介于兩者之間的抗?jié)B等級(jí)為之間的抗?jié)B等級(jí)為S6。P，W，S2022-2-1316各標(biāo)準(zhǔn)關(guān)于各標(biāo)準(zhǔn)關(guān)于抗抗?jié)B滲等級(jí)劃分等級(jí)劃分的規(guī)定的規(guī)定水運(yùn)工程混凝土施工規(guī)范水運(yùn)工程混凝土施工規(guī)范 JTJ26896水運(yùn)工程混凝土質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)水運(yùn)工程混凝土質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)JTJ26996公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋

13、涵設(shè)計(jì)規(guī)范JTG D622004 按照最大作用水頭與混凝土壁厚之比，對(duì)按照最大作用水頭與混凝土壁厚之比，對(duì)砼抗（水）滲等級(jí)作出了相應(yīng)的規(guī)定。砼抗（水）滲等級(jí)作出了相應(yīng)的規(guī)定。2022-2-1317普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程JGJ 552000，將，將抗?jié)B砼抗?jié)B砼定義為抗?jié)B等級(jí)等于或大于定義為抗?jié)B等級(jí)等于或大于P6級(jí)的砼級(jí)的砼。n對(duì)于有抗?jié)B要求的結(jié)構(gòu)，應(yīng)根據(jù)所承受的對(duì)于有抗?jié)B要求的結(jié)構(gòu)，應(yīng)根據(jù)所承受的水頭水頭、水力梯度水力梯度、水質(zhì)條件水質(zhì)條件和和滲透水的危害程度滲透水的危害程度等因素等因素進(jìn)行確定抗?jié)B等級(jí)，具體要求參見(jiàn)進(jìn)行確定抗?jié)B等級(jí)，具體要求參見(jiàn)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。最大作

14、用水頭最大作用水頭/砼壁厚砼壁厚20抗?jié)B等級(jí)抗?jié)B等級(jí)W4W6W8W10W12n混凝土耐久性檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)混凝土耐久性檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)將將為砼滲透性能檢驗(yàn)評(píng)定指為砼滲透性能檢驗(yàn)評(píng)定指標(biāo)。標(biāo)。n沒(méi)有采用滲水高度和滲透系數(shù)的原因如下：沒(méi)有采用滲水高度和滲透系數(shù)的原因如下：滲水高度法是將砼在滲水高度法是將砼在的水壓下恒壓的水壓下恒壓24h后，后，測(cè)定砼的滲水高度，這無(wú)法測(cè)得抗水滲透性測(cè)定砼的滲水高度，這無(wú)法測(cè)得抗水滲透性能較差的砼，因此，滲水高度法和相對(duì)滲透能較差的砼，因此，滲水高度法和相對(duì)滲透系數(shù)法不能較好的評(píng)價(jià)砼的抗?jié)B等級(jí)。系數(shù)法不能較好的評(píng)價(jià)砼的抗?jié)B等級(jí)。砼抗水滲透性能評(píng)價(jià)指標(biāo)2022-2-1318n

15、目前我國(guó)建筑工程以中低強(qiáng)度砼（目前我國(guó)建筑工程以中低強(qiáng)度砼（C50）用）用量最廣，抗水滲透性能優(yōu)劣差異大，若采用滲量最廣，抗水滲透性能優(yōu)劣差異大，若采用滲水高度法所得結(jié)果離散性相對(duì)較大，在確定不水高度法所得結(jié)果離散性相對(duì)較大，在確定不同抗?jié)B等級(jí)時(shí)存在一定困難。同抗?jié)B等級(jí)時(shí)存在一定困難。n采用抗?jié)B等級(jí)作為砼抗水滲透性能的檢驗(yàn)評(píng)定采用抗?jié)B等級(jí)作為砼抗水滲透性能的檢驗(yàn)評(píng)定指標(biāo)，將抗?jié)B等級(jí)分為六個(gè)等級(jí)，能夠覆蓋目指標(biāo)，將抗?jié)B等級(jí)分為六個(gè)等級(jí)，能夠覆蓋目前所使用的大部分砼種類，用于多數(shù)砼抗?jié)B性前所使用的大部分砼種類，用于多數(shù)砼抗?jié)B性檢驗(yàn)評(píng)定。檢驗(yàn)評(píng)定。砼抗水滲透性能評(píng)價(jià)指標(biāo)2022-2-1319主要影響

16、因素及改善措施主要影響因素及改善措施2022-2-1320主要影響因素及改善措施主要影響因素及改善措施對(duì)砼滲透性影響最大的是水泥石的滲透性，骨對(duì)砼滲透性影響最大的是水泥石的滲透性，骨料本身的滲透性對(duì)砼滲透性影響相對(duì)較弱。而水膠料本身的滲透性對(duì)砼滲透性影響相對(duì)較弱。而水膠比直接影響著水泥石的滲透性。比直接影響著水泥石的滲透性。 水膠比較大水膠比較大 水泥石的孔隙率較高水泥石的孔隙率較高 水水在水泥石中形成的相互連通的毛細(xì)孔體系較多在水泥石中形成的相互連通的毛細(xì)孔體系較多 砼的抗?jié)B性就越差。砼的抗?jié)B性就越差。 實(shí)際工程中，可以通過(guò)適當(dāng)降低水膠比來(lái)獲得實(shí)際工程中，可以通過(guò)適當(dāng)降低水膠比來(lái)獲得理想的砼

17、抗?jié)B性能。理想的砼抗?jié)B性能。2022-2-1321主要影響因素及改善措施主要影響因素及改善措施 在砼中摻入適量的引氣劑，能在內(nèi)部產(chǎn)生大量在砼中摻入適量的引氣劑，能在內(nèi)部產(chǎn)生大量的、均勻的封閉微小氣泡，氣泡的相隔作用可以改的、均勻的封閉微小氣泡，氣泡的相隔作用可以改變毛細(xì)孔的數(shù)量和特性，阻斷毛細(xì)孔的滲水通路和變毛細(xì)孔的數(shù)量和特性，阻斷毛細(xì)孔的滲水通路和堵塞孔隙，改善砼孔結(jié)構(gòu)，從而提高砼的滲透性能。堵塞孔隙，改善砼孔結(jié)構(gòu)，從而提高砼的滲透性能。2022-2-1322主要影響因素及改善措施主要影響因素及改善措施2022-2-1323主要影響因素及改善措施主要影響因素及改善措施n摻加粉煤灰、磨細(xì)礦渣粉和硅灰可以改善砼的抗?jié)B摻加粉煤灰、磨細(xì)礦渣粉和硅灰可以改善砼的抗?jié)B性。由于摻合料顆粒粒徑較小，填充了砼的孔隙，性。由于摻合料顆粒粒徑較小，填充了砼的孔隙，大大增加了砼的密實(shí)度。此外，由于摻合料的火山大大增加了砼的密實(shí)度。此外，由于摻合料的火山灰性，在砼硬化后還會(huì)與砼中的灰性，在砼硬化后還會(huì)與砼中的 發(fā)生反應(yīng)生發(fā)生反應(yīng)生成膠凝性的組份，后期還會(huì)使砼的密實(shí)度進(jìn)一步增成膠凝性的組份，后期還會(huì)使砼的