第三章混凝土抗水渗透性能
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第三章 抗水渗透性能
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
3.1 混凝土的孔结构
砼耐久性 ①水 ② 有害离子 ③ 气体
传质能力： 冻害 氯离子侵蚀、硫酸盐侵蚀 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。
空气 大孔
除此之外，还有骨料-砂浆界面间的一些微观细裂缝
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。
3.2混凝土抗水渗透的试验方法
相对渗透系数
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
计算公式：
Kr
a
D
2 m
2TH
组6个试件的渗透系数的算术平
K r —相对渗透系数（cm/h） D m —平均渗水高度（cm）
均值作为渗透系数的试验结果， H —水压力，以水柱高度表
《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
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
3.2混凝土抗水渗透的试验方法
逐级加压法（抗渗等级法）
Biblioteka Baidu
（1）逐级加压法
以各等分点渗水高度的平均值 示（cm）
作为该试件的渗水高度。
T —恒压试件，h
a —砼的吸水率，一般为
0.03
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 EN 12390-8:2000(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。
现有渗水现象时的最大水压计
算砼的抗渗等级。
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。
计算公式：
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
P=10H-1
P—砼抗渗等级 H—6个试件中有3个试件渗 水是的水压力
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
孔径（埃）
<12
6~16
32~2000
分类 凝胶微晶内孔 凝胶微晶间孔 过渡孔
>2000 毛细孔或大孔
毫米：1 0 3 微米：1 0 6 纳米：1 0 9 埃米：1 0 10
3.1 混凝土的孔结构
Rakesh Kumar对砼孔系统的划分
孔径（埃） 1.5~10nm微观孔
分类
凝胶孔
5~5000nm的细观孔 毛细孔
之间的抗渗等级为S6。
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
》JTG D62—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。
。
P，W，S
《水工混凝土结构设计规范》DL/T 5057-96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》 GB 50069 -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
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/T 50082-2009）
《公路工程水泥混凝土试验规程》（JTJ 053-94）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
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。
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；
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
孔隙
影响
复合材料
强度 吸水性 渗透性 抗冻性
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
孔径（埃） 分类
<200 无害孔
200~1000 少害孔
1000~2000 有害孔
>2000 多害孔
近藤连一等人根据孔径大小把砼中的孔分为：
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。
各标准关于抗渗等级划分的规定——
《混凝土质量控制标准》 GB 50164-92将砼抗
渗等级划分为S4、S6、S8、S10、S12五个等级
最大作用水头/ 砼壁厚
<5
5～10 11～15 16～20 >20
抗渗等级 W4 W6 W8 W10 W12
《普通混凝土配合比设计规程》JGJ 55—2000 ，将抗渗砼定义为抗渗等级等于或大于P6级的砼 。
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
3.1 混凝土的孔结构
砼耐久性 ①水 ② 有害离子 ③ 气体
传质能力： 冻害 氯离子侵蚀、硫酸盐侵蚀 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。
空气 大孔
除此之外，还有骨料-砂浆界面间的一些微观细裂缝
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。
3.2混凝土抗水渗透的试验方法
相对渗透系数
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
计算公式：
Kr
a
D
2 m
2TH
组6个试件的渗透系数的算术平
K r —相对渗透系数（cm/h） D m —平均渗水高度（cm）
均值作为渗透系数的试验结果， H —水压力，以水柱高度表
《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
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
3.2混凝土抗水渗透的试验方法
逐级加压法（抗渗等级法）
Biblioteka Baidu
（1）逐级加压法
以各等分点渗水高度的平均值 示（cm）
作为该试件的渗水高度。
T —恒压试件，h
a —砼的吸水率，一般为
0.03
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 EN 12390-8:2000(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。
现有渗水现象时的最大水压计
算砼的抗渗等级。
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。
计算公式：
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
P=10H-1
P—砼抗渗等级 H—6个试件中有3个试件渗 水是的水压力
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
孔径（埃）
<12
6~16
32~2000
分类 凝胶微晶内孔 凝胶微晶间孔 过渡孔
>2000 毛细孔或大孔
毫米：1 0 3 微米：1 0 6 纳米：1 0 9 埃米：1 0 10
3.1 混凝土的孔结构
Rakesh Kumar对砼孔系统的划分
孔径（埃） 1.5~10nm微观孔
分类
凝胶孔
5~5000nm的细观孔 毛细孔
之间的抗渗等级为S6。
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
》JTG D62—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。
。
P，W，S
《水工混凝土结构设计规范》DL/T 5057-96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》 GB 50069 -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
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/T 50082-2009）
《公路工程水泥混凝土试验规程》（JTJ 053-94）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
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。
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；
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
孔隙
影响
复合材料
强度 吸水性 渗透性 抗冻性
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
孔径（埃） 分类
<200 无害孔
200~1000 少害孔
1000~2000 有害孔
>2000 多害孔
近藤连一等人根据孔径大小把砼中的孔分为：
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。
各标准关于抗渗等级划分的规定——
《混凝土质量控制标准》 GB 50164-92将砼抗
渗等级划分为S4、S6、S8、S10、S12五个等级
最大作用水头/ 砼壁厚
<5
5～10 11～15 16～20 >20
抗渗等级 W4 W6 W8 W10 W12
《普通混凝土配合比设计规程》JGJ 55—2000 ，将抗渗砼定义为抗渗等级等于或大于P6级的砼 。