混凝土抗渗性0001
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1.3混凝土渗透性的影响因素
（2）集料最大粒径和级配 骨料的形状、最大粒径及级配对骨料与水泥浆体界面上的 结构有影响。当骨料中含有较多的片状、条状骨料，或骨料的级 配不好时，界面上将存在较多的自由水或孔隙，水分在蒸发后也 将形成较多的孔隙。因此，骨料的尺寸越大，骨料的级配越差， 混凝土的渗透性越高，混凝土的抗渗性就越差。
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1.1混凝土的抗渗性
（2）抗渗性的表示方式
材料的抗渗性通常用其渗透系数来表示。Darcy提出稳态 流动的渗透系数计算方法：
—液体流动速率； μ —液体黏度；
—压力梯度； A —表面积； L —材料厚度。
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1.1混凝土的抗渗性
混凝土就不会形成连通的毛细孔，抗渗能力也得以提高。也就
是说，正是通过充水空间的完全填充，通过提高混凝土的抗渗
能力，才使混凝土的抗裂能力得到提高。因此混凝土抗裂性与
抗渗性存在着密切的关系。
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1.2渗透性与混凝土性能的关系
（3）收缩性与抗渗性的关系 从混凝土体系平衡的角度来分析，高抗渗混凝土的充水空间足 够小，混凝土浇筑成型后，充水空间的拌介水与其周围的颗粒共同 承受着体系的自重，维持着体系的平衡。混凝土一旦失水，材料颗 粒的相对位置，或者由于物理化学作用，或者由于应力作用，将会 发生改变，致使充水空间变形，体系将会偏离原来的平衡。充水空 间的变形将会造成混凝土体积的变形。混凝土只有在小失水的前提 下，才能防止充水空间变形，保持混凝土体积稳定，从而提高抗渗性。
混凝土的抗渗性
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目录
一、混凝土的抗渗性及其影响因素 1.1混凝土的抗渗性 1.2渗透性与混凝土性能的关系 1.3混凝土抗渗性的影响因素 二、
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1.1混凝土的抗渗性
（1）抗渗性的定义 定义：混凝土的抗渗性是指液体、气体或离子受压力、 化学势或电场作用在混凝土中的渗透、扩散或迁移的能力。 人们最早关注混凝土的抗渗性是始于20世纪30年代对 大型水工工程的建设。诸如混凝土水坝、水渠及位于地下水 位线以下的地下结构。研究表明，这些结构的使用效能与混 凝土的抗渗性能密切相关。尤其是水坝之类的大型水工结构， 在设计中需要确定混凝土抵抗高水压下水穿透的能力。
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2.混凝土抗渗实验方法
2.1 前言 2.2 实验方法 2.3 需进一步研究的问题
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2.1 前言
混凝土就是一种多孔材料而且具有一定的渗透性。
外
内
Hale Waihona Puke Baidu
部
部
随着高性能混凝土的不断发展原有的关于耐久性的评 价方法已经越来越不适用了。而科学的试验方法是测 试结果准确的保障,同时也更有效指导混凝土其它相关 性能的研究。
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1.2渗透性与混凝土性能的关系
（4）抗压强度与抗渗性的关系 混凝土抗压强度的高低与抗渗能力的高低皆取决于混凝土中水 化产物的平均生成密度。混凝土的抗压强度与抗渗能力宏观上都反 映了混凝土的密实程度。混凝土的强度等级越高，或混凝土的抗渗 能力越强，混凝土越密实。但在微观上，混凝土抗压强度反映的密 实度与抗渗能力反映的密实度是有区别的。抗压强度相等，表示混 凝土的水化产物平均生成密度相当，但是抗渗能力可能截然不同。 因此，混凝土的抗渗能力比抗压强度更能真实地反映混凝土的密实度。
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1.2渗透性与混凝土性能的关系
（6）抗腐蚀性与抗渗性的关系
要提高混凝土的抗腐蚀性，一方而需要提高水化产物在环
境介质中的稳定性，另一方而也需要混凝土具有足够高的抗渗
能力，因此二者有着密切的关系。抗渗性能差的混凝土，环境
有害介质容易渗透进入混凝土内部，未水化的胶凝材料粒子被
适用范围：测试具有高渗透性混凝土。例如强度不 高，龄期不长的混凝土。
缺点：测量过程存在很大误差，一般只能在低流速 下测量。
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2.2.1 透水法
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1.2渗透性与混凝土性能的关系
（5）抗冻性与抗渗性的关系 在混凝土中引入适量微小气泡，可以大大提高混凝土的 抗冻性，分散的微小气泡在混凝土中起到“水囊”的作用，毛 细孔水结冰时引起的膨胀压力使多余水渗流到周围的“水囊” 中，使毛细孔水不存在冻结破坏的临界值。混凝土中引入适 量微小气泡，这些气泡分散在混凝土拌介物的充水空间，“ 霸占”着充水空间一定的位置，阻断了拌和水的迁移通道。 拌和水不迁移，水化产物便得以完全填充其充水空间，不使 形成连通的毛细孔，抗渗能力因此得到提高。
有害介质包围，失去二次反应的能力；已生成的水化产物则被
有害介质通过毛细孔隙缺陷分割侵蚀，性能发生质变，使混凝
土从外向内局部爆裂剥离。因此，处于环境有害介质中的混凝
土，既要有应对有害介质的侵入腐蚀，也要使混凝土实现高抗
渗性。
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1.2渗透性与混凝土性能的关系
（7）耐磨性与混凝土的关系 混凝土的耐磨性与混凝土的原材料有关，也与混凝土的密 实度有关，因而也就与抗渗性存在着密切的关系。根据耐磨性 的要求，选择相应的混凝土的密实度。选择密实度最直观的方 法，就是选择混凝土的强度等级。但施工过程中应采用湿养护， 防止混凝土失水。一旦混凝土失水，或失水过多，失水通道将 使表层混凝土抗渗性能降低，充水空间失水后胶凝材料粒子水 化不良，或不能水化，造成表层混凝土发育不良，耐磨性降低。
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1.2渗透性与混凝土性能的关系
抗
裂
性
收 缩
抗 压 强
度
抗 冻 性
抗 腐 蚀 性
耐 磨 性
性
后 期
强
度
质
性
耐
久
性
抗渗 性
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物
合
拌
1.2渗透性与混凝土性能的关系
（1）拌合物的性质 高抗渗要求混凝土的充水空间要足够小，这种混凝土水胶比低， 在大坍落度、大流动度情况下，也不产生泌水离析，或着少泌水离 析，拌介物性能良好，和易性好，泵送性能和施工性能都很好。反 之，抗渗性能很差的混凝土，一般情况下是因为胶凝材料用量少， 水胶比大，混凝土的充水空间大，有限的水化产物不能将充水空间 完全填充密实；这种混凝土净浆层很薄，容易产生泌水离析，拌介 物的匀质性差，和易性差，泵送施工性能不良。
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1.2渗透性与混凝土性能的关系
（9）耐久性与抗渗性的关系 综上所述，混凝土的各种性能都与抗渗性有着密切的内在 联系。提高混凝土的耐久性，是追求的混凝土的最终质量目标。 提高混凝土的各种性能，有利于提高混凝土的耐久性。因此， 混凝土的耐久性与混凝土的各种性能，应成为现代混凝土质量 一个有机的整体，不可以分而治之。高抗渗就是提高这个有机 整体性能的总纲，基础。故抗渗性是混凝土最重要的性能。
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1.3混凝土渗透性的影响因素
（6）粉煤灰对于混凝土抗渗性的影响 在混凝土配合比相同的条件下，掺入磨细粉煤灰，对混凝 土抗渗性有明显的改善作用。因为粉煤灰的活性成分能与硅酸盐 水泥水化时析出的氢氧化钙结合生成比较稳定的硅酸钙水化物。 这种水化物不仅有助于混凝土后期强度的增长，而且由于水化物 在反应过程中体积胀大，使混凝土的结构更加密实，增加了阻水 作用，从而使混凝土的抗渗性得到改善。
（3）硬化水泥浆体的抗渗性
在水化过程的任何时刻，硬化水泥浆体的渗透系数受空隙尺 寸和连通性所控制。新拌水泥浆体的渗透系数通常为10-5～104cm/s；随着水化反应的进行，毛细管孔隙率减小，渗透系数也 减小。
当毛细管孔隙率从40%降低到30%，渗透系数会大大减 小（110×1012cm/s降低至20×1012cm/s）；但毛细管孔 隙率从30%降低到20%，渗透性减小的幅度则很小。
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1.3混凝土渗透性的影响因素
（5）外加剂对混凝土抗渗性的影响 在混凝土抗压强度和坍落度保持相同的条件下，对普 通混凝土和掺防水剂的混凝土（集料规格为16~31.5mm， 级配良好，水灰比为0.56）做抗渗试验，其抗渗等级分别 为W6和W12。可见掺外加剂的混凝土的抗渗性比普通混 凝土要高。因为掺入外加剂（如防水剂、减水剂及加气剂等） 可减小水灰比，改善混凝土的和易性，因而可以改善混凝土 的密实性，即提高混凝土的抗渗性能。
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1.3混凝土渗透性的影响因素
施工 粉煤灰
水灰比
抗渗性
级配 水泥品种
外加剂
养护
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1.3混凝土渗透性的影响因素
（1）水灰比 水灰比越大，其抗渗性能越差。因为水灰比越大， 水泥水化速度越低，水泥水化时就要留下较多的毛细 孔，使水泥浆产生较多的空隙。而混凝土的抗渗性首 先取决于水泥浆的孔隙率，包括空隙尺寸分布和连续 性。所以水灰比越大，孔隙率越大、渗透性越好、抗 渗性越差。
理论上，对于养护良好的混凝土，水泥浆体并不是影响其渗 透系数的主要因素。
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1.1混凝土的抗渗性
（4）骨料的抗渗性 硬化混凝土中水泥浆体的毛细管孔隙率一般为30%～ 40%。与之相比，大多数天然骨料的孔体积通常低于3%， 很少超过10%。但骨料的渗透系数变化范围向水灰比为 0.38～0.71的水化水泥浆体一样。原因是骨料中的毛细管 孔径通常要大得多，其平均孔径大于10微米，因此渗透率 较高。
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2.2 实验方法
透水法
1.稳定流动法 2.渗透深度法 3.抗渗标号法
测试 方法
离子渗透法
1.直流电量法 2.氯池浸泡法 3.RCM法 4.NEL法
透气法
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2.2.1 透水法
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2.2.1 透水法
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1.3混凝土渗透性的影响因素
（7）施工对混凝土抗渗性的影响 搅拌混凝土时，材料的投入顺序、用水量、搅拌 时间等环节均影响混凝土的抗渗性。 混凝土浇筑、振捣是保证混凝土质量的关键工序， 对混凝土内在质量和表面质量关系很重要，施工中最 常见的露筋、裂缝、孔洞，拆模时缺棱掉角、表面反 浆和多孔，致使混凝土密实度降低，从而降低了混凝
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1.2渗透性与混凝土性能的关系
（8）后期强度与抗渗性的关系 埋于地下的混凝土，只要不存在硫酸盐等腐蚀介质的 侵蚀，其后期强度的增长总是高于裸露在大气中的混凝土。 因为埋于地下的混凝土，一般情况下混凝土的中后期不失 水，早期未被水化利用的拌和水仍然滞留在混凝土的充水 空间，未水化的胶凝材料粒子得以继续水化，使混凝土的 后期强度不断增长。
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1.3混凝土渗透性的影响因素
（3）水泥品种 普通硅酸盐水泥混凝土比矿渣硅酸盐水泥混凝土的抗渗性好。 因为矿渣水泥中的水化速度慢，不能在水泥和水水化之后马上产生 凝聚结构，而且矿渣颗粒比重较水泥浆轻，水泥浆中的颗粒容易产 生沉降，形成泌水，保水性差。因此，在拌制混凝土时容易形成开 口的毛细孔道，降低混凝土的抗渗性。而普通水泥具有较少的混合 料，水化速度快、水化程度高，能够很快形成凝聚结构，降低混凝 土的透水性。
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1.3混凝土渗透性的影响因素
（4）养护方法对混凝土抗渗性的影响 混凝土养护的时间、温度、湿度等都影响混凝土的水化程 度，所以，蒸汽养护的混凝土，其抗渗性较潮湿养护的混凝土的 抗渗性要差。另外，在干燥条件下，混凝土早期失水过多，容易 形成收缩裂缝，也能降低混凝土的抗渗性。
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1.2渗透性与混凝土性能的关系
（2）抗裂性与抗渗性的关系
混凝土早期失水产生的内应力迫使混凝土收缩，是导致
混凝土开裂的主要原因。因此应该防比混凝土失水，减小混凝
土硬化阶段产生的内应力，才是控制混凝土开裂的有效方法。
只要混凝土少失水，水化产物就可以将充水空间完全填充密实，
1.3混凝土渗透性的影响因素
（2）集料最大粒径和级配 骨料的形状、最大粒径及级配对骨料与水泥浆体界面上的 结构有影响。当骨料中含有较多的片状、条状骨料，或骨料的级 配不好时，界面上将存在较多的自由水或孔隙，水分在蒸发后也 将形成较多的孔隙。因此，骨料的尺寸越大，骨料的级配越差， 混凝土的渗透性越高，混凝土的抗渗性就越差。
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（2）抗渗性的表示方式
材料的抗渗性通常用其渗透系数来表示。Darcy提出稳态 流动的渗透系数计算方法：
—液体流动速率； μ —液体黏度；
—压力梯度； A —表面积； L —材料厚度。
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1.1混凝土的抗渗性
混凝土就不会形成连通的毛细孔，抗渗能力也得以提高。也就
是说，正是通过充水空间的完全填充，通过提高混凝土的抗渗
能力，才使混凝土的抗裂能力得到提高。因此混凝土抗裂性与
抗渗性存在着密切的关系。
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（3）收缩性与抗渗性的关系 从混凝土体系平衡的角度来分析，高抗渗混凝土的充水空间足 够小，混凝土浇筑成型后，充水空间的拌介水与其周围的颗粒共同 承受着体系的自重，维持着体系的平衡。混凝土一旦失水，材料颗 粒的相对位置，或者由于物理化学作用，或者由于应力作用，将会 发生改变，致使充水空间变形，体系将会偏离原来的平衡。充水空 间的变形将会造成混凝土体积的变形。混凝土只有在小失水的前提 下，才能防止充水空间变形，保持混凝土体积稳定，从而提高抗渗性。
混凝土的抗渗性
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目录
一、混凝土的抗渗性及其影响因素 1.1混凝土的抗渗性 1.2渗透性与混凝土性能的关系 1.3混凝土抗渗性的影响因素 二、
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1.1混凝土的抗渗性
（1）抗渗性的定义 定义：混凝土的抗渗性是指液体、气体或离子受压力、 化学势或电场作用在混凝土中的渗透、扩散或迁移的能力。 人们最早关注混凝土的抗渗性是始于20世纪30年代对 大型水工工程的建设。诸如混凝土水坝、水渠及位于地下水 位线以下的地下结构。研究表明，这些结构的使用效能与混 凝土的抗渗性能密切相关。尤其是水坝之类的大型水工结构， 在设计中需要确定混凝土抵抗高水压下水穿透的能力。
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2.混凝土抗渗实验方法
2.1 前言 2.2 实验方法 2.3 需进一步研究的问题
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2.1 前言
混凝土就是一种多孔材料而且具有一定的渗透性。
外
内
Hale Waihona Puke Baidu
部
部
随着高性能混凝土的不断发展原有的关于耐久性的评 价方法已经越来越不适用了。而科学的试验方法是测 试结果准确的保障,同时也更有效指导混凝土其它相关 性能的研究。
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1.2渗透性与混凝土性能的关系
（4）抗压强度与抗渗性的关系 混凝土抗压强度的高低与抗渗能力的高低皆取决于混凝土中水 化产物的平均生成密度。混凝土的抗压强度与抗渗能力宏观上都反 映了混凝土的密实程度。混凝土的强度等级越高，或混凝土的抗渗 能力越强，混凝土越密实。但在微观上，混凝土抗压强度反映的密 实度与抗渗能力反映的密实度是有区别的。抗压强度相等，表示混 凝土的水化产物平均生成密度相当，但是抗渗能力可能截然不同。 因此，混凝土的抗渗能力比抗压强度更能真实地反映混凝土的密实度。
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1.2渗透性与混凝土性能的关系
（6）抗腐蚀性与抗渗性的关系
要提高混凝土的抗腐蚀性，一方而需要提高水化产物在环
境介质中的稳定性，另一方而也需要混凝土具有足够高的抗渗
能力，因此二者有着密切的关系。抗渗性能差的混凝土，环境
有害介质容易渗透进入混凝土内部，未水化的胶凝材料粒子被
适用范围：测试具有高渗透性混凝土。例如强度不 高，龄期不长的混凝土。
缺点：测量过程存在很大误差，一般只能在低流速 下测量。
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2.2.1 透水法
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1.2渗透性与混凝土性能的关系
（5）抗冻性与抗渗性的关系 在混凝土中引入适量微小气泡，可以大大提高混凝土的 抗冻性，分散的微小气泡在混凝土中起到“水囊”的作用，毛 细孔水结冰时引起的膨胀压力使多余水渗流到周围的“水囊” 中，使毛细孔水不存在冻结破坏的临界值。混凝土中引入适 量微小气泡，这些气泡分散在混凝土拌介物的充水空间，“ 霸占”着充水空间一定的位置，阻断了拌和水的迁移通道。 拌和水不迁移，水化产物便得以完全填充其充水空间，不使 形成连通的毛细孔，抗渗能力因此得到提高。
有害介质包围，失去二次反应的能力；已生成的水化产物则被
有害介质通过毛细孔隙缺陷分割侵蚀，性能发生质变，使混凝
土从外向内局部爆裂剥离。因此，处于环境有害介质中的混凝
土，既要有应对有害介质的侵入腐蚀，也要使混凝土实现高抗
渗性。
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（7）耐磨性与混凝土的关系 混凝土的耐磨性与混凝土的原材料有关，也与混凝土的密 实度有关，因而也就与抗渗性存在着密切的关系。根据耐磨性 的要求，选择相应的混凝土的密实度。选择密实度最直观的方 法，就是选择混凝土的强度等级。但施工过程中应采用湿养护， 防止混凝土失水。一旦混凝土失水，或失水过多，失水通道将 使表层混凝土抗渗性能降低，充水空间失水后胶凝材料粒子水 化不良，或不能水化，造成表层混凝土发育不良，耐磨性降低。
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1.2渗透性与混凝土性能的关系
抗
裂
性
收 缩
抗 压 强
度
抗 冻 性
抗 腐 蚀 性
耐 磨 性
性
后 期
强
度
质
性
耐
久
性
抗渗 性
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合
拌
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（1）拌合物的性质 高抗渗要求混凝土的充水空间要足够小，这种混凝土水胶比低， 在大坍落度、大流动度情况下，也不产生泌水离析，或着少泌水离 析，拌介物性能良好，和易性好，泵送性能和施工性能都很好。反 之，抗渗性能很差的混凝土，一般情况下是因为胶凝材料用量少， 水胶比大，混凝土的充水空间大，有限的水化产物不能将充水空间 完全填充密实；这种混凝土净浆层很薄，容易产生泌水离析，拌介 物的匀质性差，和易性差，泵送施工性能不良。
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（9）耐久性与抗渗性的关系 综上所述，混凝土的各种性能都与抗渗性有着密切的内在 联系。提高混凝土的耐久性，是追求的混凝土的最终质量目标。 提高混凝土的各种性能，有利于提高混凝土的耐久性。因此， 混凝土的耐久性与混凝土的各种性能，应成为现代混凝土质量 一个有机的整体，不可以分而治之。高抗渗就是提高这个有机 整体性能的总纲，基础。故抗渗性是混凝土最重要的性能。
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1.3混凝土渗透性的影响因素
（6）粉煤灰对于混凝土抗渗性的影响 在混凝土配合比相同的条件下，掺入磨细粉煤灰，对混凝 土抗渗性有明显的改善作用。因为粉煤灰的活性成分能与硅酸盐 水泥水化时析出的氢氧化钙结合生成比较稳定的硅酸钙水化物。 这种水化物不仅有助于混凝土后期强度的增长，而且由于水化物 在反应过程中体积胀大，使混凝土的结构更加密实，增加了阻水 作用，从而使混凝土的抗渗性得到改善。
（3）硬化水泥浆体的抗渗性
在水化过程的任何时刻，硬化水泥浆体的渗透系数受空隙尺 寸和连通性所控制。新拌水泥浆体的渗透系数通常为10-5～104cm/s；随着水化反应的进行，毛细管孔隙率减小，渗透系数也 减小。
当毛细管孔隙率从40%降低到30%，渗透系数会大大减 小（110×1012cm/s降低至20×1012cm/s）；但毛细管孔 隙率从30%降低到20%，渗透性减小的幅度则很小。
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1.3混凝土渗透性的影响因素
（5）外加剂对混凝土抗渗性的影响 在混凝土抗压强度和坍落度保持相同的条件下，对普 通混凝土和掺防水剂的混凝土（集料规格为16~31.5mm， 级配良好，水灰比为0.56）做抗渗试验，其抗渗等级分别 为W6和W12。可见掺外加剂的混凝土的抗渗性比普通混 凝土要高。因为掺入外加剂（如防水剂、减水剂及加气剂等） 可减小水灰比，改善混凝土的和易性，因而可以改善混凝土 的密实性，即提高混凝土的抗渗性能。
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施工 粉煤灰
水灰比
抗渗性
级配 水泥品种
外加剂
养护
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（1）水灰比 水灰比越大，其抗渗性能越差。因为水灰比越大， 水泥水化速度越低，水泥水化时就要留下较多的毛细 孔，使水泥浆产生较多的空隙。而混凝土的抗渗性首 先取决于水泥浆的孔隙率，包括空隙尺寸分布和连续 性。所以水灰比越大，孔隙率越大、渗透性越好、抗 渗性越差。
理论上，对于养护良好的混凝土，水泥浆体并不是影响其渗 透系数的主要因素。
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（4）骨料的抗渗性 硬化混凝土中水泥浆体的毛细管孔隙率一般为30%～ 40%。与之相比，大多数天然骨料的孔体积通常低于3%， 很少超过10%。但骨料的渗透系数变化范围向水灰比为 0.38～0.71的水化水泥浆体一样。原因是骨料中的毛细管 孔径通常要大得多，其平均孔径大于10微米，因此渗透率 较高。
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2.2 实验方法
透水法
1.稳定流动法 2.渗透深度法 3.抗渗标号法
测试 方法
离子渗透法
1.直流电量法 2.氯池浸泡法 3.RCM法 4.NEL法
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（7）施工对混凝土抗渗性的影响 搅拌混凝土时，材料的投入顺序、用水量、搅拌 时间等环节均影响混凝土的抗渗性。 混凝土浇筑、振捣是保证混凝土质量的关键工序， 对混凝土内在质量和表面质量关系很重要，施工中最 常见的露筋、裂缝、孔洞，拆模时缺棱掉角、表面反 浆和多孔，致使混凝土密实度降低，从而降低了混凝
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（8）后期强度与抗渗性的关系 埋于地下的混凝土，只要不存在硫酸盐等腐蚀介质的 侵蚀，其后期强度的增长总是高于裸露在大气中的混凝土。 因为埋于地下的混凝土，一般情况下混凝土的中后期不失 水，早期未被水化利用的拌和水仍然滞留在混凝土的充水 空间，未水化的胶凝材料粒子得以继续水化，使混凝土的 后期强度不断增长。
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（3）水泥品种 普通硅酸盐水泥混凝土比矿渣硅酸盐水泥混凝土的抗渗性好。 因为矿渣水泥中的水化速度慢，不能在水泥和水水化之后马上产生 凝聚结构，而且矿渣颗粒比重较水泥浆轻，水泥浆中的颗粒容易产 生沉降，形成泌水，保水性差。因此，在拌制混凝土时容易形成开 口的毛细孔道，降低混凝土的抗渗性。而普通水泥具有较少的混合 料，水化速度快、水化程度高，能够很快形成凝聚结构，降低混凝 土的透水性。
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（4）养护方法对混凝土抗渗性的影响 混凝土养护的时间、温度、湿度等都影响混凝土的水化程 度，所以，蒸汽养护的混凝土，其抗渗性较潮湿养护的混凝土的 抗渗性要差。另外，在干燥条件下，混凝土早期失水过多，容易 形成收缩裂缝，也能降低混凝土的抗渗性。
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（2）抗裂性与抗渗性的关系
混凝土早期失水产生的内应力迫使混凝土收缩，是导致
混凝土开裂的主要原因。因此应该防比混凝土失水，减小混凝
土硬化阶段产生的内应力，才是控制混凝土开裂的有效方法。
只要混凝土少失水，水化产物就可以将充水空间完全填充密实，