高性能混凝土渗透性和耐久性及评价方法

高性能混凝土渗透性和耐久性及评价方法

贾 璐

河北省交通职业技术学校，河北 石家庄 052160

摘要：本文结合高性能混凝土的概念与特点简析，从高性能混凝土渗透性和耐久性概述和混凝土的渗透性试验检测简析入手，对影响混凝土耐久性与渗透性的主要因素及高性能混凝土渗透性和耐久性及评价方法等内容进行了简要分析，以供参考。 关键词：高性能混凝土；渗透性；耐久性；评价方法 中图分类号：TU52 文献标识码：A 文章编号：1671-5810(2015)03-0155-02

1 高性能混凝土的概念与特点简析

1.1 概念

中国建设工程建设标准化协会《高性能混凝土应用技术规程》(CECS207-2006)定义高性能混凝土为：采用常规材料和工艺生产，具有混凝土结构所要求各项力学性能，具有高耐久性、高工作性和高体积稳定性的混凝土。

交通部《公路桥涵施工技术规范》(JTGTF50-2011)与建工标准类似，将高性能混凝土定义为：采用混凝土常规材料、常规工艺，在常温下，以低水胶比、大掺量优质掺合料和严格的质量控制措施制作的，具有良好的施工工作性且硬化后具有高耐久性、高尺寸稳定性及较高强度的混凝土。

1.2 特点

高性能混凝土是以耐久性为核心，具有以下特点： （1）新拌合高性能混凝土拌合物具有良好的留变性，不泌水，不离析，甚至

可以自流密实，不需振捣即可保证混凝土施工浇筑质量。

（2）高性能混凝土在硬化过程中提及稳定、水化热低、干燥收缩小，无裂缝

或少量微裂缝。

（3）高性能混凝土凝结硬化后，结构密实，空隙率低，强度高，不已产生裂

缝，具有优异的抗渗、抗冻及耐久性。 （4）适当的强度。

2 高性能混凝土渗透性和耐久性概述 2.1 渗透性

混凝土中大部分水可以蒸发，造成孔隙变空或不饱和，既然容易蒸发的水可以结冰并且在内部能够自由移动，那么如果干燥后没有水蒸发，其后的暴露环境也不会导致孔隙的再饱和，混凝土就不容易遭受与水有关的破坏。这些都与水的渗透系数有关，因此我们引入了渗透性这一概念，定义为控制流体在多孔材料里流速的性能。混凝土中各相的渗透性又是不同的。通过研究发现，在合理水灰比条件下，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。对于骨料，虽然孔隙率小，理论上渗透性低，但实际上骨料的毛细管孔径要大得多，渗透性远大于水泥浆体。而过度区，由于微裂缝的存在导致整个混凝土系统的渗透性增大。因此渗透性对混凝土的物理和化学过程都是极为重要的。

2.2 耐久性

混凝土的耐久性是指混凝土抵抗环境介质作用并长期保持其良好的使用性能和外观完整性的能力。它是一个综合性概念，包括抗渗、抗冻、抗侵蚀、碳化、碱骨料反应及混凝土中的钢筋锈蚀等性能。这些性能均决定着混凝土经久耐用的程度，故称为耐久性。而从理论研究的角度讲耐久性定义为“混凝土对大气侵蚀、化学侵蚀、磨耗或任何其他劣化过程的抵抗能力；也就是说耐久的混凝土暴露于服役环境中能够保持其原有的形状、质量和功能。

3 混凝土的渗透性试验检测简析

混凝土的渗透性用抗渗等级P表示。是以28d一90d龄期的标准试件，按规定的方法进行试验，以每组6个试件中4个未出现渗水情况时的最大水压力来表示。此次试验采用的原材料及配比见表1

表1 高性能混凝土配比

根据表1所提供的原材料及配合比情况拌制强度等级为

C50、抗渗等级为P8的高性能混凝土抗渗试件。待试件成型至龄期为28d时，立即开展渗透性能试验。本次试验所采用的抗渗仪为:HP-4.0型全自动加压抗渗仪，共有3组试件同时进行抗渗试验。经过为期3天的试验后得到如下结果:首先，3组试件未试验至规定抗渗等级均提前结束试验。大部分试件渗水情况严重;其次，有2组试件在加压至0.6MPa时终止试验。1组试件在加压至0.7MPa时终止试验;再者，大部分试件在退出抗渗模套时发生断裂情况。其四，从断裂试件的破裂面观察来看，试件渗水情况由外到内显得比较匀称。最后，少数渗水不严重的试件在退模后未出现破裂，损坏等现象。

4 影响混凝土耐久性与渗透性的主要因素

根据以上试验检测证明，影响混凝土耐久性与渗透性的主要因素有几下几点：

4.1 水灰比

在混凝土配制过程中，为了能够使其工作性能良好，则往往其水灰比较高，这也就导致了混凝土具有较高的孔隙率，而且毛细孔较多，在这种情况下，混凝土结构会受到外界水分、各种侵蚀性介质、氧化、二氧化碳及一些有害物质的影响，使混凝土内部结构受到破坏，从而导致其耐久性受到影响。

4.2 温湿度

在高温环境下进行混凝土浇筑时，由于其内部水分蒸发速度较快，在拉应力作用下，混凝土表面极易出现细小裂缝，这种细小裂缝长期在外界条件及荷载作用下则会向内部结构进行延伸，一旦这种延伸达到一定程度后，则会导致混凝土结构的使用性能受到影响，耐久性降低。而且在干燥环境下，混凝土浇筑完成后其在失水作用下会出现收缩，再加之荷载作用，混凝土结构会有一些微裂缝产生，从而会导致各种介质沿着这些微裂缝进入到混凝土内部，导致混凝土性能受到影响，其耐久性下降。

由于试件在压入抗渗模套时，在试件顶部放置了一块锚环

在压力试验机的作用下，通过锚环将压力传递给试件使之进入到模套内。在此过程中，试件始终处在局部承压状态下。当试件被压入模套内，部分试件顶部范围内已出现开裂等局部破损现象，影响到了整个试件的整体密实性，从而影响到了最终抗渗性能。

在成型试件时，由于成型试模的不规整、清洁维护保养工作欠佳、在拼装时出现的轻微尺寸偏差等情况的存在，导致成型试件不能很好的嵌入抗渗模套内，致使试件虽已压入模套，但试件本身早已产生破裂面出现破坏情况，在模套内呈现出“两个试件盛加现象”。严重影响到了整个试验和最终检测结果。

5 高性能混凝土渗透性评价方法

2015年3期 155

混凝土工程

因为混凝土渗透性包含混凝土的透水性、透气性和透离子性等功能,故应当从这几方面来评价混凝土渗透性。但因为透气性和透离子性的实验难度较大,实验办法不太老练；因为水分在混凝土耐久性中起着关键效果,一般的混凝土只要具有较好的抗水性就能满意渗透性要求,并且水渗透性实验办法比较简单、牢靠、直观,因而,国内外对混凝土渗透性的研讨着重于混凝土的透水性。可是在有抗气性和抗离子性要求的场合,不能只思考混凝土的透水性,还应当研讨混凝土的透气性与透离子性。并且关于高功能混凝土而言,因为它基本上不透水(抗渗标号常常达到S40以上),故应当用其它办法来研讨和评价高功能混凝土的渗透性。尽人皆知,钢筋混凝土中钢筋的锈蚀,其原因是混凝土的中性化对碱性环境的损坏和氯离子对钢筋钝化膜的损坏效果。混凝土中钢筋的锈蚀需求具有以下四个条件:

其一，钢筋表面具有电化学不均匀性,即区分为电位较负的阳极区和电位较正的阴极区,它们之间具有电位差。

其二，在阳极和阴极区之间,电解质溶液的电阻较小。 其三，在阳极区钢表面处于活化状态,钢易进行氧化反应,即铁离子化为Fe2+,同时放出自由电子e,也就是阳极极化PA较小。

其四，在阴极区,钢表面的电解质具有足够的氧化剂(通常是水和氧气),它们可与来自阳极区的自由电子反应生成OH-离子,即氧的还原反应,也就是阴极极化PK较小。上述第一个条件和第二个条件总是存在的。一般情况下,上述第四个条件也是存在的。

钢筋是不是锈蚀,关键是看上述四个条件是否具备。国内外实验证实,钢筋在高碱性环境中,不腐蚀的根本原因是阳极钝化。要保持混凝土的高碱性与钢筋的钝化状况,必须使混凝土具有较高的反抗气体(二氧化碳和氧气等)、离子(氯离子等)浸透的才能,特别是反抗氯离子浸透的才能,因为即便混凝土没有碳化,只需钢筋外表的氯离子达到必定浓度,钢筋也会脱钝,然后致使锈蚀。因为混凝土反抗氯离子浸透的才能与混凝土合作比、原材料、施工质量密切相关,能够对比全部反响混凝土的渗透性,因而,能够思考用混凝土

（上接第154页） 挖截水沟,排水沟,衬砌板顶

端封闭和将渠堤内侧填高,使渠顶向外倾斜,以利地面径流的排泄, 排水指将已渗入基土中的水排走,从而降低地下水位,切断地下水对冻结层的补给, 以减少土壤含水量,防止冻胀的发生。

3 结束语

渠道衬砌混凝土在农田灌溉节水中发挥了很大的作用，其是进行防渗节水、提高输水流速、提高渠水利用率、增加耐久性的有效施工方法。但由于施工原因和运行管理等方面的因素影响，衬砌产生裂缝较为常见，成为了输水渗漏最大的原因。由此可见，分析渠道衬砌裂缝的成因，探讨防治措施，对渠道衬砌混凝土的应用有着重要的意义。其中众所周知的南水北调工程对衬砌施工技术有着更加严格的要求，南水北调工程是我国一项重要的便民利国工程，共分为三条输水线路，即东线、中线和酉线。东线工程中的山东段，由于在建设上要求其渠道大、底宽大以及边坡坡度要求较缓等特

抗氯离子渗透性能来评价混凝土渗透性。一般用于反映混凝土抗氯离子渗透性能的目标是氯离子扩散系数和电量。而氯离子扩散系数又能够用来猜测钢筋混凝土开端脱钝的时刻,即钢筋混凝土根本的耐久性和最短的使用寿命。

6 结束语

总之，渗透性和耐久性作为当前高性能混凝土结构极受关注的重要问题，其涉及的因素较多，而且也是当前结构工程中十分关键的质量指标之一，是结构工程安全性的重要保证，而且通过对高性能混凝土结构渗透性和耐久性的改善，可以有效提高混凝土的使用寿命，确保混凝土结构建设成本的节约。但要想解决高性能混凝土结构渗透性和耐久性问题需要做好多方面的工作，不仅需要对结构进行正确的设计，科学进行材料的选择，而且还需要在施工过程中严格控制质量，做好高性能混凝土使用过程中的管理和维护工作，从而有效的提高混凝土的耐久性，确保混凝土结构的质量能够得到保证，推动我国建筑行业健康的发展。

参考文献

[1]赵筠,廉慧珍,金建昌.钢-混凝土复合的新模式——超高性能混凝土(UHPC/UHPFRC)之三:收缩与裂缝,耐高温性能,渗透性与耐久性,设计指南[J].混凝土世界,2013,12:60-71.

[2]王黎明,何松松.影响混凝土抗渗透性因素的试验研究[J].低温建筑技术,2013,10:7-9.

[3]赵冰华,赵宇,李延波,张士萍.高性能混凝土的渗透性与耐久性之间的相关性研究[J].硅酸盐通报,2013,11:2311-2314.

[4]李斯祺,孟振亚,张守治.粉煤灰、矿粉对高性能混凝土渗透性的影响[J].混凝土,2013,11:119-121.

[5]王金涛,毛爱兰.煤矸石混凝土的渗透性影响研究[J].山西建筑,2014,33:95-97.

[6]王成启,张悦然.矿物掺合料对海工自密实高性能混凝土耐久性影响[J].混凝土,2014,01:56-60+64.

[7]鲁建军,徐昕,郭中坚.高性能混凝土耐久性质量无损检测方法初探[J].广东建材,2014,09:41-44.

点，在对上东段的资源投入上相对较大，且工程质量不易保证。从对渠道混凝上的成型及后续的养护等实际施工经历可以看出，机械化衬砌混凝上这种施工技术，以其施工厚度薄、面积大等泉著优势，被广泛的应用在渠道混凝上施工中。渠道施工选择合理的工艺是确保衬砌质量和提高衬砌速度的重中之重，可见，混凝土衬砌施工技术是非常重要的。文章对混凝土衬砌施工技术常见的问题进行了分析，并且提出了相关的解决措施，希望对相关的工程施工可以起到一定的帮助作用。

参考文献

[1]王国新, 李晓斌, 岳安华. 大型渠道渠坡混凝土衬砌施工技术[J]. 河南水利与南水北调, 2011, (12):23-25. [2]孙敬超. 大型渠道渠坡薄壁砼人工衬砌施工技术浅析[J]. 陕西水利, 2013, (6):88-89.

[3]倪志刚, 张修凯, 刘学勤. 对南水北调渠坡混凝土机械化衬砌施工的质量控制[J]. 科技与企业, 2014, (14):194.

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