混凝土抗渗等级对应渗透系数(混凝土渗透性能)

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混凝土抗渗等级对应渗透系数(混凝土渗透性能)

渗透性能

混凝土材料是一种多孔材料,在一定的压力下,水可以通过这些孔隙向混凝土内渗透,这种性能称为混凝土的渗透性。混凝土抵抗水的渗透能力称为混凝土的抗渗性。对于一些混凝土管道、液罐等要求水密性的混凝土结构,这种抗渗性显得特别重要。此外,水分和空气的进入,可以使钢筋锈蚀;一些天然的或工业的液体或气体渗入混凝土中,也可以侵蚀混凝土。混凝土的耐火性也在很大程度上取决于它的渗透性。因此,混凝土的渗透性也是耐久性破坏的一个重要因素。

1.混凝土抗渗性测试方法

测定混凝土的抗渗性有两种方法,一是采取逐级加压来评定混凝土的抗渗标号,二是采取一次加压来评定混凝土的相对渗透系数。

逐级加压法是将压力一级一级地加上,每加一级后恒压一段时间,观察是否渗漏,一直加到渗漏为止。以不渗漏时的最大压力为混凝土的抗渗标号。

一次加压法是一次将压力加到0.8MPa,恒压24h后,测量其渗水高度,用下式计算相对渗透系数:

式中 Kr——相对渗透系数,cm/h;

Dm——平均渗水高度,cm;

H——水压力,以水柱高度表示,cmH2O;

T——恒压时间,h;

a——混凝土的吸水率,一般为0.03。

2.影响混凝土抗渗性的因素

混凝土的渗漏是由混凝土中的孔引起的,因此,与混凝土的孔结构有直接的关系。显然,孔隙率越大,混凝土的抗渗性越差。但在孔隙率相同情况下,混凝土的抗渗性也有较大的差异。如果小孔较多而大孔较少的话,水的渗入阻力较大,因而混凝土的抗渗性较好。封闭孔能阻止水的渗透,因此,孔的封闭程度越高,混凝土的抗渗性也越好。可以说,所有能影响混凝土孔结构的因素都能影响混凝土的抗渗性。其中,影响程度最大的因素为水灰比和龄期。

(1)水灰比对混凝土抗渗性的影响 大量试验证明,水灰比越大,混凝土抗渗性越差。当水灰比大于0.50~0.60时,混凝土的抗渗性显著降低。当水灰比小于0.55时,抗渗标号一般可达到S8以上。

众所周知,水灰比对混凝土的孔结构有很大的影响。水灰比越大,混凝土的孔隙率越高。因此,混凝土的抗渗性随水灰比的增加而降低。当水灰比较大时,比较容易形成较多的大孔。由水留下的孔一般都是贯通孔。当水灰比较大时,由于沉降作用,泌出的水易在集料的下部富集,形成较大的空腔。而且在水的运动过程中,形成一些通道,使这些空腔连通起来。这就使得混凝土的抗渗性显著降低。

(2)龄期对混凝土抗渗性的影响 由于水泥的不断水化,这些水化产物将填充由水占据的空间,使混凝土的密实度提高。因此,混凝土的抗渗性随龄期的推移而提高。例如水灰比为0.75时,28天龄期混凝土的抗渗标号仅为S0,而180天龄期混凝土的抗渗标号可超过S10。

3.改善混凝土抗渗性的技术措施

混凝土的抗渗性不仅取决于混凝土的制备过程,也取决于混凝土的施工过程及后继的养护。因此,只有从混凝土的配合比设计到混凝土的制备、施工、养护每一个环节都严格控制,才能制备出具有较好抗渗性的混凝土。

固化地坪工人施工现场

从混凝土配合比考虑,可采取以下一些技术措施:

(1)降低混凝土的水灰比 前面已经阐述了水灰比对混凝土抗渗性的影响,对于混凝土抗渗性来说,水灰比是一个非常重要的因素,甚至可以说是一个决定性的因素。因此,必须严格控制。从混凝土抗渗性考虑,混凝土的水灰比不应大于0.55。

(2)掺入化学外加剂 从混凝土的抗渗性来说,减水剂和引气剂有着非常重要的作用。掺入减水剂可以减少混凝土的用水量,这就意味着减少了混凝土的初始孔隙率,显然是有利于提高混凝土抗渗性的。掺入引气剂,尽管它使混凝土的密实度降低,但它所形成的气孔是一些封闭的孔,不利于水的渗透。这些小气孔的引入,一方面起到一定的减水作用,另一方面也有效地阻止了泌水,防止了混凝土中一些大缺陷的形成和渗水通道的形成,从而提高了混凝土的抗渗性。

(3)采用优质矿物外加剂 在第二章曾经论述过,优质的粉煤灰具有减水作用,它较显著地减少混凝土的用水量,因而可以降低混凝土的初始孔隙率。一些较细的矿物外加剂可以使混凝土中的孔“细化”。这些作用都有效地改善了混凝土的孔结构。因此,有利于提高混凝土的抗渗性。此外,矿物外加剂中的活性组分可以与水泥水化时释放出的Ca(OH)2反应,使硬化水泥石中的Ca(OH)2减少,有利于减少混凝土的渗透破坏。

4.混凝土的渗透破坏机理

水泥的水化反应过程,在这一过程中,形成了一定数量的Ca(OH)2。由于Ca(OH)2有较大的溶解度,当水渗入混凝土中时,Ca(OH)2可以溶解在水中,随着水的渗漏而带出混凝土。另一方面,水泥的水化产物是与孔溶液的Ca(OH)2浓度相平衡的。Ca(OH)2流失将导致水化产物的分解。同时,由于Ca(OH)2流失,在原来Ca(OH)2晶体存在的地方形成了孔隙。因此,这种溶蚀作用使混凝土的密实度降低,从而提高混凝土的渗透性,反过来促进混凝土的溶蚀。

正是由于这种溶蚀作用,使混凝土的结构疏松,强度降低。

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