1 前言

從1824 年波特蘭水泥發(fā)明之后，混凝土的生產(chǎn)技術(shù)得到了迅速的發(fā)展，由此混凝土的用量也急劇增加，使用范圍日益擴(kuò)大。至今，混凝土已成為人類社會(huì)生活、文化生活的基礎(chǔ)，是城市化、高速公路、港口碼頭、立交橋、機(jī)場(chǎng)、大壩等建設(shè)中應(yīng)用最大量、最廣泛的建筑材料。然而，混凝土自身仍存在著許多缺陷制約著其今后的發(fā)展，如混凝土的耐久性、自重較大等，特別是混凝土的耐久性已成為當(dāng)今國(guó)內(nèi)外一個(gè)迫切需要解決的問題。因?yàn)椋苫炷聊途眯圆蛔闼斐傻幕炷两ㄖ锏木S修或重建不僅耗費(fèi)了大量的人力、物力、財(cái)力，而且也阻礙了混凝土建筑業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。混凝土的耐久性包括抗?jié)B性、抗凍性、鋼筋銹蝕、化學(xué)侵蝕、堿集料反應(yīng)等。其中混凝土的抗?jié)B性是混凝土耐久性的第一道防線，對(duì)混凝土耐久性的影響十分重要。因?yàn)樗只蚯治g性介質(zhì)的入侵是引發(fā)混凝土質(zhì)量劣化、耐久性不足的主要原因。有學(xué)者認(rèn)為混凝土的抗?jié)B性是評(píng)價(jià)混凝土耐久性最重要的綜合指標(biāo)[1 ] 。就混凝土的滲透性與耐久性存在密切關(guān)系這一點(diǎn)，許多學(xué)者都進(jìn)行了深入研究，得出的結(jié)論非常一致。美國(guó)的Metha ，英國(guó)的Nevill 及我國(guó)已故工程院院士吳中偉都主張，大幅度提高混凝土的抗?jié)B性是改善混凝土耐久性的關(guān)鍵。目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)混凝土抗?jié)B性的研究主要是針對(duì)影響混凝土抗?jié)B性的各個(gè)因素，采取各種措施改善混凝土內(nèi)部的孔結(jié)構(gòu)，細(xì)化孔徑，減少混凝土內(nèi)部連通的滲透通道。這些措施包括提高混凝土的密實(shí)度，在混凝土中添加各種摻和料如粉煤灰、礦渣、硅灰等，還有在混凝土中添加各種外加劑如減水劑、引氣劑、膨脹劑等。除此之外，還有人采用兩摻或三摻的方式，即將活性混合材與外加劑同時(shí)摻入混凝土中以提高混凝土的抗?jié)B性能。

2 選擇合理的水灰比及灰砂比改善混凝土抗?jié)B性能的研究現(xiàn)狀

混凝土作為一種多孔材料，孔隙率很高，約占25 %～40 % ，其中特別是毛細(xì)孔占很大一部分。混凝土的滲透性首先取決于硬化水泥漿的孔隙率，包括孔隙的尺寸、分布和連續(xù)性。試驗(yàn)表明[2 ] ，當(dāng)水泥漿毛細(xì)管孔隙率超過20 %～30 %時(shí)，硬化水泥漿的滲透系數(shù)將急劇增大。而硬化水泥漿的毛細(xì)管孔隙率主要取決于水灰比，水灰比愈大，孔隙率愈大，水泥漿抗?jié)B性愈差。當(dāng)水灰比由0.4 增至0.7 時(shí)，水泥漿滲透系數(shù)增大100 倍以上，水灰比超過0.5 時(shí)，滲透系數(shù)增加比較顯著。混凝土的抗?jié)B性較水泥漿的低，因?yàn)樵诨炷林校值恼舭l(fā)、泌水等現(xiàn)象在混凝土內(nèi)部形成了許多大小不同的孔隙，這些孔隙構(gòu)成了滲水的主要途徑。混凝土水灰比越大，形成的空隙越多，混凝土抗?jié)B性能越差。研究表明[3 ，4 ] ，當(dāng)混凝土水灰比從0.5 增至0.6 時(shí)，混凝土抗?jié)B性有急劇降低的趨勢(shì)，且當(dāng)水灰比超過0.55 時(shí)，混凝土的滲透系數(shù)急劇增大。蔡正詠(1979) 認(rèn)為[5 ] ：水灰比不超過0.55 的混凝土，在一般情況下無須進(jìn)行抗?jié)B性試驗(yàn)就足以保證混凝土滿足W8 的要求，而對(duì)于重要結(jié)構(gòu)，有抗?jié)B要求時(shí)水灰比最好不超過0.45 或0.50 。美國(guó)ACI 標(biāo)準(zhǔn)301 - 72 (1975 年重頒) 建議[6 ] ：暴露于淡水中的結(jié)構(gòu)混凝土(要求防滲) ，其水灰比不應(yīng)超過0.48 ，暴露于海水中的不應(yīng)超過0.44。H1H1 阿赫維爾多夫研究表明[7 ] ，當(dāng)混凝土的水灰比= 0.876 – 1.65 P(P為水泥的標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量) 時(shí)，水泥漿中的溶劑化固相粒子在分子力作用下形成的凝聚結(jié)構(gòu)能夠充滿水泥—水體系的空間，從而使水泥漿不發(fā)生泌水現(xiàn)象，減少了由于泌水所造成的混凝土內(nèi)部的滲水通道，提高混凝土的抗?jié)B性。在水灰比相同的情況下，混凝土中的單方用水量決定了混凝土中孔隙的多少。笠井等人研究證明[8 ] ，相同水灰比的混凝土，單方用水量越大，早期(3～3.5d) 自由收縮越大。日本有關(guān)規(guī)范規(guī)定，單方用水量為185～175kg/ m3的混凝土屬于耐久性混凝土;單方用水量≤175kg/ m3的混凝土屬高耐久性的混凝土。如前所述，混凝土的滲透性主要取決于水泥漿的滲透性能。在混凝土中，水泥漿不僅要填充骨料間的空隙，還要包裹骨料形成一定厚度的砂漿保護(hù)層，以切斷混凝土的毛細(xì)孔管道，提高混凝土的抗?jié)B性能，所以混凝土的砂率要選擇適當(dāng)。有資料表明[9 ] ，抗?jié)B性混凝土中砂的用量高于普通混凝土，一般砂率值應(yīng)在35 %～40 %。灰砂比表達(dá)的是水泥砂漿的質(zhì)量問題，灰砂比選擇的好，就能制得密實(shí)度高，自防水能力好的混凝土，故灰砂比也應(yīng)選擇適當(dāng)。一般灰砂比在1 ：2.0 - 1 ：2.5 之間。