近年來,高性能混凝土的概念深入人心,混凝土強(qiáng)度指標(biāo)并不足以揭示混凝土的耐久性能。因此,要研究高性能混凝土,就不能不關(guān)注混凝土的抗?jié)B性能，混凝土抗?jié)B性能（即透水性、透氣性和抗氯離子滲透性）是混凝土耐久性的第一道防線，提高混凝土的抗?jié)B性是改善混凝土耐久性的關(guān)鍵?；炷恋哪途眯耘c其抗?jié)B性有著密不可分的關(guān)系，抗?jié)B性能不足，一些有害液體和氣體滲入混凝土內(nèi)部，發(fā)生侵蝕作用，不僅破壞混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)，而且會(huì)使鋼筋銹蝕膨脹，造成混凝土保護(hù)層開裂或剝落，同時(shí)由于混凝土內(nèi)部的游離水的增加，導(dǎo)致混凝土抵抗凍融的能力顯著下降。

（一）水泥用量和水膠比

        近年來水泥產(chǎn)品的細(xì)度變細(xì)、活性增加,使得水化反應(yīng)加速、放熱加劇、干燥收縮增加有關(guān),最終導(dǎo)致混凝土溫度收縮和干縮產(chǎn)生的裂紋增加，微裂紋和宏觀裂紋的增加對(duì)混凝土的抗?jié)B、耐久性能是不利的。

        水泥遇水水化過程中總的體積是減小的，充分水化是水泥體積約減縮7%～9%，水泥用量的增加，必然引起體積減縮的增加。水泥漿水化的同時(shí)，也會(huì)有約6%的水蒸發(fā)產(chǎn)生毛細(xì)壓力而引起混凝土開裂，導(dǎo)致混凝土抗?jié)B性能下降。提高混凝土的抗?jié)B性能, 主要應(yīng)提高水泥石本身及水泥石與骨料接觸面的抗?jié)B性能, 為此, 應(yīng)減小因水泥砂漿硬化造成的體積變化。水泥砂漿除滿足填充和黏結(jié)作用外, 還應(yīng)在石子周圍形成一定數(shù)量和質(zhì)量良好的包裹層。包裹層一方面阻止水在水泥石內(nèi)部的滲透, 另一方面與石子和砂子牢固黏結(jié), 阻止水沿水泥石骨料接觸面滲透。因此，要達(dá)到滿意的抗?jié)B性能，水泥用量也不能過少，過低的水泥用量容易造成水化漿體量不足無法充分包裹粗細(xì)骨料，骨料與漿體間粘結(jié)強(qiáng)度下降，界面過渡區(qū)的性能也會(huì)更差，無法保證混凝土的抗?jié)B性能。但是，如果水泥用量過多，混凝土拌合物的流動(dòng)性太大，石子下沉不均勻，導(dǎo)致硬化后的混凝土勻質(zhì)性差、收縮大，從而導(dǎo)致混凝土的抗?jié)B性降低。

        水膠比對(duì)混凝土抗?jié)B性具有重要的影響，水泥水化所需要的用水量?jī)H占水泥用量的23%左右，為了滿足混凝土工作性的需要，用水量往往高于水泥水化所需的用水量。高出水泥水化的這部分水蒸發(fā)后形成毛細(xì)孔隙，降低混凝土的抗?jié)B性能。一般來說，隨著水膠比的增加，混凝土抗?jié)B能力下降，尤其是當(dāng)水膠比超過0.55時(shí)，混凝土抵抗?jié)B透的能力會(huì)顯著下降，而水膠比低于0.38時(shí)，成熟的硬化水泥漿體的滲透系數(shù)甚至比花崗巖。水膠比從0.4變到0.7，滲透系數(shù)至少會(huì)增加百倍，而水膠比從0.65到0.55，滲透系數(shù)則可以降低一半以上，這說明要使混凝土結(jié)構(gòu)本身具備良好的抗?jié)B性能，除了進(jìn)行相關(guān)改善措施外，降低配比設(shè)計(jì)中的水膠比十分重要。。

（二）粗細(xì)骨料

      把砂石骨料組成不同粒徑的混合體，一般認(rèn)為砂石空隙率愈小, 則配制的混凝土密度愈大, 混凝土的抗?jié)B能力也愈好, 因此, 把骨料的孔隙作為影響混凝土抗?jié)B能力的唯一重要因素。要獲得抗?jié)B性能良好的混凝土, 就必須提高混凝土中骨料的密度以減小骨料的空隙, 用最大量的固體顆粒擠滿混凝土拌和物中的空隙, 獲得抗?jié)B性能良好的混凝土。實(shí)踐證明,容重大、空隙小、級(jí)配良好的骨料配制的混凝土抗?jié)B性能不一定好。相反, 骨料空隙大、容重小的混凝土抗?jié)B性能更好, 即砂石級(jí)配的優(yōu)劣對(duì)混凝土抗?jié)B性能影響不大。不論是連續(xù)級(jí)配還是間斷級(jí)配, 所得到的密實(shí)度很高的混凝土只能使砂石增加到一定程度后減少水沿骨料之間空隙滲透的可能性, 增加了有效阻水截面。但混凝土透水的主要原因是水泥石本身的毛細(xì)孔隙和水泥石骨料接觸面產(chǎn)生了裂縫, 因此不論混凝土骨料級(jí)配好或壞、骨料空隙和容重大或小、骨料本身抗?jié)B能力強(qiáng)或弱, 只要水泥石本身以及水泥石骨料接觸面的孔隙透水,混凝土的抗?jié)B性能仍會(huì)很差。相反, 如混凝土中的水泥石與骨料接觸面防水性能很好, 水泥石骨料之間黏結(jié)牢固, 阻水性能良好, 混凝土的抗?jié)B性能也會(huì)很好。因此, 要使混凝土有良好的抗?jié)B性能, 主要應(yīng)控制混凝土中砂漿的數(shù)量和質(zhì)量, 控制混凝土結(jié)構(gòu)的形成, 改善混凝土結(jié)構(gòu)的內(nèi)部構(gòu)造。

        常見的細(xì)骨料有天然砂和機(jī)制砂，與河砂相比，機(jī)制砂中含有一些石粉，適量的石粉可以起到填充混凝土中孔隙的作用，有利于提高混凝的抗?jié)B性。機(jī)制砂棱角多、表面粗燥，并且含有一定量的石粉，粗糙的表面和一定的石粉含量有利于提高的界面過渡區(qū)強(qiáng)度和填充混凝土膠凝材料空隙，提高了混凝土的抗?jié)B性。此外，細(xì)顆粒中的粗顆粒過多，容易造成混凝土粘聚性差，容易產(chǎn)生離析分層等現(xiàn)象，降低混凝土抗?jié)B性。同時(shí)粗細(xì)骨料還要求含泥量低，顆粒級(jí)配合理，質(zhì)地堅(jiān)硬，粒形優(yōu)良，這樣才有利于優(yōu)化混凝土的密實(shí)程度和抗?jié)B性能。粗骨料的含泥量、泥塊含量、硫酸鹽及堿含量等也影響界面過渡區(qū)及界面過渡區(qū)的水泥漿質(zhì)量，進(jìn)而影響混凝土的抗?jié)B性。一般含泥量不得大于1.0%，泥塊含量不得大于0.5%。粗骨料中有機(jī)質(zhì)含量也應(yīng)控制在一定范圍內(nèi)，在混凝土中占有一定的體積，可能會(huì)形成孔洞，影響混凝土的抗?jié)B性。細(xì)骨料宜采用中砂，含泥量不得大于3.0%，泥塊含量不得大于1.0%。

        特細(xì)砂與粗砂配制的混凝土的抗?jié)B性能要低于中砂，特細(xì)砂用于拌制混凝土，水泥漿的流動(dòng)作用增大，易使粗骨料發(fā)生離析作用，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)潰散導(dǎo)致混凝土孔隙增加，使抗?jié)B性變差。粗砂因顆粒較粗，顆粒與顆粒之間就含有空隙，這是造成混凝土成型后孔隙增多的原因。因此，為提高混凝土的抗?jié)B性要求優(yōu)先選用中砂。

       砂率對(duì)混凝土抗?jié)B性能有很大的影響，砂率太小，不足以填充粗骨料間空隙，不利于混凝土內(nèi)部密實(shí)，不能切斷混凝土內(nèi)部的部分毛細(xì)管道，從而降低了混凝土的抗?jié)B性。砂率太大，砂漿所需的膠凝材料用量大，用水量大，混凝土各組分容易離析，硬化后的混凝土勻質(zhì)性變差，結(jié)構(gòu)上易產(chǎn)生分層和裂縫，同樣能降低混凝土的抗?jié)B性。在原材料和水膠比不變的條件下，獲得滿意坍落度時(shí)，用水量最小的砂率就是最佳砂率。

（三）外加劑

       外加劑已成為混凝土的重要組分，性能各異的外加劑可以改變混凝土的性能。如減水劑可以改善混凝土工作性，降低用水量，增加密實(shí)性，引氣劑能夠引入粒徑合理的微小氣泡，改善混凝土體系的孔隙結(jié)構(gòu)，截?cái)噙B通的毛細(xì)孔通道，提高混凝土抗?jié)B性。

（1）減水劑

       減水劑能使混凝土中用水量減少，減少了混凝土拌合物多余的水在干燥后蒸發(fā)帶來的空隙，增加混凝土的密實(shí)性和抗?jié)B性，提高混凝土的抗?jié)B性。同時(shí), 摻加減水劑的混凝土具有良好的和易性。

（2）引氣劑

        引氣劑的加入使混凝土內(nèi)部引入不聯(lián)通的微小氣泡，截?cái)嗔嗣?xì)管通道，減少了毛細(xì)管抽吸效應(yīng)，改變了孔隙結(jié)構(gòu)，從而提高了混凝土的抗?jié)B性。應(yīng)嚴(yán)格控制引氣劑的摻量，當(dāng)引氣量超過 6%時(shí)，會(huì)引起混凝土抗?jié)B性的急劇下降。如，松香酸鈉和松香油屬于引氣型外加劑, 加入混凝土后會(huì)使混凝土中增加密閉的氣泡, 減少透水通道, 改善混凝土的抗?jié)B性和耐久性。

（3） 膨脹劑

        選擇膨脹劑應(yīng)依據(jù)限值膨脹率設(shè)計(jì)值、工程結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和使用環(huán)境綜合判定。普通膨脹劑根據(jù)膨脹源的不同，主要有兩類，以鈣礬石為主要或輔助膨脹源的和以氧化鈣為膨脹源的，其中，以鈣礬石為膨脹源的膨脹劑不得長(zhǎng)期處于環(huán)境溫度高于80℃的混凝土工程中，鈣礬石在70℃左右條件下會(huì)分解，生成單硫型水化硫鋁酸鈣，當(dāng)溫度降低時(shí)，鈣礬石再次形成，產(chǎn)生延遲膨脹，會(huì)對(duì)結(jié)構(gòu)可能產(chǎn)生破壞。鈣礬石的生成是一個(gè)溶解析晶反應(yīng)，對(duì)水的需求量極大，無外部水養(yǎng)護(hù)的條件下硫鋁酸鈣類膨脹劑配制的混凝土幾乎無膨脹。以氧化鈣為膨脹源的膨脹劑主要依靠拌合水生成膨脹相的氫氧化鈣，還可以繼續(xù)參與水化生成更多的水化硅酸鈣凝膠，提高混凝土的密實(shí)度，增強(qiáng)混凝土的抗?jié)B性。在無外部水養(yǎng)護(hù)及冬季施工條件下宜使用氧化鈣類膨脹劑。

（4）其他外加劑

        其他外加劑如防水劑、密實(shí)劑、阻銹劑等也有相關(guān)學(xué)者做過研究，對(duì)普通混凝土的抗?jié)B性提高也有一定促進(jìn)作用。氯化鐵防水劑摻入混凝土后可生成不溶于水的膠體, 堵塞混凝土孔隙, 降低泌水率。三乙醇胺可提高混凝土的抗?jié)B性, 并且有早強(qiáng)和增強(qiáng)作用, 所以是一種早強(qiáng)防水劑, 特別適用于需早強(qiáng)的工程。它能使水泥水化速度加快, 水化生成物數(shù)量增多, 水泥石結(jié)晶變細(xì), 結(jié)構(gòu)密實(shí)。

（四）礦物摻合料

        礦物摻合料的使用可以改善水泥級(jí)配，填充水泥空隙，二次反應(yīng)可以改進(jìn)后期性能的作用。一般來說，礦物摻合料的活性低于水泥，使用除硅灰外的礦物摻合料都會(huì)不同程度地降低混凝土的早期強(qiáng)度和抗?jié)B透能力，即便強(qiáng)度沒有十分明顯的降低，在抗?jié)B透性能方面，混凝土也會(huì)有所減弱。其原因是，礦物摻合料早期不能有效地提供足夠水化產(chǎn)物用于包裹骨料的漿體，造成早期界面過渡區(qū)性能較差，強(qiáng)度和抗?jié)B性能下降。雖然摻加礦物摻合料后早期性能下降，但隨著齡期的增加，中后期摻合料的填充作用和活性效應(yīng)會(huì)逐漸體現(xiàn)，可以提高混凝土后期的抗?jié)B透性能。