根据混凝土碳化的机理可知，混凝土的渗透系数增大，表明

 CO2 在混凝土中的扩散速度加

快。

 

　　

2.2 混凝土氯离子渗透性与表面渗透性之间的关系 

　　氯离子引起的钢筋腐蚀是沿海地区最常见的钢筋混凝土结构破坏原因之一。由于混凝土
中溶液的高碱性，钢筋处于钝化状态。当环境中的氯离子渗入混凝土内，而且其含量达到了
氯离子临界值时，钝化的钢筋被活化并开始腐蚀，导致钢筋的承载力降低；腐蚀产物膨胀
引起混凝土开裂、剥落，因而造成钢筋混凝土构筑物服役寿命缩短。所以，在海洋环境中，
钢筋混凝土构筑物的耐久性取决于混凝土的抗氯离子渗透性和引起钢筋开始腐蚀的氯离子
临界值。

 

　　为了提高钢筋混凝土构筑物的耐久性，有必要对氯离子在混凝土中的扩散行为及其规
律进行检测和研究，以便进行混凝土结构耐久性分析。由于目前工程中普遍采用高性能减水
剂配制低水胶比的混凝土，其抗渗性能良好，采用常规的水渗透法无法测试其渗透性能，
一般通过测试混凝土的抗氯离子渗透系数来表征其渗透性能。氯离子在混凝土中的渗透速度
主要与表面氯离子浓度、混凝土的孔结构及孔隙率有关。表面氯离子浓度越高，由于浓度梯
度较大，氯离子渗透的动力就越大，渗透速率也就越快。混凝土的孔隙率越高，尤其是毛细
孔的比例越高，孔隙连通程度越高，氯离子的传输路径就越通畅，渗透速度就越快。由于氯
离子对钢筋有较强的腐蚀作用，因此钢筋保护层即表层混凝土的质量至关重要。从分析可以
看出，表层混凝土的水渗透系数与混凝土的氯离子渗透系数有一定的相关性。水渗透系数越
大，氯离子的渗透系数也逐渐增大，混凝土的孔隙率及孔隙连通程度也就越高，混凝土抵
抗外界侵蚀的能力逐渐降低。

 

　　

2.3 混凝土抗冻性与表面渗透性之间的关系 

　　混凝土在海水的冻融作用下的破坏是比较复杂的，混凝土冻融破坏的作用机理主要有
静水压破坏和渗透压破坏。静水压机理：当大孔中的水结冰时，引起体积膨胀，产生的膨胀
力并不是施加在孔壁上，而是把未结冰的水推向空气泡的方向，进而形成孔压力，当最大
静水压超过混凝土的强度时，就会引起混凝土结构的破坏。渗透压机理：当温度下降到

 0 

℃时，混凝土大孔里的水开始结冰，而小孔中的水冰点较低而不会结冰，这时在混凝土中，
水以液相和固相两种形态同时存在，由于水的饱和蒸气压大于冰的饱和蒸气压，两相之间
的自由能是不一样的，这样自由能高的水就会向自由能低的水区迁移，并在该水区转变成
冰，这个推动液相水流动的压力就是渗透压，当最大渗透压超过混凝土的强度时，就会引
起混凝土结构的破坏。此外，在混凝土受冻时，当孔中水有一部分冻结以后，在未冻结的水
中，溶液的浓度随着冰体积的增加而提高，于是孔外未冻结的水向孔内迁移，也产生渗透
压。混凝土的冻融破坏至少应是在静水压力和渗透压力共同作用下的结果。当非均质材料混
凝土受冻时，在两种压力的作用下，有的部位有可能产生微细裂缝，如果长期经受冻融的
反复作用，每次发生的微细裂缝累积迭加起来，混凝土就发生破坏。

 

　　影响混凝土的抗冻性因素很多，但主要取决于混凝土材料的品质和饱水程度。混凝土是
多孔材料，多孔材料受冻破坏的程度与材料的含水率有密切的关系，干燥材料不在特殊的
低温下是不会被冻坏的，混凝土只有与水接触，在毛细孔、气泡吸水的情况下受冻才会被破
坏。混凝土材料存在发生冻融破坏的临界饱水值

 （极限充水程度）。在自然环境中，当混凝

土的实际吸水值小于临界饱水值时，混凝土就不会遭受冻融的破坏。此外，混凝土的内部孔
结构对抗冻性影响至关重要，当掺加引气剂后，内部形成的空气泡一方面截断了毛细孔的
吸水通道，另一方面可以起到泄压的作用。而表层混凝土的孔隙率低，可以减少外界水分进
入混凝土内部的通道，保证混凝土内部始终低于临界饱水值，就不会经受冻融作用破坏。高
强预应力大管桩混凝土未掺加引气剂，含气量不高，但其抗冻融破坏能力较强，就是由于
混凝土的表层致密，起到了密封的保护作用。