3、材料组分与配合比的影响
混凝土的抗渗性能首先要在配合比设计方面予以考虑。Larson and Mc Vay[ 13 ]经过研究在93 年提出，强度与耐久性不是相关的性能；氯化物渗透性，作为混凝土耐久性的一部分，在配合比设计中是能够采取措施予以保证的；在配合比设计中应兼顾考虑强度和耐久性两方面的要求。
3.1 粉煤灰和硅灰
在外掺料对混凝土抗渗性能的影响研究中，粉煤灰和硅灰大概是被研究得最多的外掺料。20 世纪70 年代以来，欧美日等一些发达国家发现，50 年代以后建造的混凝土工程设施，往往要比二三十年代建造的工程先出现病害、开裂、甚至严重损害。日本的新干线使用不到十年，就出现大面积混凝土开裂，剥蚀现象。据分析，这与近年来水泥产品的细度减小、活性增加，使得水化反应加速、放热加剧、干燥收缩增加有关，最终导致混凝土温度收缩和干缩产生的裂纹增加[ 14 ，15 ] .微裂纹和宏观裂纹的增加对混凝土的抗渗、耐久性能是不利的。为此，人们在配制高性能混凝土时，常常掺加粉煤灰等外掺料取代部分水泥，一方面降低造价，另一方面减少热开裂。
关于掺粉煤灰和硅灰对提高混凝土抗渗性能有利的文献数不胜数，难以一一列举。但明确粉煤灰掺量的上限是必要的。文献[ 16 ]研究了大量掺入粉煤灰对混凝土抗渗性能的影响。研究中不掺粉煤灰的参考加气混凝土28 天强度为41MPa ；掺粉煤灰的混凝土配合比中水泥重量的0 %～70 %被粉煤灰取代，试验中测试了抗压强度、氯化物渗透性、空气渗透性和水渗透性。研究发现：在28 天龄期，无粉煤灰混凝土的空气渗透性低于高掺量粉煤灰混凝土；在91 天龄期，50 %替代量的混凝土配比，其空气渗透性最低，水渗透性亦然；通常而言， 只要水泥替代量不超过50 % ，粉煤灰的掺入将降低温凝土的氯离子渗透性。Celik Ozyildirim[ 17 ] 在研究矿渣和硅灰掺入混凝土中对渗透性的影响时发现，少量的硅灰（3 %～5 %） 和高达47 %的矿渣在水灰比为014～0145 的情况下，可获得既经济又具有足够强度的低渗透性混凝土。他得出结论：用矿渣作为胶凝材料的一部分比单纯用普通硅酸盐水泥作为胶凝材料配制的混凝土，其抗氯离子渗透的能力更高。
在我国和其它许多国家，受现行规范的限制，粉煤灰在结构混凝土中掺量常不超过25 %.这表明规范的观念已经滞后，文献[15 ]认为，应该有新的规范指导抗渗、耐久混凝土的配制使用。
众多的文献指出，掺入硅灰后对混凝土的强度和抗渗性能增强效应极佳[ 17 ，19 ，20 ] ；对它的性能研究是目前国际混凝土行业的热门方向之一。但是由于硅灰是电弧炉冶炼硅铁合金时的副产品，其来源相对稀少，应用中的冷清与研究中的热情形成较大反差，略显尴尬局面。
3.2 其它组分材料
除硅灰、粉煤灰等人造火山灰质材料外，还有其它可能影响混凝土抗渗性能的组分。文献[21 ]研究了聚丙烯纤维掺入混凝土中，是否会与混凝土的各种外加组分如：粉煤灰、硅灰、或磨细的高炉矿渣发生反应导致抗渗性能下降的问题；通过实验确定：虽然聚丙烯纤维掺入会降低温凝土的抗渗性，但聚丙烯纤维基本不与上述其它组分发生反应，上述组分对混凝土抗渗性能的正面影响在掺入聚丙烯纤维后依然存在，也就是说混凝土耐久性不会受到合成纤维的影响。膨胀剂对混凝土抗渗性能的影响，视混凝土内、外部对膨胀的限制情况而定。孙伟等人在文献[22 ]中对钢纤维、合成纤维以及膨胀剂在混凝土硬化过程中对收缩开裂的影响进行了研究，研究结果证实：钢纤维与膨胀剂混合增强混凝土，钢纤维能够对膨胀产生很大的内部限制，使得混凝土更加致密，混合增强的方式能够取得很好的抑制硬化期间收缩裂纹的效果，从而极大地改进抗渗性能。
一般观点认为含气剂有助于提高混凝土的抗渗性；然而文献[1 ]却提出：含气剂有助于混凝土的水密性（watertight） ，但无助于抗渗性。
针对目前流动混凝土用量大增的现状，文献[23 ]中研究了超塑化剂对混凝土渗透性的影响；通过试验发现：当超塑化剂掺量达水泥用量的110 %、坍落度高达200mm 之上时，硅灰对抗渗透性非常重要；没有掺硅灰的混凝土的渗透性是掺硅灰的混凝土的渗透性的3～5 倍。此外，按照AASHTO T277 标准进行的氯离子渗透试验却未能敏感得足以揭示超塑化剂掺量和坍落度的不同对混凝土材料微结构产生的影响。
3.3 水灰比
一般情况下认为，材料的组分与配合比中对混凝土抗掺性最具影响力的因素是水灰（胶） 比；文献[1 ]更是总结指出：事实上，在水灰比小于013 ，特别是掺有硅灰的情况下，混凝土对于水与氯化物来说都可认为是不可渗透的，这样的混凝土可以在下面的暴露条件下工作：（1） 高水头压力；（2） 需要防止氯化物侵蚀；（3） 恶劣的冻融条件存在；（4） 需抵抗有害化学品侵蚀。只要将水灰比限制在不超过014 ，就能够获得渗透性足够低的混凝土，能够抵抗很高的水压力。笔者认为，如果不考虑时间这个因素，文献[1 ]的这些结论无疑是正确的，但从前面提到的近年来高强与高性能混凝土遭遇到的一些耐久性病害来看，则上述结论难免有偏颇之嫌。配合比设计不仅要考虑新浇筑混凝土的抗渗性能，也要考虑服役期间的工作环境使微裂纹扩展导致抗渗性能劣化的问题；当然这是一个非常复杂的问题，从下面的介绍可以看到，这方面每前进一步都是十分艰难的。
4、服役期间的工作环境使微裂纹扩展导致抗渗性能劣化
前面已经提到，对于混凝土结构而言，并非是仅仅满足了一些外加剂、掺合料及水灰比方面的要求，就能够保证耐久性能。这是因为混凝土在工作中要承受各种荷载和变形；混凝土在荷载、变形和气候作用下，微结构性能会逐步劣化，表面及内部产生微裂纹；而混凝土的开裂通常导致渗流通道相互连接并且增加混凝土的渗透性，这种由于裂纹扩张导致的渗透性的增加使得更多的水和有害化学成分渗入混凝土中，引起混凝土性能的进一步劣化、开裂。这样一个链式反应： 劣化———开裂———可渗性增加———进一步劣化，终将导致混凝土结构的毁灭性破坏。Shah and Wang 根据一个目前仍在进行的广泛研究的初步结果，给出了混凝土微结构、渗透性能、开裂和耐久性之间的关系。指出在耐久混凝土配合比设计中要考虑三个标准：强度、渗透性和抗裂能力[ 24 ] .
4.1 静载荷下微裂纹扩展对混凝土抗渗性的影响
在定性分析荷载与变形作用对混凝土抗渗性能的影响机理方面，人们是很容易达成共识的。比较权威的观点是：在外加荷载施加之前，在砂浆与骨料界面之间就存在粘结裂缝，在砂浆和骨料本身，也存在微裂纹，但这些微裂纹与粘结裂纹相比是微不足道的； Slate ， F1O1 ，and K1C1Hover1 在文献[25 ]认为：在所施加的荷载不超过极限荷载的30 %之前，粘结裂纹的增量可以忽略不计；如果荷载进一步增加，粘结裂纹不论是在宽度还是在长度方面都将随之增加。荷载达到70 %～ 90 %极限荷载时，在砂浆内部的微裂纹已经发展延伸，开始连接粘结裂纹；如果是高强混凝土，此时在骨料中也已经开始产生微裂纹；这样就在混凝土内部形成了一个复杂的裂纹网络。T1Hsu 等在文献[26 ]中指出，连续裂纹在混凝土内部的散布延伸导致混凝土体积的增加。这意味着混凝土内部形成了大于毛细管尺寸的内部孔、空隙系统。这将为气体、液体及可溶解固体在混凝土内部迁移提供了潜在的通道。
如此看来，似乎受到载荷作用的混凝土的抗渗性能受到极大地削弱是确定无疑的了。其实不然，定性分析是一回事，要得到为工程界承认的定量的结论又是另一回事。目前不同的研究者根据各自试验结果得到的结论还不十分一致。Samaha ，H1R1 ，and K1C1Hover 在文献[27 ]得出结论，砂浆裂纹发展的严重程度决定了混凝土对水流通过其内部的抵抗能力。当压缩静荷载值小于75 %极限荷载时，荷载引起的微裂纹对混凝土的输送性能（ transportproperty） 的影响不大。当荷载超出此值后，混凝土对水流及离子运动的抵抗能力减小20 %左右。Ludirdja ，D1 ， R1L1Berger ， and J1F1Young 在文献[28 ]进行了加载及渗透性试验来评价外荷载造成的混凝土内部损伤。在对试件进行水渗透性试验之前，试件受到90 %极限荷载作用；结果表明：虽然此时已经在混凝土内部产生了显著的微裂纹，但水渗透性的增加值却不高。Abdy Kermanit[ 29 ] 对三种配合比的圆柱体试件在应力水平S = 0 、0.3 、0.4 、0.5 、0.6 、017 的情况下进行了压缩试验，施压时持荷五分钟，然后对试件进行压力水渗透试验；结果发现：在应力水平为0.4 时， 混凝土的渗透性最小，应力水平超过014 ，混凝土渗透性急剧增加，当应力水平从0.4 变化到0.7 时，渗透系数从小于4 × 10 - 13变化到大于5 ×10 - 11ms - 1 .
，2016混凝土抗渗性能研究的现状与进展