如上所述，混凝土结构的耐久性问题涉及内容多，影响因素及破坏机理复杂，但有着共同的特点：与水或其他有害液体或气体向其内部传输的难易程度有关。显然，若抗渗性差，可导致：①有害液体、气体容易进入结构内部，一方面可造成侵蚀破坏，另一方面可造成钢筋锈蚀、体积膨胀，导致保护钢筋的混凝土开裂和剥蚀；②混凝土内部吸水量大，混凝土抵抗冻融的能力下降等。蓄水条件下，坝址环境水与坝体材料间的物理—化学作用范围以及作用程度也与混凝土结构的抗渗性密切相关。可见，混凝土结构的耐久性问题大多是在周围环境介质的参与下引发的；增强混凝土结构耐久性的关键是提高混凝土材料本身的密实度。这样做，可有效地提高其抗渗能力。

研究表明，混凝土的渗透性与其耐久性密切相关，因此通常认为混凝土的渗透性指标是评价其耐久性的最重要指标。一般认为，渗透性低的混凝土，其耐久性比较好；反之，其耐久性则较差。

混凝土是一种多孔的、在不同尺度上多相并存的非均质复合材料。渗透性是此类多孔材料的基本性质之一，它反映了材料内部孔隙的大小、数量以及之间的连通性程度，但决定此类材料渗透性强弱的最主要因素应该是材料内部单个孔隙的大小以及彼此间的连通性程度。这样，就可以定义混凝土的渗透性：指气体、液体或离子受压力、化学势或电场作用在混凝土中渗透、扩散或迁移的难易程度。

Rose曾将水在多孔材料中的运移分为如下七个阶段，以说明渗透、扩散或迁移之间的区别与联系（赵铁军，2006）。

第一阶段：水分通过吸附和表面扩散进入孔隙。

第二阶段：进入孔隙中的水分在孔隙壁上形成吸附层，并通过蒸汽扩散深入材料孔隙内部。此种扩散若为稳定扩散，可用菲克第一定律描述：

式中：J 为离子扩散量；D 为扩散系数。

若为非稳定扩散，可用菲克第二定律描述：

式中：t 为时间；其余同式（8.2.1）。

第三阶段：随着材料内部相对湿度的增加，蒸汽开始在赋存的孔隙中冷凝并形成水膜；由于水膜两侧有压差，于是促使水膜渗透。

第四阶段：孔隙壁的水膜层出现屈服，于是出现液体渗透并伴有蒸汽扩散。

第五阶段：孔隙中部分饱和，出现液体渗透。

第六阶段：孔隙完全被饱和，在压力作用下出现符合达西定律的液体流动。

第七阶段：离子扩散，如Ca2＋、Cl－离子的扩散。显然，只要任意两点间存在浓度差，那么溶液中的溶质以此种形式发生迁移的现象就会发生，可用菲克定律描述。

可见，渗透是指液体或气体在压力作用下的运动；扩散是指气体或溶液中的溶质由于存在浓度差而发生的运移。环境介质在混凝土材料中的传输过程往往不是单一的，但在一定的条件下可能以其中一种方式为主。

需要指出的是，混凝土的渗透性是反映混凝土材料本身特性的一个指标，与流经混凝土的环境介质的性质无关；混凝土的渗透性与抗渗性，是从两个方面说明同一个问题，即当混凝土的渗透性强时则其抗渗性差，当混凝土的渗透性弱时则其抗渗性强。

正因为抗渗性是反映大坝混凝土结构耐久性的一个重要的指标，国内外许多学者采用不同的研究方法或从不同角度对混凝土材料的渗透性进行了研究。早在20世纪70年代B.M.莫斯克文等（1988），在详尽地研究了混凝土材料的抗蚀性时，研究了混凝土材料的渗透系数、最高容许渗透系数及其影响因素等。方坤河（2001）对混凝土在不同渗透历时、水力梯度作用下的渗透溶蚀特性进行了系统研究。孙君森等（2001）研究表明，RCC结构的渗透性与层面间隔时间、处理方式及胶凝材料用量有关；速宝玉等（2002）对恒水头、变水头作用下的RCC坝渗透性做了分析，阐述了达西定律的适用性，并对抗渗标号、渗透系数、透水率等指标间作了相关性分析。(www.daowen.com)

归纳起来，国内外学者在混凝土渗透性研究方面主要在如下2 个方面展开，并取得了进展。

1.分析产生混凝土材料渗透性原因

渗透性主要取决于混凝土孔结构及其发展变化情况。可分为如下3 种情形：第一类是影响原生孔隙结构的因素，包括原材料的品种、质量、配合比，尤其是水灰比、掺合料、外加剂等；第二类是影响混凝土材料孔结构发展的因素，如养护条件、龄期、胶凝材料的活性、外加剂等；第三类是渗透条件，如水力梯度、渗透时间、渗透水的化学成分等。

就形成混凝土结构中的孔隙而言，可归为以下原因：①水灰比过大，用水量超过水泥所需的水量，多余水分在混凝土材料内部产生毛细管路径；②水化产物的绝对体积小于水泥和水原有体积之和；③混凝土振捣不密实而形成孔洞，在混凝土振捣后，骨料和水泥由于泌水性而导致的空隙；④由于骨料分离形成的架空与蜂窝，在混凝土结构凝结过程中，由于砂浆变形不一致形成空隙；⑤混凝土结构骨料表面水分蒸发而形成的接触孔；⑥由于温度产生内应力，使混凝土结构形成微小缝隙；⑦由于混凝土结构在环境水长期作用下，溶蚀形成的空隙等。

2.混凝土材料渗透性规律

混凝土材料的渗透性程度可用渗透系数K 表示。研究表明，影响K 值大小及其变化的有多种因素。其中包括：

（1）与混凝土龄期有关。即龄期短，K 值大；龄期长，混凝土材料则不易透水，而K 值小。这是因为龄期越长，水泥石内水化过程越彻底，混凝土材料越密实。

（2）与混凝土配合比有关。如水灰比大，K 值大；反之亦然。这是因为水灰比与混凝土材料内部的孔隙有很大影响，水灰比越大，孔隙越多，而孔隙的数量在统计意义上与K 值之间具有正相关性。

（3）与渗透历时有关。在没有超过临界水力梯度，K 随渗透时间的增大先增大，后减小，最后趋于稳定；抗渗性较好，达到最大K 值的时间较长；抗渗性差，达到最大K 值的时间会变短。造成混凝土材料的渗透系数随渗透历时变化的原因主要表现为混凝土微观结构的变化。

（4）与临界水力梯度有关。混凝土的渗透临界水力梯度定义为：一定厚度的混凝土承受的作用水头超过一定值后，其内部结构开始发生破坏造成渗透流量、渗透系数随渗透时间的延长而增大的水力梯度。研究表明：混凝土的K值越小，临界水力梯度越大；混凝土结构中的渗流不一定服从达西定律，即当渗透压在较小的范围内，K 的变化服从达西定律，当渗透压较大时，K 的变化就会偏离达西定律（速宝玉等，2000）。

到目前为止，已有一些用于快速评价混凝土渗透性的试验方法，但还没有一种方法可用于评价混凝土对任意介质的渗透性（吴中伟等，1999）。依据试验的基本原理，可大致分为三类：渗透系数法、离子扩散法和电参数法（赵铁军，2006）。

所谓渗透系数法，就是利用流体在一定压力条件下通过被测对象的孔隙，从一端向另一端逐渐渗透的原理研究混凝土渗透性的方法。基于该原理的试验方法主要有水压力法、透气法和表面吸水法。

所谓离子扩散法，就是利用环境介质（通常具有侵蚀性）在混凝土中的扩散系数的大小来研究混凝土的渗透性。基于该原理的试验方法主要有氯离子自然扩散试验、氯离子电迁移试验。由于此类方法忽略了水溶液中其他离子间的相互影响而可能带来的误差，有些文献中开始讨论氯化物的迁移性以替代氯离子扩散系数。应该说，基于此种多介质理论的试验方法目前还不完善。

所谓电参数法，就是指通过各种试验方法来测量混凝土材料在不同饱和溶液条件下的电阻（或电导率）、通电量等电参数，并以此评价混凝土的渗透性。基于该原理的试验方法包括直流电量法、交流电测量混凝土的电阻法以及饱盐混凝土电导率法。

尽管，多年来人们对混凝土材料的渗透性以及由于环境介质（包括水、其他液体及气体等）的渗透而引起的耐久性问题已有较多研究成果，但大多研究是围绕单一影响因素展开的。运行条件下混凝土大坝往往受到不同工况与荷载组合、环境水的渗透与溶蚀、冻融、气蚀和冲磨等作用，由多因素形成的共同作用对混凝土的损伤并不是相关因素作用的简单叠加，多因素产生的交互作用使混凝土渗透过程复杂化，因此根据单一因素作用下获得的研究成果存在局限性。

为此，我们在已有研究成果的基础上，通过改进试验条件，研究混凝土（包括有无裂缝）在不同围压与渗压双重因素共同作用下的渗透过程及其机理。