地下工程和水工混凝土结构防水耐久性一直是关注的焦点。特别是近年来，随着经济的发展，基础设施建设的不断推进，隧道和水工结构在我国获得了长足的发展，中国隧道总里程数已居世界第一，大坝的数量也居世界第一，但隧道和大坝等水工结构的渗漏水问题也非常严重，几乎所有的隧道和大坝都存在渗漏问题。因此，研究混凝土的防水耐久性，具有非常重要的意义。 本文围绕混凝土防水耐久性的中心内容，从水在多孔介质中渗流基本理论入手，研究分析了混凝土的渗流特性；建立了渗透时间和渗透深度关系模型；研究了水在混凝土裂缝内的渗流规律；设计了拉应力渗水装置，研究了混凝土在拉应力条件下的渗透性；在理论研究基础上结合南京长江隧道工程和锦屏大坝建设项目，提出了适合工程应用的防水耐久性设计指标。 混凝土作为结构防水的主体，是本文首要的研究对象。通过对混凝土渗流曲线的分析，得出了水在混凝土内的非线性Darcy渗流特性，存在明显的启动压力梯度。由于启动压力梯度的存在，水在混凝土内的渗透过程和传统Darcy模型下的渗透过程有很大不同，特定水压下水在混凝土内存在由启动压力梯度决定的渗透平衡深度。经分析可知，同等条件下，水压越高、渗透系数越低以及启动压力梯度越低，渗透达到平衡的时间越长。在渗透模型分析基础上，提出了验证非线性渗流的简便方法，即：在低水压下测量水在混凝土内的渗透深度变化规律，如在一定时间后渗透深度不发生变化则可认为渗流满足非线性Darcy模型。 裂缝作为引起混凝土防水耐久性劣化的最主要原因之一，本文对其渗流特性进行了详细的研究。文中采取拼接法制作裂缝，实现了对裂缝宽度的定量化控制。通过试验验证了在混凝土等宽、平直光滑裂缝及倾斜光滑裂中，在层流状态下，渗流均满足由纳维-斯托克斯方程推得的渗流方程。在此基础上进一步研究了混凝土中的真实裂缝的渗流规律，提出了通过引入裂缝的“迂曲度”和“粗糙度影响系数”来修正立方定理，并描述真实裂缝的渗流特性。通过试验得出了混凝土真实裂缝的迂曲度相近（不超过1．1），粗糙性影响系数同样相近（不超过1．2）的结论。 在混凝土开裂过程中拉应力一直扮演着重要作用，拉力对混凝土渗透性的影响也是本文关注的主要对象。本文设计了拉应力渗水装置，在较好地解决了应力施加及密封问题的基础上，研究了拉应力对混凝土的渗透性影响。结果表明：在拉应力较小的时候，混凝土渗透性变化很小；在拉应力下混凝土渗透性能的劣化并不是一个缓慢的过程，而是在某一个较小应力范围突变的过程。 结合南京长江隧道工程，基于保守的线性Darcy渗透模型为管片混凝土防水耐久性提出了设计指标。如混凝土服役过程不受任何应力作用，混凝土的渗透系数K0应满足：K0≤9．513×10-20㎡（或9．513×10-13m/s）；如混凝土在拉应力条件下服役，则混凝土渗透系K0应满足：K0≤7．928×10-20㎡（或7．928×10-13 m/s），在本工程中设计参数以后一个指标为准，并且拉应力不应超过2．9MPa，同时不应出现贯穿裂缝。在此基础上又进一步提出了更适合工程应用的渗透深度指标，即：1．5MPa恒定水压加载5天（120小时）渗透深度H不应超过11mm。此外，对实际工程中使用的管片混凝土的渗透性进行了测量，并结合前述指标对防水耐久性进行了分析。结果表明工程中所用混凝土满足指标。此外，本文也基于更为符合实际渗流规律的非线性Darcy渗流模型，对长江隧道管片混凝土进行了分析，结果表明：在管片混凝土服役过程中，在1年左右时间水在混凝土内的渗透将达到平衡，平衡深度在13．5mm左右，可以很好的将渗透深度控制在钢筋保护层厚度之内。 文中还结合大坝碾压混凝土的渗流特性，对大坝的防渗结构的防水耐久性进行了分析。并通过试验分析提出，在考虑拉应力条件下，可以在原有设计抗渗等级基础上增加2个等级：而采用非线性Darcy渗流模型，则可为防渗结构的厚度设计提供一定依据。 在文章最后，结合本文的研究结果，为高性能混凝土防水耐久性的设计提出了一些建议。建议在实际工程中，高性能混凝土防水耐久性的设计可以基于非线性Darcy模型进行，以渗透深度不超过钢筋保护层厚度为指标，这样可以实现混凝土综合耐久性的提高。