通过在普通混凝土表面上覆盖一层致密坚硬的表层，可以显著地提高混凝土的抗渗性和耐冲刷性。本文研究了配制表层材料所用的水泥、骨料级配、矿物微粉及外加剂，并考察了上述各种因素对材料抗渗性和耐冲刷性的影响，研究了有利于进一步提高表层抗渗性和耐冲刷性的表面处理剂，并利用DTA、XRD、SEM等近代测试方法对相关机理进行了分析。 研究结果表明，该表层材料所用水泥的最佳配比为硅酸盐水泥熟料占88.5％、水淬矿渣占5％和二水石膏占6.5％，水泥中SO3的含量占水泥总量的2.5％。由该水泥水化得到的硬化浆体的体积密度最大、显气孔率最小而抗压强度最大。表层材料为该水泥配制的硬化砂浆。配制表层材料时，复合掺加了高效减水剂UNF-2与硅灰，在UNF-2保证较低的成型需水量的情况下，可有效利用硅灰的火山灰性来进一步提高表层致密度。表层砂浆采用高石英含量的河砂为骨料，骨料最大粒度为5mm，粗砂、中砂与细砂三者的质量比为6：1：3。扫描电镜照片显示，形成的表层材料微观结构极其致密，表层砂浆与底层混凝土之间结合良好，形成了一个有机的密实整体。 该表层水泥采用矿渣预粉磨后再与硅酸盐水泥熟料、石膏共磨的工艺来制备。研究发现，矿渣颗粒的圆度系数虽然比熟料小，但其圆度系数随比表面积的增大而明显增大，提高矿渣的比表面积有助于减少水泥浆体中团聚结构形成的可能性，减小水泥的需水量。掺入适量的高比表面积矿渣微粉作为混合材有利于提高水泥硬化浆体的致密度。研制了缩合磷酸铝固化的水玻璃系表面处理剂，并采用该表面处理剂对表层材料再进行表面处理。研究结果表明，表面处理可以显著提高材料的抗渗耐冲刷能力。经过表面处理的表层材料抗渗标号已达到S12以上，表层磨损量降低了14.4％。该表面处理剂的主要作用机理在于封闭毛细孔。此外，填充于毛细孔内硅酸胶粒与水泥的水化产物Ca(OH)2反应，可生成更有利于提高抗渗性和耐久性的C-S-H凝胶。