海水對(duì)高貝利特硫鋁酸鹽水泥水化過(guò)程和力學(xué)性能的影響

鄭 娟，李 輝，徐名鳳，周 健，陳智豐，張振秋，劉成健，張建波

(1.河北工業(yè)大學(xué)土木與交通學(xué)院，天津 300401；2.唐山北極熊建材有限公司，唐山 063705； 3.交通運(yùn)輸部水運(yùn)科學(xué)研究院，北京 100088)

0 引 言

我國(guó)海域遼闊，海洋資源豐富，海洋資源的開(kāi)發(fā)離不開(kāi)海洋工程建設(shè)。混凝土因具有原材料豐富、方便獲取、價(jià)格低廉,及其力學(xué)性能優(yōu)越等優(yōu)點(diǎn)，一直是工程建設(shè)中使用最廣泛的材料[1]。現(xiàn)階段普通混凝土需采用淡水作為拌養(yǎng)用水，但海洋環(huán)境和島礁區(qū)域淡水缺乏，從陸地運(yùn)輸?shù)墓こ坛杀緲O高，增加了施工難度和周期。

針對(duì)這一難題，科研人員提出使用海水替代淡水，制備海水拌養(yǎng)混凝土。研究[2-4]表明，海水中的氯鹽、硫酸鹽和鎂鹽可與普通硅酸鹽水泥(ordinary Portland cement, OPC)主要水化產(chǎn)物反應(yīng)，進(jìn)而加速OPC早期水化，影響OPC的凝結(jié)硬化過(guò)程和力學(xué)性能。海水中的氯鹽與OPC水化產(chǎn)物C3AH6或單硫型水化硫鋁酸鈣(AFm)反應(yīng)生成水化氯鋁酸鈣(Friedel鹽)[5]。海水中的硫酸鹽與OPC水化產(chǎn)物Ca(OH)2反應(yīng)生成CaSO4·2H2O，CaSO4·2H2O進(jìn)一步與AFm反應(yīng)生成鈣礬石(AFt)，過(guò)量CaSO4·2H2O和AFt的生成會(huì)導(dǎo)致基體膨脹開(kāi)裂[6]。海水中的鎂鹽既可與Ca(OH)2和AFm反應(yīng)，生成Mg(OH)2、CaSO4·2H2O和AFt，也可與C-S-H凝膠反應(yīng)，導(dǎo)致C-S-H凝膠分解[7]。上述海水中鹽與OPC水化產(chǎn)物的反應(yīng)會(huì)加速產(chǎn)物生成，使基體更加密實(shí)，利于強(qiáng)度提高，因此海水拌養(yǎng)OPC混凝土早期強(qiáng)度較高；隨著產(chǎn)物不斷生成，產(chǎn)生不可控膨脹，引起基體產(chǎn)生微裂縫，進(jìn)而導(dǎo)致混凝土后期強(qiáng)度出現(xiàn)不同程度的下降[8-10]。

硫鋁酸鹽水泥(calcium sulphoaluminate cement, CSA)的主要水化產(chǎn)物為AFt、AFm和AH3，與OPC的水化產(chǎn)物存在較大差異[11]，因此海水拌養(yǎng)對(duì)CSA性能的影響與OPC不同。……