摘要
随着近海港口、码头、岛礁等基础设施的快速发展，混凝土的需求量与日俱增，远距离运输河砂和淡水等原材料耗费大量的人力和财力。我国拥有储量丰富的海砂和海水资源，如果可以用海水和海砂替代传统的原材料制备混凝土将会使海洋工程的发展变得十分便利。然而，海水和海砂中含有的大量氯离子会对混凝土的性能造成不可逆转的破坏。 本研究引入矿物掺合料（粉煤灰、矿粉）提高混凝土对氯离子的固化能力，同时添加水玻璃激发矿物掺合料的活性，增强混凝土的力学性能，突破海水海砂在混凝土中的应用瓶颈。另外，本研究还实现了已破坏海水海砂混凝土作为再生骨料的应用。主要取得如下成果: （1）以海水和淡化海砂为主要原料，探索了粉煤灰和水玻璃对淡化海砂海水混凝土塌落度、抗压强度和氯离子固化能力的影响。粉煤灰本身的空心球状结构以及水化后的三维网状（C-S-H凝胶）产物有利于吸附混凝土中的游离态的氯离子，但粉煤灰的活性较低不利于混凝土抗压强度的发展;水玻璃中的OH-会激发粉煤灰的活性，促使粉煤灰释放出更多的活性离子生成C-S-H凝胶从而提高混凝土的抗压强度以及氯离子固化性能。以C40混凝土为研究对象，当粉煤灰和水玻璃掺量分别为胶凝材料总量的18％和1％时，淡化海砂海水混凝土的塌落度、28d抗压强度和氯离子固化性能分别为175mm、38.6MPa和1.26,此时水溶性氯离子含量为0.145％。 （2）以海水和海砂为主要原料，探讨了粉煤灰、矿粉和水玻璃掺量对海水海砂混凝土抗压强度、氯离子固化能力、抗硫酸盐侵蚀性能以及抗冻融性能的影响规律。当粉煤灰掺入量为胶凝材料总量的30％时，海砂混凝土的早期抗压强度高于淡化海砂混凝土的，但28d抗压强度趋于一致。与粉煤灰相比，矿粉的早期水化反应迅速，更有利于混凝土抗压强度的发展，而粉煤灰独特的空心球状结构有利于对氯离子的吸附作用，将两者复掺，可提高混凝土的氯离子固化能力以及力学性能。添加水玻璃更有利于激发粉煤灰和矿粉的火山灰效应，进一步促进水化产物的生成。以C40混凝土为研究对象，当粉煤灰、矿粉和水玻璃掺量分别为胶凝材料总量的12％、18％和1％时，海水海砂混凝土的28d抗压强度和氯离子固化能力分别为32.6MPa和1.02,水溶性氯离子含量为0.106％。海水海砂混凝土试块经200次冻融循环后抗压强度下降了21.2％,浸泡硫酸盐溶液120d后的抗压耐腐蚀系数为0.95。 (3)通过设计正交实验探究了再生细骨料掺量、水玻璃掺量以及砂胶比对海水海砂再生混凝土力学性能和氯离子固化能力的影响。以C40混凝土为研究对象，当再生细骨料替代海砂量为40％、粉煤灰、矿粉和水玻璃掺量分别为胶凝材料总量的12％、18％和1％时，海水海砂再生混凝土的28d抗压强度为33.4MPa。当再生细骨料掺量达到20％时，28d抗折强度会下降。在再生细骨料掺量为20％、砂胶比为1.5时其28d抗折强度为3.8MPa。再生细骨料掺量的增加会降低海砂含量，从而减少混凝土中的氯离子含量，水玻璃的掺入有利于促进水化产物生成从而提高氯离子固化能力。当再生细骨料掺量上升到60％，水玻璃掺量为1.5％时，氯离子固化能力为1.05,水溶性氯离子含量为0.218％。
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