海砂混凝土的研究和应用综述
海砂及海砂混凝土研究进展综述
海砂及海砂混凝土研究进展综述海砂是指被海水冲刷、冲刷而沉积在海岸、海底或其附近地区的矿物颗粒。
随着海岸线的扩张和城市规模的不断扩大，对于建筑材料的需求也越来越大。
海砂因其多样性、廉价性和可持续性而被视为一种潜在的建筑材料资源。
在本文中，我们将对海砂及其混凝土应用的研究进展进行综述。
海砂的多样性海砂可以分为两种类型：自然形成的海砂和人工形成的海砂。
自然形成的海砂由于地质的变迁和大气、水体等自然因素的影响，主要由石英、长石、黑云母等矿物组成。
人工形成的海砂主要来自人造海滩、沙丘和沉积物。
自然形成的海砂主要分布在我国的南海、东海和黄海三个海域，而人工形成的海砂主要分布在人造海滩和沉积物中。
由于海砂的成分多样，其物理力学性能也存在巨大的差异。
海砂混凝土的应用海砂混凝土是一种含有海砂的砂浆或混凝土，它具有优异的物理力学性能和较低的成本，而且在运输和施工中具有较低的能源消耗和环境影响。
此外，海砂混凝土还具有以下优点：1. 良好的可塑性和流动性，使其更易于执行。
2. 好的防冻性能，使其可以在较低温度下使用。
3. 较低的收缩率，使其更适合制造大型组件。
研究进展1. 海砂的物理力学性质通过对不同类型海砂的物理力学性能的测试，可以精确测定其与混凝土配合的适宜比例。
对于各种类型的混凝土，基于砂屑的分析可能会导致不同的场景分析方法，因此了解适当的适配器是必要的。
通过比较不同类型海砂混凝土的强度，可以根据需要定义其应用的最佳使用环境和生命周期。
工程师和科学家现在可以合成不同的海砂与水泥混凝土以获得各种不同的材料特性、强度和难以划分的操作及适应性。
3. 海砂混凝土的可持续性与其他混凝土制品相比，海砂混凝土具有显著的环境特性优势。
一些科学家和工程师研究了海砂混凝土对环境的影响，他们的综合结论是海砂混凝土是一种可持续产品。
海砂混凝土应用领域非常广泛，包括海上钻井平台、海上风电塔、海底隧道和海底管道等。
此外，它还可用于民用建筑和基础设施建设，如桥梁、道路、码头和堤防等。
海水混凝土的性能研究与应用
海水混凝土的性能研究与应用一、引言海水混凝土（Seawater concrete）是指在混凝土中掺入含有海水的淡水或直接使用海水的混凝土。
与普通混凝土相比，海水混凝土具有更好的耐久性和抗盐蚀性，适用于海洋工程、海岸防护、海上桥梁等领域。
本文将从海水混凝土的性能研究和应用两个方面进行探讨。
二、海水混凝土的性能研究1. 海水混凝土的抗盐蚀性能海水混凝土具有更好的抗盐蚀性能，其主要原因在于其材料中的混凝土和钢筋能够更好地抵御海水中的氯离子和硫酸根离子的侵蚀。
研究表明，在一定比例的海水掺合下，混凝土的抗压强度、弹性模量和抗拉强度均有所提高，但同时会导致混凝土的吸水率增加，因此需要在掺合海水的同时加入适量的膨胀剂等措施来保证海水混凝土的性能。
2. 海水混凝土的物理性能海水混凝土的密度和热膨胀系数均比普通混凝土略高，但其导热系数和热传导率却较低。
海水混凝土的体积稳定性较好，不会因为海水的渗透而导致水泡和开裂的情况。
此外，海水混凝土还具有良好的耐磨性和抗冲击性能，适用于海上桥梁、码头和海洋工程等领域。
3. 海水混凝土的耐久性能海水混凝土的耐久性能是其最为重要的性能之一，其主要表现在抗盐蚀、抗渗透和抗冻融等方面。
研究表明，合理掺合海水可以增强混凝土的密实程度、减少孔隙度和提高抗渗透性能，从而提高其耐久性。
此外，海水混凝土还具有较好的抗冻融性能，可以在恶劣的海洋环境下长期使用。
三、海水混凝土的应用1. 海洋工程海洋工程是海水混凝土最主要的应用领域之一，包括海上油气平台、海底管道、海洋水利工程等。
海水混凝土具有更好的耐盐蚀、耐磨性和抗冲击性能，可以有效地保障海洋工程的安全和稳定性。
2. 海岸防护海岸防护是保护海岸线和港口安全的重要措施之一，海水混凝土可以用于海堤、防波堤、海岸护坡等方面，具有更好的抗冲击、耐磨和耐久性能，可以有效地减少海岸线的侵蚀和损坏。
3. 海上桥梁海上桥梁是连接陆地和海洋的重要通道，海水混凝土可以用于桥墩、桥台等部位，具有更好的耐盐蚀性和耐久性能，可以有效地延长桥梁的使用寿命。
海水混凝土的性能与应用研究
海水混凝土的性能与应用研究一、引言海水混凝土是一种新型的混凝土，它是以海水为混凝土拌合水的一种混凝土。
相比普通混凝土，海水混凝土在抗压强度、耐久性、防腐蚀等方面有着更好的性能。
由于其特殊的性质，海水混凝土被广泛应用于海洋工程、海岸防护、海底隧道等领域。
本文将对海水混凝土的性能及其应用进行详细研究。
二、海水混凝土的性能1. 抗压强度海水混凝土的抗压强度比普通混凝土高。
这是因为海水中含有较高的氯离子和硫酸盐离子，可以促进混凝土中水泥水化反应的进行，从而提高混凝土的强度。
同时，海水混凝土中的海水还可以填充混凝土中的孔隙，减少混凝土中的空隙，提高混凝土的密实度。
2. 耐久性海水混凝土的耐久性比普通混凝土强。
这是因为海水混凝土中的海水可以起到防腐蚀的作用。
海水中的氯离子和硫酸盐离子能够对混凝土中的钢筋进行保护，减缓钢筋的腐蚀速度，从而延长混凝土的使用寿命。
3. 防腐蚀性能海水混凝土比普通混凝土具有更好的防腐蚀性能。
这是因为海水中的氯离子和硫酸盐离子能够对混凝土中的钢筋进行保护，减缓钢筋的腐蚀速度，从而延长混凝土的使用寿命。
此外，海水混凝土中的海水还可以填充混凝土中的孔隙，减少混凝土中的空隙，提高混凝土的密实度，从而减缓钢筋腐蚀的速度。
三、海水混凝土的应用1. 海洋工程海水混凝土在海洋工程中的应用广泛。
例如，海上风电场、海上石油平台、海上桥梁、海上码头等工程中都采用了海水混凝土。
由于海水混凝土的抗压强度和耐久性强，能够在海洋恶劣环境中长期稳定地使用，从而保证了工程的安全性和可靠性。
2. 海岸防护海岸防护是指在海岸线上采取各种措施，以防止海水侵蚀和海浪冲击所造成的破坏。
海水混凝土在海岸防护中的应用也越来越广泛。
例如，海堤、海坝、防波堤等工程中都采用了海水混凝土。
由于海水混凝土具有较好的抗压强度和防腐蚀性能，能够有效地防止海水侵蚀和海浪冲击所造成的破坏。
3. 海底隧道海底隧道是指建在海底的隧道，是连接两个陆地之间的重要交通线路。
海砂及海砂混凝土研究进展综述
海砂及海砂混凝土研究进展综述【摘要】海砂是一种常见的建筑材料，在混凝土中起着重要作用。
本文对海砂及海砂混凝土的研究进展进行了综述。
首先介绍了海砂的特性，然后探讨了海砂在混凝土中的应用及海砂混凝土的研究进展。
接着对海砂混凝土的性能评价进行了分析，并总结了其工程应用。
讨论了海砂及海砂混凝土研究的意义，提出了未来发展方向。
此篇文章对于了解海砂及海砂混凝土的研究现状和未来发展具有重要参考价值。
【关键词】海砂，海砂混凝土，研究进展，性能评价，工程应用，意义，未来发展方向1. 引言1.1 研究背景当前，海砂及海砂混凝土在建筑领域的研究正逐渐深入，但仍存在诸多问题亟待解决。
对海砂及海砂混凝土进行深入研究和评价，探索其在工程应用中的潜力和限制具有重要意义。
部分通过对海砂的特性、在混凝土中的应用、研究进展以及性能评价进行综述，为后续研究提供理论依据和实践参考，促进海砂及海砂混凝土的进一步发展和推广。
1.2 研究目的海砂及海砂混凝土研究的目的主要在于探究海砂在混凝土中的应用潜力，评估海砂混凝土的性能表现，并探讨海砂混凝土在工程领域的实际应用情况。
通过深入研究海砂及海砂混凝土，我们旨在寻找新型建筑材料替代传统资源，减少对自然沙资源的过度开采，保护环境和生态。
我们希望通过不断的研究和实践，提高海砂混凝土的性能，拓展其在不同工程领域的应用范围，推动海砂混凝土技术的进步和发展。
通过对海砂及海砂混凝土的研究，我们旨在为建筑工程领域提供更加环保、经济、高效的建筑材料选择，促进建筑工程产业的可持续发展和绿色发展。
2. 正文2.1 海砂的特性海砂是指从海洋或者海岸中采集的天然砂粒状材料，具有一定的特殊性质和特征。
海砂通常含有较高的氯离子、硫酸盐和其他盐类成分，这些盐类成分可能对混凝土的性能产生一定的影响。
海砂颗粒表面通常较为圆滑，比起陆源砂来说具有更好的流动性，有助于混凝土的施工和成型。
海砂中也会含有一定量的海藻、贝壳碎片等有机物或其他杂质，这些杂质可能会对混凝土的物理性能产生负面影响。
海砂及海砂混凝土研究进展综述
海砂及海砂混凝土研究进展综述1. 引言1.1 研究背景海砂及海砂混凝土作为新型建筑材料在近年来受到了广泛关注。
传统上，混凝土主要由水泥、粗骨料和细骨料构成，而由于天然砂资源日益减少，海砂作为替代材料逐渐引起研究者的兴趣。
海砂资源广泛分布于世界各地的海岸线，并且其获得成本相对低廉，因此被认为是一种具有潜力的替代材料。
海砂具有颗粒形状圆润、表面光滑、含盐量低等特点，使得其在混凝土中具有一定的优势。
然而，海砂混凝土仍然面临一些挑战，例如海砂含有一定量的氯离子和其他溶解盐，可能对混凝土的耐久性产生负面影响。
因此，如何有效地利用海砂资源并保证混凝土的性能成为当前研究的热点之一。
本文旨在对海砂及海砂混凝土的研究进展进行综述，探讨海砂混凝土的性能、制备方法、应用领域以及工程实践中的案例，同时展望未来海砂及海砂混凝土研究的发展趋势，为相关领域的研究者提供参考。
1.2 目的和意义海砂是一种具有广泛应用前景的新型建筑材料，其具有丰富的资源量、环境友好和可持续利用等优势。
海砂混凝土是利用海砂替代传统的河砂或人工砂进行混凝土制备，具有一定强度和耐久性。
本文旨在系统总结海砂及海砂混凝土研究的最新进展，探讨其制备方法、性能特点以及应用领域，为进一步推动海砂混凝土的工程应用提供参考。
通过对海砂混凝土在工程实践中的成功案例进行分析，可以更深入地了解其优势与局限，为今后在建筑材料领域的发展提供借鉴。
同时，通过对海砂及海砂混凝土研究的发展趋势进行探讨，可以为未来研究提供方向和思路，推动海砂混凝土的进一步应用和推广。
因此，本文对海砂及海砂混凝土研究的意义在于促进可持续建筑材料的发展，提高建筑材料的利用效率，推动建筑行业向着更环保、高效的方向发展。
2. 正文2.1 海砂的来源和特点海砂是指在海底或海岸沙滩上积累形成的砂粒，是海洋侵蚀作用的产物。
海砂的主要来源包括河流冲积、海浪侵蚀、风蚀等方式。
海砂具有颗粒分布均匀、粒度细小、形状圆滑等特点，具有良好的工程性能。
海水海砂混凝土力学性能研究
海水海砂混凝土力学性能研究
1.抗压强度：海水海砂混凝土的抗压强度是评估其承载力和结构安全
性的重要指标。
通过实验室试验和数值模拟研究可以确定影响抗压强度的
因素，如水灰比、骨料性质和掺有混凝土外加剂等。
2.力学性能的时间效应：海水海砂混凝土的力学性能会随着时间的推
移而发生变化，这被称为时间效应。
时间效应主要包括收缩、蠕变和弹性
模量随时间的变化。
研究时间效应可以更好地预测海水海砂混凝土的长期
性能。
3.抗裂性能：裂缝是影响混凝土结构耐久性和抗震性能的重要因素。
通过研究抗裂性能，可以改善海水海砂混凝土的韧性和抗震性能，从而延
长其使用寿命。
4.耐久性：海洋环境中存在着严酷的条件，如海水侵蚀、氯离子渗透
和冻融循环等。
研究海水海砂混凝土在这些条件下的耐久性，可以设计更
加可靠和耐久的海洋工程结构。
5.疲劳性能：海洋环境中的海浪和潮汐等会给海洋结构物带来周期性
荷载，从而引起疲劳损伤。
研究海水海砂混凝土的疲劳性能，对于提高海
洋工程结构的使用寿命至关重要。
6.界面性能：海砂与水泥基质之间的界面性能对海水海砂混凝土的的
力学性能有很大影响。
研究界面性能可以改善海砂与水泥基质的黏结强度，提高混凝土的整体性能。
虽然海水海砂混凝土在海洋工程领域已经得到广泛应用，但是其力学
性能仍然需要进一步的研究和改进。
通过对其力学性能的深入研究，可以
提高海水海砂混凝土的设计和施工质量，进一步推动海洋工程领域的发展。
海砂及海砂混凝土研究进展综述
海砂及海砂混凝土研究进展综述海砂是指在海洋环境中被波浪冲刷形成的砂粒，通常含有许多盐类和其他矿物质。
由于其在海洋环境中形成，海砂具有与陆地上的河砂不同的特性。
近年来，海砂及其在混凝土中的应用已经引起了广泛的关注和研究。
本文将对海砂及海砂混凝土的研究进展进行综述，以期为相关研究提供参考。
一、海砂的特性1.1 生态环境友好海砂是由海水冲击形成的，因此相比于陆地上的砂石，海砂中含有更多的盐分和其他矿物质。
这使得海砂在混凝土中的应用可以减少对自然资源的开采，对生态环境更加友好。
1.2 硬度和粒度海砂的硬度和粒度通常较高，这使其在建筑材料中具有较好的力学性能。
1.3 氯离子含量海砂中含有较多的氯离子，这一特性在一定程度上会对混凝土的耐久性产生影响。
二、海砂混凝土的研究进展2.1 海砂混凝土的配合比设计由于海砂具有较高的硬度和粒度，因此在混凝土的配合比设计中需要对其进行一定的调整。
近年来，研究人员已经提出了许多关于海砂混凝土配合比设计的方法，以提高混凝土的力学性能和耐久性。
2.2 海砂混凝土的力学性能研究许多研究表明，适量的海砂可以提高混凝土的力学性能，包括抗压强度、抗拉强度和抗弯强度等。
过多的海砂可能会导致混凝土的力学性能下降，因此需要对海砂掺量进行合理的控制。
2.3 海砂混凝土的抗氯离子渗透性研究由于海砂中含有较多的氯离子，因此海砂混凝土的抗氯离子渗透性是目前研究的重点之一。
通过添加适量的掺合料和添加剂等方式，可以有效改善海砂混凝土的抗氯离子渗透性。
2.4 海砂混凝土的耐久性研究混凝土的耐久性是评价其品质的重要指标。
许多研究表明，适量的海砂可以提高混凝土的耐久性，但过多的海砂可能会导致混凝土的耐久性下降。
如何在海砂混凝土中平衡硬度和耐久性之间的关系是当前研究的一个热点。
2.5 海砂混凝土在工程实践中的应用目前，海砂混凝土已经在一些工程中得到应用，例如海洋工程、滨海建筑等。
通过工程实践的应用，可以更好地验证海砂混凝土在实际工程中的性能表现，并为相关标准的制定提供依据。
海水海砂混凝土力学性能与耐久性研究综述
第39卷第12期2020年12月硅㊀酸㊀盐㊀通㊀报BULLETIN OF THE CHINESE CERAMIC SOCIETY Vol.39㊀No.12December,2020海水海砂混凝土力学性能与耐久性研究综述李师财,于㊀泳,金祖权(青岛理工大学土木工程学院,青岛㊀266033)摘要:远海工程建设面临钢筋混凝土易腐蚀㊁河砂和淡水匮乏等难题㊂国内外学者选择资源丰富的海水海砂代替淡水河砂制备混凝土,并研究其工作性能㊁力学性能及耐久性能㊂海水海砂中高含量的氯盐会加快水泥水化和凝结,导致早凝和早期强度提高,但后期增长变缓,最终强度与淡水河砂混凝土相近㊂海砂中少量的贝壳对混凝土工作性能和力学性能影响不大㊂海水海砂混凝土中的氯离子传输及结合方式更为复杂,其不同于内掺型氯离子,由此导致海水海砂混凝土中的钢筋锈蚀机理改变㊂辅助胶凝材料㊁复合型阻锈剂及纤维增强复合筋等为海水海砂混凝土结构应用提供了保障㊂关键词:海水海砂混凝土;力学性能;耐久性;氯离子结合;钢筋锈蚀中图分类号:TU528㊀㊀文献标识码:A ㊀㊀文章编号:1001-1625(2020)12-3743-10Review on Mechanical Properties and Durability of Seawater and Sea-Sand ConcreteLI Shicai ,YU Yong ,JIN Zuquan(School of Civil Engineering,Qingdao University of Technology,Qingdao 266033,China)Abstract :Problems such as corrosion of reinforced concrete,lack of river sand and fresh water cause difficulties in the construction of offshore projects.Due to the rich resources of seawater and sea-sand,experts and scholars at home and abroad put forward to use seawater and sea-sand instead of fresh water and river sand to prepare concrete.Workability,mechanical properties and durability of seawater and sea-sand concrete were studied.Chlorine salts of seawater and sea-sand accelerate the setting and hydration of cement,leading to early setting and increasing the early strength of the concrete.However,the strength of seawater and sea-sand concrete grows slowly in the later period,and its final strength is similar to that of ordinary concrete.A small amount of shells in sea-sand has little effect on the workability and mechanical properties of concrete.Different from doped chloride ion,the mechanisms of chloride transmission and binding capabilities of seawater and sea-sand concrete are more complex.As a result,the mechanism of reinforcement corrosion in seawater andsea-sand concrete is changed.However,supplementary cementitious materials,compound rust inhibitor and fiber reinforced polymer bar provide guarantee for the application of seawater and sea-sand concrete structures.Key words :seawater and sea-sand concrete;mechanical property;durability;chloride binding;reinforcement corrosion 基金项目:国家自然科学基金(U1806225,51708314)作者简介:李师财(1995 ),男,硕士研究生㊂主要从事海洋环境混凝土耐久性方面的研究㊂E-mail:1123606091@通讯作者:于㊀泳,博士,讲师㊂E-mail:676358928@ 0㊀引㊀言随着海洋强国和远海开发战略的实施,离岸港口㊁码头和岛礁建筑正在快速发展,如能用海砂和海水取代传统的河砂和淡水制备混凝土,则可降低成本,解决资源短缺问题㊂据统计[1],我国砂石产量约占世界砂石总产量的1/3,仅2014年我国的砂石需求量就高达1.40ˑ1010t,预计2030年将比2014年高一倍以上㊂河砂供需矛盾日趋严重导致价格飞涨,乱采乱挖的现象开始滋生,储量丰富的海砂越来越受到关注㊂我国海域辽阔,海岸线狭长,海砂资源十分富足,根据相关人员[2]的初步估算,我国近海海砂总量将近6.8ˑ1011m 3㊂另外,世界人口快速增长,淡水无疑将成为一种稀缺资源㊂根据世界气象组织的研究预测,到2025年将有半3744㊀水泥混凝土硅酸盐通报㊀㊀㊀㊀㊀㊀第39卷数以上的世界人口面临饮用水不足的难题[3]㊂而在建筑和施工行业中,全世界每年耗费的淡水资源多达十亿吨㊂实际上地球表面70%是水,但其中仅有2.5%为淡水,而海水却占96.5%,资源丰富,因此研究以海水代替淡水作为混凝土拌和水的可行性十分必要㊂海水海砂的储量虽比淡水河砂富足,但由于海水海砂中氯离子等腐蚀性离子含量较高,一旦错用㊁滥用必定会造成严重的后果,世界各国的 海砂屋 现象便是明证㊂1995年韩国的 三丰大厦垮塌事件 和1999年土耳其大地震倒塌的建筑都是滥用海砂导致的恶果;1994年台湾省统计得出全省将近有50万户的 海砂屋 ,1998年的 9.21 大地震中率先倒塌的便是这些建筑;深圳的 鹿丹事件 ㊁盐田区182户海砂楼以及深圳大鹏中心小学两栋教学楼也因违规使用海砂被损毁;1994年至1996年舟山建造的166栋商品楼,两年后逐渐出现 海砂屋 现象;泉州由于在建筑中滥用海砂,1993年完工通车的惠安辋川大桥服役仅7年便被迫停用;2005年奉化市市郊的锦山明珠小区因违规使用海砂导致钢筋外漏;仅2003年宁波市建筑用砂的80%均为海砂,其中违规使用未淡化的海砂占比高达65%,危害极大[4-5]㊂因此,探究海水海砂中腐蚀性离子对钢筋混凝土结构的影响规律是保证工程质量和安全的前提㊂综上所述,更全面㊁更深入地研究海水和海砂对混凝土各方面性能的影响规律,总结出合理的应对措施,是更广泛使用海水和海砂资源的前提,是使海水海砂混凝土结构更安全服役的保障㊂为更好地实现海水海砂混凝土在海洋工程中安全应用,本文对以海砂和海水为原材料制备的混凝土及其性能研究的现有成果㊁海水海砂混凝土中氯离子与钢筋锈蚀的相关问题进行了总结和探讨,以便为海水海砂混凝土研究提供参考㊂1㊀海水和海砂的特性1.1㊀海㊀水海水中含有多种化学物质,普遍认为对钢筋混凝土耐久性影响最显著的是Cl-和SO2-4㊂海水的平均总盐度约为3.5%(质量分数),其中氯化钠含量最高,占78%(质量分数)左右㊂由于地域差异,海水化学成分含量有所不同,中国部分港口海域的海水化学成分比例如表1所示㊂表1㊀中国主要港口海域海水的化学成分[6]Table1㊀Chemical composition of the seawater in China s main ports[6]Name Ion composition/(mg㊃L-1)SO2-4Mg2+Cl-Ca2+Total salt/(mg㊃L-1)pH value Penglai2167109315775384285038.4Dalian2171110215900408287298.5Lianyungang2289115910700397301738.0Qinhuangdao2372117417339378313307.9Qingdao2400144516000 290408.0Yantai2463105015450437286207.0Tianjin2489115616842482304207.9Beilun168803117600258212508.1由表1可得,海水中主要的腐蚀物质为氯盐和硫酸盐㊂如式(1)所示,氯化钠掺到混凝土后会生成硅酸铝钠水合物,可以促进水泥水化,使水泥凝结时间加快,提高早期强度,而后期强度由于盐结晶压力增大有所下降[7]㊂如式(2)所示,MgCl2与水泥水化形成的Ca(OH)2反应生成CaCl2和Mg(OH)2,可溶性CaCl2的形成会导致初凝时间增加和早期强度降低,而Mg(OH)2不溶于水,其形成并不增加体系的孔隙度和渗透率,而会造成混凝土强度的损失[8]㊂CaCl2可以加速混凝土的凝结和硬化,导致混凝土早期强度提高,而氯铝酸盐水合物的形成则会降低后期强度[9]㊂海水中的硫酸盐中主要是MgSO4对混凝土起侵蚀作用,由于MgSO4会与Ca(OH)2反应,对混凝土造成硫酸盐侵蚀,且MgSO4会形成难溶性的Mg(OH)2并导致混凝土胶凝性能降低,从而造成混凝土强度的损失[10]㊂另外,Orsáková等[11]研究表明海水中的硫酸盐会使混凝土中的AFm (单硫型水化硫铝酸钙)转化为钙矾石,从而降低混凝土的氯离子结合能力㊂2NaCl+3Al2O3+6SiO2+2H2O+CaOңNa2Al2(Si6Al4O20)(OH)4+CaCl2(1)第12期李师财等:海水海砂混凝土力学性能与耐久性研究综述3745㊀MgCl 2+Ca(OH)2ңCaCl 2+Mg(OH)2(2)1.2㊀海㊀砂图1㊀河砂和海砂的XRD 谱[12]Fig.1㊀XRD patterns of river sand and sea-sand [12]国内外学者研究海水海砂混凝土时采用的海砂主要是淡化海砂㊁原状海砂和模拟海砂三类㊂海砂主要分布在沿海和海洋地区,其起源会影响其理化性质㊂河砂的表面粗糙没有光泽,而海砂表面光滑且有光泽㊂河砂和海砂的XRD 谱如图1所示,由图可知两者的矿物组成相似,主要为石英和长石㊂Hasdemir 等[13]发现海砂与河砂在表面纹理上有所不同,海砂表面的纹理能够形成互锁并可能使得海砂浇筑混凝土的强度增加㊂海砂和河砂基本性质如表2所示,海砂细度模数小于河砂,表观密度和堆积密度与河砂相近,但氯盐和贝壳含量远高于河砂,这两者对混凝土性能的威胁极大㊂表2㊀河砂和海砂的基本性质[14]Table 2㊀Basic properties of river sand and sea-sand [14]Type Fineness modulusApparent density /(kg㊃m -3)Bulk density /(kg㊃m -3)Shell content (mass fraction)/%Chloride content (mass fraction)/%River sand 2.6626101510<1.0<0.001Sea-sand2.2426601470 2.310.0572㊀海水和(或)海砂混凝土的工作性能海水海砂对混凝土工作性能的影响主要体现在凝结时间㊁流动性与保水性㊁坍落度三方面㊂(1)凝结时间:相比淡水混凝土,海水拌养能使混凝土的初凝时间减少约30%[15-16];Yang 等[17]研究表明,海砂对混凝土凝结时间影响不大㊂(2)流动性与保水性:Limeira 等[18]研究得出混凝土流动性和保水性随着贝壳含量的增加而降低;Safi 等[19]研究表明砂浆的流动性随贝壳取代率增加而下降;宁博等[20]研究得出海砂砂浆的流动性低于河砂和标准砂砂浆,主要因为海砂独特的物理性质导致吸收了更多的水分,增加了颗粒间的摩擦,使流动性降低㊂(3)坍落度:邢丽[21]和陈人云[22]等研究表明海水海砂混凝土的坍落度随氯盐和贝壳含量的增加分别增大和减小;Younis 等[23]研究发现水胶比相同时,海水混凝土相比淡水混凝土坍落度降低了20%;刘伟等[24]研究得出不同砂对水胶比相同的混凝土坍落度影响不大;杨明奥[25]研究表明海砂混凝土坍落度略小于河砂混凝土,但其工作性仍满足工程需求㊂综上所述,海水海砂影响混凝土工作性能的机理为:海水中高含量的氯盐加速水泥水化,加快凝结速度,导致早凝,其主要原因是海水中的NaCl 与水泥水化产物Ca(OH)2反应形成了CaCl 2,加速了水泥水化㊂海砂中贝壳含量较高时会增加浆体的摩擦,降低混凝土的坍落度㊂海水海砂共同掺入氯盐含量更高,加剧了混凝土工作性能的降低㊂基于此,为了保证海水海砂混凝土的工作性满足工程需要,建议通过以下几种方法进行改善:(1)建议用5mm 的标准筛除去海砂中大颗粒的贝壳㊂(2)目前,聚羧酸高效减水剂普遍应用于改善混凝土拌合物的工作性,但海水海砂中的氯盐和硫酸盐含量丰富,研究发现Na +和Ca 2+的氯盐对减水剂影响不大[26],但硫酸盐对聚羧酸减水剂的分散性能影响较大[27-28]㊂刘娟红等[29]研究得出部分无机盐能够减弱硫酸盐对聚羧酸减水剂分散效果的影响㊂因此,建议添加适量的外加剂和无机盐来提高海水海砂混凝土的工作性㊂(3)Otsuki 等[30]研究表明海水和矿渣水泥拌和的混凝土坍落度值大于淡水和矿渣水泥拌和的混凝土㊂掺入适量矿粉㊁粉煤灰等辅助胶凝材料后,会提高混凝土的工作性㊂因此,掺加适量的辅助胶凝材料也是一种提高海水海砂混凝土工作性的有效措施㊂3746㊀水泥混凝土硅酸盐通报㊀㊀㊀㊀㊀㊀第39卷(4)由于海砂砂粒较细,也会对混凝土的工作性产生影响,可以考虑用较粗的海砂优化颗粒级配来提高混凝土的工作性㊂3㊀海水和(或)海砂混凝土的力学性能3.1㊀早期抗压强度国内外学者的研究普遍认为:无论是海水还是海砂的掺入都会加快水泥水化,从而提高混凝土的早期抗压强度㊂宁博等[20]研究表明海砂会提高混凝土的早期强度;而邢丽等[21]则研究得出海水海砂混凝土的早期强度低于普通混凝土20%左右,并认为是盐结晶和贝壳阻碍了水泥水化㊂C-S-H 凝胶在淡水水泥浆中致密度较低且分布较广,而海水水泥浆呈现出更致密的结构,证明了海水拌和的混凝土早期抗压强度高于淡水混凝土[31-34]㊂李田雨等[35]研究表明相比河水河砂混凝土,海水和海砂的使用可以使水泥水化更充分,从而使混凝土早期强度提高㊂3.2㊀长期抗压强度与强度发展关于海水海砂对混凝土长期抗压强度的影响,国内外学者的研究结果存在分歧㊂刘伟等[24]研究表明海砂携带的氯盐和少量贝壳并不影响混凝土的长期强度;秦斌[36]研究得出海水海砂中的氯盐和海砂的理化性质对混凝土的长期抗压强度影响不大;Guo 等[37]研究表明,虽然海砂和海水的掺入在一定程度上阻碍了混凝土强度的发展,但整体力学性能仍与普通混凝土相当㊂然而,Ça ㊅gatay [38]对90年代末期土耳其地震倒塌的建筑分析得出,海砂对混凝土长期力学性能不利;Ratnayake [39]和Girish [40]等的研究都表明海砂混凝土长期抗压强度比河砂混凝土低;Naidu 等[41]研究表明海水混合砂(河砂和海砂)混凝土相比淡水混合砂混凝土7d 强度降低4%,14d 和28d 强度降低约10%㊂另外,Li 等[42]研究表明以海水海砂为原材料的混凝土早期强度和长期强度均高于以淡水河砂为原材料的混凝土;Olutoge 等[43]则认为海水拌和及养护混凝土90d,其抗压强度一直呈上升趋势,并始终高于淡水混凝土;姚惠红[44]研究表明淡化海砂混凝土的强度增长速度比河砂混凝土快,28d 后仍持续增长,直至56d 方呈现下降趋势㊂综上所述,虽然国内外学者对海水和(或)海砂混凝土抗压强度的研究结果有一定的分歧,但海水海砂中携带的氯盐会加快水泥水化,导致早强;后期强度增长变缓,最终与淡水河砂混凝土强度相当;海砂中贝壳含量高时会降低混凝土的强度,少量的贝壳影响可忽略的结论是更为普遍被接受的,结果差异的原因主要来自各地区海水和海砂物质含量的不同㊂所以,通过海水海砂淡化㊁调整外加剂以及掺加辅助胶凝材料,尤其是优化水胶比,可以制备早期强度和后期强度优异的海水海砂混凝土㊂4㊀海水和(或)海砂混凝土的氯离子传输与结合4.1㊀机理分析图2㊀AFm 形成Friedel s 盐的示意图[48]Fig.2㊀Schematic diagram of the formation of Friedel s salt by AFm [48]氯离子主要以外渗(外部环境中的氯离子通过扩散㊁毛细管作用等方式进入混凝土内部)和内掺(混凝土原材料本身携入)两种方式进入混凝土内部㊂混凝土中的氯离子一部分被水泥水化产物结合(物理吸附和化学结合),成为对钢筋混凝土威胁较小的结合氯离子,剩下的均游离于混凝土孔隙液中,成为对钢筋混凝土极具威胁的自由氯离子[45]㊂水泥相对氯离子化学结合与物理吸附的能力统称为混凝土的氯离子结合能力[46],内掺型氯离子主要与C 3A 和C 4AF 反应形成Friedel s 盐;外渗型氯离子除了与未水化的C 3A 和C 4AF 反应生成Friedel s 盐外,还会以离子交换(见图2)的方式从AFm 相中置换阴离子形成Friedel s 盐[47],主要反应如式(3)和式(4)所示㊂㊀第12期李师财等:海水海砂混凝土力学性能与耐久性研究综述3747 C3A+2NaCl+Ca(OH)2+10H2OңC3A㊃CaCl2㊃10H2O+2Na++2OH-(3)R-OH+Na++Cl-ңR-Cl+Na++OH-(4)式中:R为[Ca2Al(OH)6㊃n H2O]+㊂海水带入混凝土中的氯离子属于内掺型方式,而海砂中的氯离子则比内掺型更复杂㊂邢峰等[49-52]研究表明,海砂附近凝胶中氯离子的含量与距海砂距离有关,由近及远不断降低,其原因是:海砂内部的氯离子在拌和过程中不完全溶解,只有少量的氯离子溶解于海砂与水泥浆的界面溶液中,剩下的氯离子在水泥终凝后才以海砂为中心逐渐向外部释放㊂董必钦等[53]通过电化学阻抗谱研究发现,在海砂砂浆的水化过程中,海砂中氯离子是持续释放的,其对水泥基材料水化进程的促进作用也是一个长期的过程㊂因此,海水海砂混凝土中氯离子传输方式的特点为:海砂中氯离子会逐渐从颗粒内部释放到附近的浆体和孔隙液中,海水中氯离子则相对均匀地分布在混凝土中㊂基于此,应寻找更有效地结合海水海砂混凝土中氯离子的方式,为钢筋混凝土结构提高安全保障㊂4.2㊀提高氯离子结合能力的措施水泥相对氯离子化学结合与物理吸附的能力统称为混凝土的氯离子结合能力㊂因此,可以胶凝材料为主要切入点,探寻提高物理吸附和化学结合氯离子能力的途径㊂一方面,水泥的组成直接关系着混凝土的氯离子结合能力㊂(1)C3A和C4AF含量:氯离子可与C3A/C4AF反应生成Friedel s盐及其类似物㊂Glass 等[54]研究表明C3A含量越高氯离子结合能力越强㊂因此,C3A和C4AF在水泥中的含量会影响化学结合氯离子能力㊂(2)C2S和C3S含量:区别于C3A和C4AF,C2S和C3S的含量关系着物理吸附氯离子能力,起主导作用的是其水化产物C-S-H凝胶㊂Ramachandran[55]认为C-S-H凝胶吸附氯离子主要有三种形式:①进入C-S-H凝胶化学吸附层;②渗进C-S-H凝胶层间层;③依附于C-S-H凝胶晶格㊂Tang等[56]研究表明C-S-H凝胶含量越高,氯离子的物理结合率越高㊂因此,选取合适的水泥品种可以提高混凝土的氯离子结合能力㊂另一方面,越来越多的辅助胶凝材料以其各自优异的理化性质被用于提升混凝土性能,尤其是在提高混凝土氯离子结合能力和抗氯离子渗透方面作用显著㊂在工程中应用较多的辅助胶凝材料有粉煤灰㊁矿粉和硅灰等,近年来偏高岭土㊁煤矸石㊁石灰石等新材料也越来越受欢迎㊂各种辅助胶凝材料对氯离子结合能力的影响方式不同㊂(1)粉煤灰:粉煤灰结构呈空心球状,内比表面积大,物理吸附氯离子能力较强㊂另外,其Al2O3含量丰富,有利于Friedel s盐的生成,可以提高混凝土的化学结合能力㊂Cheewaket等[57]通过控制粉煤灰掺量研究其对氯离子结合能力的影响,结果表明氯离子结合能力随粉煤灰掺量增加而不断提高㊂(2)矿粉:矿粉结构不同于粉煤灰,内比表面积较粉煤灰小,因此,其物理吸附氯离子能力低于粉煤灰,但其Al2O3含量比粉煤灰高,化学结合氯离子能力更强㊂Luo等[58]研究表明矿粉可以显著提高氯离子结合能力㊂(3)硅灰:硅灰成分中SiO2含量极高,而Al2O3质量分数不到1%㊂Zhu等[59]研究表明掺加硅灰会显著降低氯离子的结合能力㊂其原因有三[60-61]:①由于Al2O3含量极低,C3A含量随硅灰掺量增加而减少,导致化学结合能力下降;②虽然大量的SiO2与Ca(OH)2反应增加了C-S-H凝胶的含量,但钙硅比的降低导致C-S-H 凝胶表面带负电荷,降低了物理结合能力;③硅灰诱导的火山灰反应消耗了Ca(OH)2,使孔溶液pH值降低,进而影响Friedel s盐的稳定性㊂(4)偏高岭土:偏高岭土的主要成分是Al2O3和SiO2,并且其Al2O3含量在这些辅助胶凝材料中最高,火山灰活性较强㊂除了其填充作用外,还可促进Friedel s盐的形成㊂Shi[62]和Li[63]等研究表明偏高岭土可以显著提高海水混凝土氯离子结合能力㊂(5)煤矸石:煤矸石是我国产量最大的工业固体废弃物之一,Al2O3含量高,其结晶矿物相在高温下分解为SiO2和Al2O3,具有较强的火山灰活性㊂Yi等[64]研究得出煤矸石可以提高氯离子结合能力,最佳含量为20%~30%(质量分数)㊂综上所述,提高氯离子结合能力主要有两个方向:(1)通过提高胶凝材料的Al2O3㊁C3A㊁C4AF含量来促进Friedel s盐的生成,进而提高化学结合氯离子能力,具体的途径主要包括使用高铝水泥㊁高强水泥及添加高Al2O3含量的辅助胶凝材料(偏高岭土㊁矿粉㊁煤矸石等);(2)通过提高C-S-H凝胶含量或掺加比表面积较大的辅助胶凝材料来提高物理吸附氯离子能力㊂另外,掺加具有离子交换性的水滑石和沸石来提高氯离子结合能力也有不错的效果,目前研究报道较少㊂3748㊀水泥混凝土硅酸盐通报㊀㊀㊀㊀㊀㊀第39卷5㊀海水海砂混凝土中的钢筋锈蚀机理与阻锈措施5.1㊀锈蚀机理图3㊀氯离子引起腐蚀的示意图[66]Fig.3㊀Schematic diagram of corrosion induced by chloride [66]当自由氯离子浓度(C f )在钢筋表面的孔隙液中累积到临界氯离子浓度(C cr )时钢筋开始被腐蚀,主要反应如图3所示,其对钢筋的锈蚀机理主要分为以下几个方面[65]:(1)破坏钝化膜;(2)形成 腐蚀电池 ;(3)阳极去极化作用;(4)导电作用㊂由第4节可知,海水海砂携带的氯离子不同于传统的外渗型和内掺型,其对钢筋的影响也与传统侵蚀方式不同㊂海水中的氯离子在混凝土拌和时会均匀分布在混凝土中,属于内掺型氯离子,而海砂中的氯离子在混凝土拌和时,只有少量溶解于海砂与水泥浆的界面溶液中,剩下的氯离子在水泥终凝后才以海砂为中心逐渐向外部释放㊂苏卿等[67]研究表明海水侵蚀对钢筋锈蚀的长期影响大于NaCl 溶液;另外,外界环境侵入的氯离子仍是引起钢筋锈蚀的主要原因,而非海砂中的氯离子㊂马红岩等[68]研究表明海砂混凝土中的钢筋一般不会很快发生严重锈蚀,而要经过长期的内部迁移,氯离子在钢筋表面富集,才会引发锈蚀㊂相同氯盐引入量的情况下,海砂型氯离子比内掺型氯离子对钢筋的危害小㊂钢筋锈蚀是Fe㊁H 2O㊁O 2㊁Cl -共同反应的过程,而混凝土内部没有充足氧气进入,所以海水海砂导致的钢筋锈蚀是厌氧性腐蚀,其锈蚀产物与传统钢筋锈蚀也有差异(见图4)㊂Wang 等[69]研究表明海水海砂混凝土中钢筋内锈层含有大量的过渡产物,包括纤铁矿(γ-FeOOH)与针铁矿的混合物(α-FeOOH)㊂Wu 等[70]研究发现海水海砂混凝土中钢筋表面的氯离子不到30d 便达到临界腐蚀浓度,其失重速率和腐蚀速率随时间稳定发展,钢筋腐蚀坑多为形状较宽浅的椭圆形㊂Dias 等[71]也发现随着海砂掺量和水灰比的增加,海砂混凝土中腐蚀性钢的失重率增大㊂宋旭艳等[72]研究表明海砂混凝土中氯离子浓度越高,钢筋的腐蚀程度越严重㊂但存在临界氯离子浓度,超过该浓度后,氯离子对钢筋钝化膜的破坏能力减弱㊂Mohammed 等[73]将钢筋海水混凝土试件放置在潮汐环境中15年,发现在浇筑混凝土后,由海水引入的氯离子可能会立即在钢筋混凝土界面有空隙/缺口的位置引起腐蚀,并且使用海水后钢筋的腐蚀坑较多,坑深较大㊂而赵文成等[74]研究表明经过干湿循环加速试验后,海砂混凝土中的钢筋未见明显的腐蚀或点蚀现象,这可能是由混凝土抗蚀性提高所致㊂综上所述,海水海砂混凝土中钢筋锈蚀机理不同于传统钢筋混凝土结构,由于其内部本身氯离子含量较高,钢筋在很短的时间就会锈蚀,但腐蚀存在临界点,超过临界点后腐蚀程度便不再大幅度增长㊂混凝土中钢筋发生锈蚀必备条件有三个:(1)钢筋表面存在电位差而构成腐蚀电池;(2)钢筋钝化膜被破坏而处于活化状态;(3)有反应发生所需的水和溶解氧㊂因此,如果能阻止这三个条件发生,就能有效保护海水海砂混凝土中钢筋,提高海水海砂混凝土的耐久性㊂图4㊀不同混凝土钢筋锈蚀分层结构示意图[69]Fig.4㊀Schematic diagram of layered structure of rebar rust in different concrete [69]㊀第12期李师财等:海水海砂混凝土力学性能与耐久性研究综述3749 5.2㊀阻锈措施国内外针对海水海砂混凝土中钢筋锈蚀与阻锈措施的研究多集中于研制新型的复合缓蚀剂㊂缓蚀剂的作用机理是通过化学缓冲来提高氯化物阈值或在腐蚀开始后降低腐蚀速率㊂Xu等[75]研究制备了复合缓蚀剂(三乙醇胺㊁二甲乙醇胺㊁三乙氧基硅烷㊁硝酸锂),结果表明复合缓蚀剂能有效提高海水海砂混凝土的耐蚀性能,在420d内钢筋完全不被腐蚀㊂周俊龙等[76]研究表明复掺20%(质量分数)偏高岭土和1.5%(质量分数)三乙醇胺可以显著提高海水海砂混凝土的护筋性㊂张航等[77-78]研究制备的复合阻锈剂(醇胺化合物㊁表面活性剂㊁无机盐)对海水海砂混凝土中的钢筋有很好的缓蚀作用,并且还兼具改善砂浆流动性的效果㊂Pan等[79]研究发明了针对海水海砂混凝土中钢筋的新型阻锈方法,结果表明掺入咪唑啉和三乙烯四胺缓蚀剂并结合双向电迁移可以提高海水海砂混凝土中钢筋的耐蚀性㊂关于海水海砂混凝土中钢筋的锈蚀问题研究尚有不足,之前的学者多集中于研究海水海砂混凝土的力学性能,为更好地推广海水海砂的应用,应对钢筋海水海砂混凝土结构展开更多的理论与试验研究㊂首先,从降低外部氧气向混凝土内部传输角度出发,可通过优化配合比㊁掺加辅助胶凝材料等措施制备高密实㊁低渗透的混凝土;其次,提高氯离子结合能力以降低混凝土中自由氯离子含量,可降低钢筋锈蚀的风险;另外,从筋材自身的角度,研制缓蚀效果更好的复合缓蚀剂或采用不受氯盐腐蚀的纤维增强复合筋(FRP筋)取代钢筋,可避免发生钢筋锈蚀㊂6㊀海水海砂混凝土应用的建议(1)海水海砂淡化目前,国内外淡化海水成本虽已降至5元/m3,但与自来水的价格相比还较高,不过发展低成本的海水淡化技术对远海工程建设仍然适用㊂国内外主要采用自然放置及淡水冲洗等方法对海砂进行淡化处理,淡化海砂能满足混凝土工程安全要求,但海砂经淡化处理后价格就会远高于普通河砂㊂(2)提高混凝土的氯离子结合能力辅助胶凝材料既可提高化学结合氯离子能力,又能起到降低混凝土孔隙率和细化孔径的作用,降低钢筋锈蚀风险㊂因此,研发强固化氯离子的辅助胶凝材料和新材料是海水海砂混凝土能大量使用的有效措施㊂(3)改善混凝土的孔隙结构及密实度Li等[80]利用海砂和模拟海水制备了高性能混凝土(SHPC),SHPC在实验室和西沙群岛海洋环境中都表现出很好的力学性能和耐久性能;Teng等[81]论证了超高性能海水海砂混凝土的可行性,并成功制备了28d抗压强度超过180MPa的超高性能海水海砂混凝土;Yin等[82]通过正交试验证明水灰比较低时,可获得抗氯离子侵蚀和更耐用的混凝土;Li[83]的研究也印证了超低水胶比的超高性能混凝土有利于以海水作为混合水,因为其致密的基体中水分和氧气不足,可以延缓钢筋的腐蚀㊂海砂中的氯离子存在一个从海砂内部向外扩散的过程,因此,通过优化配合比或掺加辅助胶凝材料等措施,提升混凝土的致密性,从而延缓氯离子在混凝土内部的传输与扩散㊂因此,提高混凝土致密度可延缓氯离子㊁氧气和水(钢筋锈蚀三要素)到达钢筋表面的时间㊂(4)钢筋缓蚀剂采用高效缓蚀剂或多种缓蚀材料协同作用是提高海水海砂混凝土中钢筋耐蚀能力的重要途径㊂张航[84]对适用于海水海砂混凝土的阻锈剂进行了研究,结果表明,阻蚀效果由强到弱为多组分阻锈剂>双组分阻锈剂>单组分阻锈剂,多组分阻锈剂可以产生较好的协同作用㊂另外,复掺偏高岭土和多组分阻锈剂缓蚀效果更好㊂因此,研发适用于海水海砂混凝土的更高效的复合缓蚀剂或采用合适的辅助胶凝材料与缓蚀剂复掺方式有利于延缓钢筋锈蚀㊂(5)耐蚀筋材目前,关于FRP筋与海水海砂混凝土复合结构的研究越来越多,研究结果都表明海水海砂中的氯盐对FRP筋的性能影响不大[85-87]㊂因此,选择不受海水海砂中氯盐腐蚀的FRP筋取代钢筋,并与海水海砂混凝土组合替代钢材和普通淡水河砂混凝土,可从根本上避免出现钢筋锈蚀问题,还可充分应用未经淡化处理的海水海砂,节约淡水河砂资源,从而实现高耐久建筑材料的绿色环保㊂与此同时,耐蚀钢筋㊁不锈钢钢筋目前。
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允许含盐量 占总骨料重 量
（ Ｎａ Ｃ １ ）
最大允许含盐量 占总骨料重量
（ Ｎ ａ Ｃ １ ）
≤０ ． １
≤０ ． １
河砂混合 ） 、 水 胶 比、 复合超 细 粉掺量 、 种 类 以及养 护 时间五 种 因
为各 国缓解 河砂资源不足 的一种 有效 方式 。
方式也可 以防止钢筋锈蚀 。各 国根据 以上研 究成果 ， 都 给出 了淡 化海砂氯离子含量 限值 规定 。
海砂成 分除贝 壳外 （ 成 分为 Ｃ ａ Ｃ Ｏ ） ， 与河 砂大 致相 同 ， 但未 ２ 国内外 对使 用海 砂 混凝土 氯 离子含 量 限值规 定 中国： １ ） 对钢筋 混凝 土 ， 海砂 中氯离子含量不应 大于 ０ ． ０ ６ ％。 经处理 的海 砂含有大量氯盐及硫 酸盐 ， 不能 直接用 于传统 钢筋混
１ 海 砂 混凝 土 腐蚀 性能 研 究现 状
有关海砂混凝 土腐蚀性 能的研究 相对较 多 ， 国内有代 表性 的 采用海砂 。钢筋混 凝土抹灰面层不得采 用未处理 的海 砂作砂 浆。 采用海砂 的建筑工程应当严格检查 工程 质量 ； 对结构构 件的混凝 研 究者主要有洪乃 丰 、 干伟 忠、 肖建庄和殷 惠光 。 必 须进 行处 理 后 ， 才 能 进 入 下 一工 序 。 洪 乃 丰 。 先 后 发 表 了 几 篇 文 献 阐述 了滥 用 海 砂 的危 害 性 ， 土 保 护 层 不 符 合规 范 要 求 的 ， 海砂 混凝土的锈蚀 机理 及其 防 范措施 。干伟 忠等 对影 凝 土进行 了研究 ， 经 过这些 学者的大量研究可 以发 现 ， 严格控 制 氯离子 含量 ， 淡化 海砂 可 以 代替 河砂 用于传统钢筋混凝 土结 构 ， 采 用阻锈剂 等阻隔 氯离子 的
区海砂 资源却 非常 丰富 ， 因此 在沿 海地 区合 理利 用海 砂资 源 ， 成
海 砂 混 凝 土 的 研 究 和 应 用 综 述★
赵嘉玮 薛瑞丰
（ 内蒙古工业大学土木工程学院 ， 内蒙古 呼和浩特 ０ １ ０ ０ ５ ０ ）
摘
要： 通过 大量国 内外文献 ， 从海砂的应 用现状 、 海砂混凝土 力学性能 、 海砂混 凝土 的淡 化处理及 其腐蚀 性能 、 未经 淡化处理 海
第４ １卷 第 ７期 ２ ０ １ ５ 年 ３ 月
山 西 建 筑
Ｓ ＨＡＮ ＸＩ ＡＲＣ ＨＩ Ｔ ＥＣ Ｔ ＵＲＥ
Ｖｏ １ ． ４１ Ｎｏ． ７
Ｍａ ｒ ． ２ ０ １ ５
・１ ０３ ・
文章编号 ： １ ０ ０ ９ － ６ ８ ２ ５（ ２ ０ １ ５） ０ ７ — ０ １ ０ ３ — ０ ３
１ ２组 ， 每组 ３个试件 ， 研 究 了龄 期为 ９ ０ ｄ和 １ ２ ０ ｄ的混 凝土 渗透 Ｈ本各部 门对氯离子含量 限制 见表 １ 。
表１ 日本各部门对氯离子含量的规定
制定单位
建筑学会
土 木 学 会
％
性， Ｃ ８ ０混凝 土的渗透性 比 Ｃ ６ ０要 小 ， 海砂 的渗透性 最 大 ， 河 砂 的
凝土结构 ， 因此各 国学 者纷纷围绕海砂淡化 、 海砂｝ 昆 凝土 的耐久性 ２ ） 对预应力混凝土不宜用海砂 。若 必须使用 海砂 时 ， 则应经 淡水
等方面 问题进行深入研究 ， 以期望海砂作为建筑用砂代替河砂 。
冲洗 ， 其氯离子含量不得大 于 ０ ． ０ ２ ％ 。３ ） 建筑工程 中采用 的海砂 必须是经过专 门处理 的淡 化海 砂。公共建 筑或 者高 层建 筑不 宜
素对混凝 土抗 氯离子渗透性 的影响 ， 试 验结 果表 明五种 因素影 响 最大 的是 复合超细粉掺量 ， 其次是水 胶 比， 然后是 养护 时间 ， 其他
住宅公司 道路公司 邮政部
文化部 防卫厅 电讯部 建设部
≤Ｏ ． ０ ２ ≤０ ． ０ ４ ≤ ０ ． ０ １
≤Ｏ ． ｏ ２ ≤０ ． １ ≤０ ． １ ≤ ０ ． ４ ０
砂 混凝土 的研 究等 方面出发 ， 对海砂 混凝土的研究现状进 行了总结 ， 就海砂混 凝土的应用前景提 出了一些看法 。
关键词 ： 海砂， 混凝 土 ， 氯离子含 量 ， 海砂淡化
中图分类号 ： Ｔ Ｕ ５ ２ ８ 文 献标 识 码 ： Ａ
０ 引 言
随着各 国经济快速发展和建设 规模 日益扩大 ， 混凝 土用 量相 应增加 ， 导致 很多沿 海城 市面 临河 砂资 源枯 竭 的困境 ， 而 沿海 地
Ｈ本 ： Ｂ Ｓ ： ８ ８ ２ ： １ ９ ９ ２规定 ， 淡化海砂 中氯离 子当用于普通混 凝土结
氯离子 的含量 占骨料 总质量 ， 必须 控制 在 ０ ． １ ％ 之 内， 如果 锈 蚀进行 了快速 耐久 性试 验 ， 试验 主要 考虑 了混凝 土 强度 、 保 护 构 中 ， 用于预应力混凝士结构 ， 必须控制在 ０ ． ０ ５ ％ 。Ｂ Ｓ ： ８ ８ ２ ： １ ９ ９ ７规定 ， 层厚度 、 钢筋直径 、 氯离子含量对 钢筋锈蚀 的影 响。试验 表 明： 同 氯离 子的含量 占水 等条件下 ， 混 凝土强 度高 钢筋 锈蚀 小 ； 混凝 土保 护层 厚度 大钢 筋 淡化海砂 中氯离子当用于普通混凝 土结构 中 ， 泥总质量 的 比例 ， 必须控 制在 ０ ． ４ ％之 内， 如果用于预应 力混凝土 锈 蚀小 ； Ｃ １ 离子含量高钢 筋锈 蚀程度大 。 必须控制 在 ０ ． １ ％之 内。 肖建庄等 对 比研究 了淡化海砂 、 海砂 和河砂高性 能混 凝土 结构 ， 的氯离子渗透性 ， 共设计 了 Ｃ ６ ０和 Ｃ ８ ０两种 强度 的高性能混凝 土