海砂海水混凝土性能研究.pdf

2 0 1 5 年 第 1 1期 (总 第 3 1 3 期 ) N u mb e r 1 1 i n 2 0 1 5 ( T o t a l N o 3 1 3 ) 混 凝 土 Con c r e t e 实用技术 P R ACTI CAL T ECHNOLOGY d o i ： 1 0 3 9 6 9 j i s s n 1 0 0 2 - 3 5 5 0 2 0 1 5 1 1 0 3 7 海砂海水混凝 土性能研 究 邢丽 ，薛瑞 丰 ，曹喜 ( 1 浙江树人大学 城建学院， 浙江 杭州 3 1 0 0 1 5 ； 2 内蒙古工业大学 建筑工程学院， 内蒙古 呼和浩特 0 1 0 0 1 5 ) 摘要： 随着海洋经济发展 ， 需要兴建大量海洋和港 口建筑物和和构筑物 ， 大量的土建工程， 混凝土用量可观 ， 如果利用海砂和 海水配制混凝土 ， 代替传统混凝土 ， 可就地取材， 节约工期和成本。 基于以上考虑 ， 通过改变海砂掺量和贝壳含量的方法 ， 研究了 含盐量和贝壳含量对混凝土和易性和强度的影响 ， 研究了海砂海水混凝土的抗渗和抗碳化性能。 结果表明， 随着含盐量的增加， 海砂海水混凝土的坍落度增加 ， 流动性增强， 但黏聚力变差； 随着贝壳含量的增加 ， 海砂海水混凝土的坍落度减小， 保水性变差； 含盐量和贝壳含量的增加， 对海砂海水混凝土强度影响不大 ， 但是与传统混凝土相比， 早期强度有所下降， 下降幅度在 2 0 左右， 随着龄期的增加 ， 最终海砂海水混凝土强度与传统混凝土强度相当； 海砂海水混凝土的抗渗性能和抗碳化性能优于传统混凝土。 关键词： 混凝土； 海砂 ； 海水 ； 强度 ； 和易性 ； 抗渗性能 ； 抗碳化性能 中图分类号 ： T U 5 2 8 0 1 文献标志码： A 文章编号 ： 1 0 0 2 3 5 5 0 ( 2 0 1 5 ) 1 1 0 1 3 7 0 5 P e r f o r ma n c e o f c o n c r e t e wi t h s e a s a n d a n d s e a wa t e r XI NG Li ， X UE Ru i f e n g ， CAO Xi ( 1 C o l l e g e o f Ur b a n C o n s t r u c t i o n， Z h e j i a n g S h u r e n Un i v e r s i t y， Ha n g z h o u 3 1 0 0 1 5， C h i n a ； 2 C o l l e g e o f Ci v i l E n g i n e e ri n g a n d A r c h i t e c t u r e ， I n n e r Mo n g o l i a Un i v e r s i t y o f T e c h n o l o g y， Ho h h o t 0 1 0 0 1 5， Ch i n a ) Abs t r a c t： Wi t h t h e d e v e l o p me nt o f ma rin e e c o n o my， a l o t o f ma r i n e b u i l d i n g s a n d p o r t s t r u c t u r e s n e e d t o b e b u i l t So a mo u n t o f c o n c r e t e i s n e e de d I f the s e s bu i l d i n g s we r e b u i l t by the c o n c r e t e s wi th s e a s a n d an d s e a wa t e r i n s t e a d o f the t r a d i t i o n a l c o n c r e t e s， r a w ma t e ria l s c a n b e o b t a i n e d l o c a l l y a n d ti me a n d c o s t c a n b e s a v e d Ba s e d on the a b o v e c o ns i d e r a t i o n s ， the wo r k a b i l i t y a n d s t r e n g t h we r e s t u d i e d wi th the c h a n g i n g o f the c o n t e n t o f s a l i ni t y a n d s h e l l s ， a n d the i mpe r me a b i l i t y a n d c a r b o n a t i on r e s i s t a n c e we r e a l s o r e s e a r c h e d Th e r e s ul t s s ho w t h a t wi th t h e i n c r e a s e o f s a l i n i t y， t he s l u mp i s i n c r e a s e d a nd the mob i l i t y i s e n h a n c e d， b u t the c o he s i o n i s d e t e r i o r a t e d W i t h the i n c r e a s i n g c o n t e n t o f s h e l l s ， t h e s l u mp i s r e d u c e d， wa t e r r e t e n t i o n i s wo r s e Th e s tre ng th o f c o n c r e t e wi th s e a s a nd and s e a wa t e r i s n o t v a r y wi th the c h a n g i n g o f the c o n t e n t o f t h e s a l i n i t y a nd s he l l s ， b u t the e arl y s t r e n g th h a s de c l i n e d c o mp a r i n g wi t h c o n v e n t i o n a l c o n c r e t e， d r o p p i n g b y a b o u t 2 0 pe r c e n t W i th th e i nc r e a s e o f a g e， th e s tre n g t h o f t wo k i n d s o f c o n c r e t e s i s q u i t e T he i m p e rm e a b i l i t y a n d t he c arb o n a t i o n r e s i s t a n c e o f c o n c r e t e s wi t h s e a s an d a n d s e a wa t e r are b e t t e r t h a n c o n v e n t i o na l c o n c r e t e Ke y wo r ds ： c o n c r e t e ； s e a s a n d； s e a wa t e r ； s t r e n g th ； wo r k a b i l i t y ； p e rm e a b i l i t y； c arb o n i z a t i o n 0 引言 随着海洋经济 的发展 ， 势必要兴建许多海洋和港 口建 筑物和构筑物 ， 大量 的土建工程 ， 混凝土用量可观 ， 如果采 用传统 的混凝 土 ， 需要从 内陆运输大量 的河砂 和淡水 ， 一 方面影响建设 工期 ， 同时增加 建设成本 ， 而且对 于一些距 离内陆比较远的岛屿建设 ， 大 量砂 、 水等混凝 土材料 的运 输也非常困难 ， 于此同时 ， 对于这些海岛或沿海地 区， 有大 量的海砂和海水资源可用 ， 如果可以利用 海砂海水 配制混 凝土 ， 对满足海洋经济发展和海岛国防建设具有非 比寻常 的意义 。 海砂作为建筑用砂存在两面性 。 一方面用海砂取代或 部分取代河砂 ， 可以缓解河砂缺乏现象 ， “ 变废为宝” ， 是利 国利 民的 ； 另一方面 ， 海砂中含盐 ， 对钢筋混凝土有破坏作 收稿 日期 ： 2 0 1 5 0 1 1 2 基 金项 目： 浙江省科技厅面上项 目( 2 0 1 3 C 3 1 1 2 6 ) 用。 钢筋混凝土结构如果必须使用海砂 时 ， 首先 要严格进 行除盐处理 ， 使其达到合格后才能使用 。 但是 ， 由于未经处 理的海砂的价格仅 为河砂 的 1 3 1 4 ， 而按照各 国规 定 对氯离子含量超标的海砂进行淡化处理不仅 费时费力 ， 而 且会导致成本大幅提高 ， 这使得 在某些建筑结构施 工 中， 以公开或隐蔽的方式使用未经处理的海砂 ， 导致建筑物成 为了“ 海砂屋” ， 比较 出名的事件有台湾“ 海砂屋” 事件 。 韩国曾有过滥用海砂 的时期 ， 许多建筑物先后 出现问 题 。 其中震动最大的事件是汉城“ 三丰大厦” 的突然垮坍 ， 2 0人死亡 ， 6 1 5人受伤 ， 主要 原因之一就是 在建造时使 用 了不合格海砂 。 在 日本西部有 8 o N 9 0 的细骨料是采 用海砂 ， 而且存在 没有 用淡水处理 的海砂 ， 导致 钢筋快速 锈蚀 。 这一点在 日 本有关震后房屋倒坍 因素调查 中得到 了证 实 。 在英 国有 1 l 的细骨料是采 用海砂 ， 而在英 国 l 3 7 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 的东南部和南部有 9 0 以上是采用海砂作为细骨料 。 近年来 ， F R P ( fi b e r r e i n f o r c e d p o l y me r ) 复合材料在土 木工程领域得到了越来越多的应用 ， 特别是 2 0 1 1 年 6月 1 日 起开始实施 的 纤维增强复合材料建设工程应用技术规 范 的颁布 ， 推动 了 F R P材料在建设 工程 中的使用 。 与钢 材等建筑材料相 比， F R P复合材料具有轻质 、 高强 、 耐腐蚀 能力强等众 多优点 ， 在 海岛 和沿海建 筑 中若能 采用 F R P 筋、 F R P型材、 海砂、 海水组成的 F R P混凝土结构代替传 统钢筋混凝土结构 ， 便能就地取材 ， 省去运输费用 、 节约淡 水资源 ， 同时可节省钢筋锈蚀等维护费用 。 为早 日推广 F R P海砂海水混凝土结构在工程 中的应 用 ， 研究了含盐量 和贝壳含量对混凝 土和易性和强度的影 响 ， 研究了海砂海水混凝 土的抗渗 和碳化性能 ， 并 与传统 混凝土进行 了比较。 1 海砂海水混凝土力学性能试验 1 1 试 验 材 料 本次试 验粗骨料选用级配 良好 的花 岗岩碎石 ， 最大粒 径 3 1 5 tu r n ， 最小粒 径 5 m m， 含 泥量 0 5 ， 表 观密 度为 2 6 2 0 k g m 。 选用钱江水泥厂 生产 的 P O 4 2 5级水泥 ， 2 8 d抗压强度为 4 6 8 MP a 。 细 骨 料 ： 对 普 通 素 混 凝 土 采 用 普 通 河 砂 ， 含 泥 量 1 5 ， 细度模数 3 1 ， 表观密度为 2 6 1 0 k g m ； 海砂 海水混 凝土采用浙江舟山地区具有区域代表性的海砂， 取样点属 于中国东海海域 ， 采砂地点 为近庆丰码头海域 ， 海砂 中氯 离子 、 硫酸根离子、 贝壳含量 、 含泥量等见表 1 所示 。 普通混凝土选用不含有影响水泥正常凝结 、 硬化物质 的饮用水。 海砂海水混凝土选用舟 山地 区海 水 ， 海 水 中各 组分 的含量见表 2所示。 表 1 海砂中氯离子、 硫酸根离子和总含盐量 表 2海水中氯离子、 硫酸根离子和总含盐量 1 2试块制作 配制 C 3 0 、 C 4 0 、 C 5 0不同强度等级的混凝 土进行试验 研究 ， 配合 比见表 3所示 ， 在每一强度等级 的混凝土中 ， 分 别配制多组不同贝壳含量和含盐量 的海砂海水混凝土试 块 ， 测定混凝土拌合物性能 、 抗压强度技术指标 ， 并与同一 强度等级下的普通混凝土进行比对， 以此来分析含盐量、 贝壳含量对混凝土性能的影 响。 试件尺寸为 1 5 0 mm 1 5 0 m m 1 5 0 m I T l 的标准立方 体试件 ， 在空气 中养护 2 4 h后拆模 ， 拆 模后试件无明显孔 同、 蜂窝。 并移至标准养护箱养护 2 8 d ， ( 养护条件 ： 温度 ( 2 0 2 ) ， 湿 度 9 5 ) 养 护完毕后 混凝 土于空气 中静置 2 d ， 使混凝 土表 面水分 蒸发 ， 混 凝 土达 到 自然 干燥 状态 后 ， 进行后续试验 。 1 38 表 3混凝土的配合比 1 2 1 含盐量对海砂海水混凝土强度的影响 根据普通混凝土 C 3 0 、 C 4 0 、 C 5 0强度等级 的混凝土计 算配合 比， 利用同一批次 的海砂 和海水配制 3种强度混凝 土， 处理海砂 中的贝壳含量至最小 ( 利用方 孔筛除去大部 分贝壳) ， 排除贝壳含量对试验的影响 ， 通过调整海水用量 分别为 0 ， 2 0 、 4 0 、 6 0 、 8 0 、 1 0 0 ， 变化混凝 土 中的总 体含盐量 ， 测试混凝土 的和易性和抗压强 度 ， 以此确定含 盐量对海砂海水混凝土和易性和强度的影响 。 1 2 2 贝壳含量对海砂海水混凝土强度 的影响 把海砂中的贝壳含量处理到最低值 ， 根据普通素混凝 土 C 3 0 、 C 4 0 、 C 5 0强度等级 的混凝 土计算配合 比， 利用同 一 批次 的海砂 配制 3种强度混凝土 ， 在配制 中， 使 用 自来 水 ， 避免海水中大量的盐分 ， 只留海砂 中少量盐 ， 排除含盐 量对混凝土的影响 ， 通过添加 8 2 、 1 0 2 、 1 2 2 、 1 4 2 、 1 6 2 、 1 8 2 的贝壳量 ， 测试 贝壳含 量对混凝土和易性 和 抗压强度的影响。 1 3试验结果分析 1 3 1 海砂海水混凝土和易性 图 1为 3 种强度海砂海水混凝 土随着含盐量的增 加 ， 坍落度的变化， 由图可见， 在保持混凝土基准配合比不变 的情况下 ， 混凝土的坍落度 随着拌合物含盐量 的增高而增 大 ， 保水性随含盐量增 高而变差 ， 造 成这种变化 的原 因可 能是由于海水 比重 大于常规用水 ， 随着海水掺量 的增加 ， 导致拌和水的相对用 量减小 ， 黏聚力下降 ， 导致 和易性变 差 。 图 2为随着贝壳含量 的增 加 ， 3种强度海砂海水 混凝 土坍落度数据 ， 由图可见 随着贝壳含量 的增加 ， 混凝 土 的 坍落度逐渐减小， 保水性变弱， 这是由于贝壳颗粒的回旋 阻力很大 ， 对流动性不利 。 随着海砂 中贝壳含量的增加 ， 海 砂 的含量相对减少 ， 引起混凝土 中有效砂率 减少 ， 使得混 凝土的保水性和和易性变差 。 表4为 3种强度普通素混凝土坍落度数值， 试验混凝 土的坍落度较传统混凝土有下降， 说明有海砂海水的掺入 使得混凝 土的流动性变差。 含盐量对混凝土和易性的影响 要 大于贝壳含量的影 响。 90 8 0 7 0 昌 6 O 诖 鲢5 0 蒌 4 o 3 0 2 0 l 0 含盐量 图 1 含盐量对海砂海水混凝土和易性影晌 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 贝 壳含量 图2贝壳含量对海砂海水混凝土和易性影响 表 4传统混凝土坍落度 1 3 2 海砂海水混凝抗压强度 海砂海水混凝土在研究抗压 强度时所用 的试验方 法 和试件尺寸与普通素混凝土相 同， 立方体 的抗压试件标准 尺寸为 1 5 0 m m 1 5 0 to n i 1 5 0 I I 1 T I 。 抗压 试验采用 型号 为 Y E一 2 0 0 0 C的液 压式压力试 验机 ， 共制作 3 9组试 件 ， 每组 6 个 。 压力试 验机测定压力 值 的相 对误差 ( 精度 ) 不 超过其量程的 1 。 混凝土抗压强度结果 取每组 6个试件 抗压强度 的算术 平均值 ， 精确 到 0 1 MP a 。 当 6个 强度值 中有一个值超过平均值 1 0 时 ， 剔 除该 数据 以剩 下的 5 个值的算术平均值作为最后结果。 如果 5 个值中仍有超过 平均值 1 0 的 ， 则此 组试件无效 。 图 3所示 为不 同含盐 量情况下海砂海水混凝土的 2 8 d 抗压强度 ， 表 5所示为相 同配合 比情况下传统 混凝土 的 2 8 d抗 压强度 ， 从 中可 以 看出 ， 含盐量的变化对 混凝土 2 8 d抗 压强度对低 强度混 凝土没有影响 ， 对高强度混凝土随着含 盐量的增加强度有 所下降 ， 但是海砂海水混凝土强度 比传 统混凝土强度要低 2 4 。 图 4 所示不 同贝壳含量海砂海水混凝 土 2 8 d抗压强 度， 由图可见， 贝壳含量的变化对海砂海水混凝土强度影 o 2 0 4 0 6 0 8 O l o o 含盐 量 图 3 含盐量对海砂海水混凝土强度影响 45 40 35 螽 o 矮 2 5 2 0 1 5 、 _(二 l +C3 o1 f +c 4 0 l l+C5 0f 1 2 2 1 4 2 1 6 2 18 2 贝壳含量 图4贝壳含量对海砂海水混凝土强度影响 表 5 传统混凝土各强度等的立方体 2 8 d抗压强度试 响不明显 ， 但是 由于贝壳 的存在 ， 使得海砂 海水混凝土 强 度 比相同配合 比的传统混凝土强度降低 2 0 左 右。 总之 ， 以海砂海水为原材料配制的混凝土在 2 8 d的抗 压强度与普通素混凝土相 比均有不 同程度 的降低 ， 这可 能 是因为盐分随着原材料掺入混凝土 中， 影响 了水泥的水化 过程 ， 从而对水泥 的水 化产生一定 的抑制作用 ， 这种对水 泥水化的抑制作 用产生的影 响要 比盐分 对混凝土 的早 强 作用效果要大 ， 导致 了混凝土的抗压强度有所 下降。 对 比 中还可 以看出含盐量 和贝壳含量对强度等级 高的混凝土 抗压强度的影 响较大。 2 海砂海水混凝土抗渗和碳化试验 2 1 试 验 材 料 结合混凝土拌合 物和易性能与混凝 土抗压强度 的试 验数据， 考虑混凝土设计坍落度、 原料使用的经济合理性， 选取水灰比为 0 4 9的计算 配合 比来配制 C 4 0的优选海砂 海水混凝土进行抗渗和碳化试验， 其中海水掺量为 5 0 ， 即混凝土拌 和水含 盐量 为 1 3 4 5 mg m L( 其 中含 氯离 子 1 0 3 5 m g m L， 含 硫酸 根离子 0 8 9 m g mL ) ， 贝壳 含量 为 l 2 3 ( 与细骨料总量的质量百分 比) 。 表 6优选海砂海水混凝土配合比 试验测得优选混凝土坍落度 为 6 5 m m， 低于普通素混 凝土坍落度， 但符合配合比设计时初拟设计坍落度， 流动 性 良好 ， 保水性 、 黏聚性 良好 。 优选海砂海水混凝土抗压强度试验如下 ： 表 7 优选海砂海水混凝土抗压强度试验数据 分析优选海砂海水混凝土不 同龄期的抗压强度数据 ， 可发现随着海砂海水混凝土龄期的增长 ， 抗压强度在 2 8 d 龄期后继续增长 ， 到 5 6 d时 已经达到起初此设计配合比所 拟定的 C 4 0等级的强度 ， 之后强度趋于稳定 ， 由此可得 出 ， 用海砂海水配制 的混凝土早期强度增长较慢 ， 后期慢慢增 加至稳定 ， 原因可能是 由于海水 中大量盐分 与水结 晶， 贝 壳对混凝土 中 自由水流 动 的阻隔 ， 减缓 了水 泥 的水 化反 应 ， 所 以造成早期强度增长缓慢。 随着龄期 的增长 ， 水泥反 应充分 ， 最终达到设计 强度。 还需要指 出的是 混凝土 中所 含 的贝壳并没有明显 的影响混凝土强度 的提升 ， 可能是 由 于选用的贝壳掺量均筛选 自粒径 5 m m 以下的贝壳 ， 没有 大粒径和形状不规则的贝壳， 所以产生的薄弱界面不明 显 ， 对抗压强度影响不大。 1 3 9 5 4 3 2 1 =、 嘿 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 2混凝土抗渗性能试验 抗渗试验选用水压力试验法 ， 采用型号为 H S一 4 S型 混凝土渗透仪 ， 所用试件为 圆台体试件 ， 一组 6个 ， 顶 面直 径 1 7 5 m m， 底面直径 1 8 5 1 2 3 2 q ， 高度 1 5 0 mm。 试件成型后 2 4 h拆模 ， 将 两端面水 泥浆膜用 钢丝刷 刷去 ， 在标准养护室养护 2 8 d 。 抗渗试验前一天将圆台体试 件从养护室取 出， 晾干表 面， 然后在其侧 曲面滚涂一层熔 化的石蜡 ， 随 即用千斤 顶 配合装模器将试件压入经烘 箱预热过 ( 3 0 4 0 o C) 的试件 套 中， 待冷却 以后 ， 将试件连 同试件套装 在抗渗仪上 ， 查看 仪器密封情况 ， 确认密封 良好后方可进行试验。 设定 抗 渗 仪 参 数从 0 1 MP a水 压 开始 ， 最 大 水 压 1 0 MP a ， 每隔 8 h增加 0 1 MP a 水压 ， 随时观察试件端 面 的渗水情况。 如果 6个试验试件中有 3 个试件端 面出现渗 水现象 ， 停止试验 ， 记下此时的水压。 在 试验的过程 中， 如 果发现有水从试件 四周渗出 ， 则说 明试件与试件套密封不 紧密 ， 应停止试验 ， 重新密封 ， 再次试验。 2 3 混凝土抗 渗性能试验 结果与分析 混凝土的抗渗等级以每组 6个试件中4个试件未出 现渗水时的最大水压力计算 ， 试验测得优选海水海砂混凝 土与相同配合比下普通素混凝土的抗渗等级见表 8 。 表 8 优选海水海砂混凝土与传统混凝土的抗渗等级 影响混凝土抗 渗性 的因素有 骨料 的最大 粒径 、 水 灰 比、 水泥品种 、 养护方法等。 本次试验是在 以上述条件都相 同的情况下进行的 ， 从表 3的数据我们可 以看到虽然利用 海砂为细骨料 ， 海砂 中所 含的贝壳 由于颗粒形状 不规则 ， 影响颗粒间的合理搭配造成混凝土 中孔隙率有所增加 ， 但 优选海水海砂混凝 土的抗渗性能却还要 略好 于普通素混 凝土 ， 这可能与盐分在混 凝土 中的存在状态有 关 ， 原材料 中的盐分有一半左右被水泥固化 ， 形成对混凝土没有危 害 的结合盐分， 剩余的盐分在混凝土孔隙内结晶， 体积膨胀 ， 填充了混凝土骨料之间的空 隙， 使混凝 土变密实 ， 提高 了 混凝土的抗渗性 。 2 4 海水海砂 混凝土碳化试验 碳化试验采用型号为 C C B一 7 0 B型的混凝土碳化试 验箱 ， 采用 1 5 0 m m1 5 0 m m 1 5 0 mm标准立方体试件 ， 一 组 6块 ， 配制 8组 。 试件在 2 8 d龄期进行碳 化 ， 碳化试 验 的试 件采用 标 准养护。 在试验前 2 d从标准养护室取出。 然后在 6 0温 度下烘干 4 8 h 。 经烘干处理后 的试件 ， 除留下一个或相对 的两个侧面外 ， 其余 表面用熔化的石腊予 以密封 。 在侧面 上顺 长度方 向用铅笔 以 1 0 mm 间距 画出平行线 ， 以预定 碳化深度的测量点 。 把经过 密封划 线 的试件 放入碳 化箱 中， 各试 件经受碳化 的表 面之间留有不少于 5 0 m m 的间 距。 将碳化箱 盖严密封 。 打开 电源 ， 小 心拧开与碳化 箱配 套的二氧化碳 气罐 阀门 ， 慢慢地 向碳 化箱 中注入 二氧化 1 40 碳 ， 观察碳化箱数显箱 内的二氧化碳浓度 ， 微调 二氧化碳 减压器控制充入箱 内二氧化碳 的流量 ， 最终保持箱 内的二 氧化碳浓度在( 2 0 3 ) 。 设定碳化箱箱 内的相对湿度 ， 控 制在 ( 7 0 5 ) 的范 围内。 控 制碳 化 箱 内温 度 为 ( 2 0 5 ) 。 待? 昆 凝 土碳化到 3 、 7 、 1 4 、 2 8 d时， 分别取出各试件 ， 破型 以测定其碳化深度 ， 碳化深度测量精确至 l m m。 2 5 海水海砂混凝土碳化试验结果与分析 通过在标准条件下 ( 即二氧化碳浓度 为 ( 2 0 3 ) ， 温 度为( 2 0 5 ) ， 湿度为( 7 0 5 ) ) 的 6个试 件碳化 2 8 d 的碳化深度平均值来反映混凝土的抗碳化能力 。 以各龄期 计算所得的碳化 深度绘 制碳化时 间与碳化深度 的关 系 曲 线 ， 以表示在该条件下的海水海砂混凝土碳化发展规律 。 龄期 d 图 5 碳化深度与时间关系 图 6碳化 状态 由图 5看出， 优选海砂海水混凝土与普通素混凝土 的 碳化深度都随着碳化时间的增加而增大 ， 在碳化初期普通 素混凝土的抗碳化性能要稍好于优选海砂海水混凝土， 随 着碳化时间的增加 ， 优选海砂海水混凝土 的抗碳化性能最 终略好于普通素混凝土 ， 分析原因为， 碳化初期 ， 优选海砂 海水混凝土水泥水化反应不完全 ， 混凝土 中自由水 相对较 多 ， 空气中的二氧化碳进入混凝土较 为容 易 ， 随着水泥反 应充分 ， 加上优选海砂海水混凝 土中盐分 的结 晶膨胀 ， 混 凝土越来越 密实 ， 孔 隙率越来越小 ， 从 而阻碍 了二 氧化碳 气体 向混凝 土内部的扩散。 优选海砂海水混凝土试块在碳化后 3 、 7 、 l 4 、 2 8 d的混 凝土抗压强度 ， 见表 9 。 表9碳化后海砂海水混凝土强度 由表 9可以看出 ， 优选海砂海水混凝土的抗压 强度 随 着碳化时间的增加在 逐渐上 升 ， 推断混 凝 土 由于碳 化作 用 ， 使得混凝土结构更加密实 ， 但 由于本次试 验是依 照普 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 通混凝土碳化试验的方法试验 的， 由前期 已知海砂海水 混 凝土需要的养护 时间要 比普 通素混凝 土久 ， 在 2 8 d后抗 压强度还在提升 ， 所 以本次海砂海水混凝土碳化后抗压 强 度作 出的结论可能不准确 ， 对 于海砂海水混凝土碳化试验 的方法还需进一步研究 。 3 结论 ( 1 ) 随着海水掺量的增加 ， 即含盐量的增加 ， 混凝土 的 坍落度近似线性增大 ， 流动性变大 ， 黏聚力变差 。 ( 2 ) 随着贝壳掺量的增加 ， 海砂海水混凝土 的坍落度 都逐渐变小 ， 保水 性变 差。 因此 ， 在配 制海砂 海水混凝 土 时 ， 为保证 良好 的和易性能 ， 应适 当增 加砂率和拌 和水用 量 ， 尽量选用贝壳含量较少的海砂作为混凝土原材料 。 ( 3 ) 含盐量的增加 ， 对海砂海水混凝土强度影 响不大 ， 但是与传统混凝土相比 ， 海砂海水混凝土早期强度有所下 降， 下降幅度在 2 0 左右， 随着龄期的增加 ， 最终海砂海水 混凝土强度与传统混凝土强度相 当。 ( 4 ) 贝壳含量对混凝 土的强度有一定 的影 响 ， 但不 显 著 ， 贝壳含量 的增加 ， 混凝土抗压强度有减小的趋势。 相 比 较而言 ， 在相 同条件下 ， 贝壳 含量对混凝土强 度等级高 的 混凝土( 如试验 中 C 5 0海砂海水混凝土 ) 强度影 响要 明显 些， 贝壳的存在使得高等级混凝土强度较传统同等级素混 凝 土强度缩水较大。 ( 5 ) 在利用海砂海水配制混凝土， 应延长混凝土养护 的时间 ， 保证混凝土达到要求强度 ， 此外 ， 海砂在 使用前应 上接第 1 3 6页 表 3湿 喷、 干 喷混凝 土 综合技 术经 济 比较 4结 论 ( 1 ) 根据立井 、 斜井 ( 胶 轮车运输 ) 的不 同工程背 景 ， 将整个湿喷? 昆 凝土工艺分为地面和井下 两个工作 系统 ， 根 据矿井条件不同 ， 设计 了“ 地 面配料 +井下搅 拌和湿喷 ” ， “ 地面配料 、 搅拌 + 井下湿喷” 两种湿 喷混凝 土模式 。 研制 了搅拌运输罐车及螺旋式定量配水输送 车 ， 可满足混凝土 的搅拌和运输 ， 优化 了施工工 艺流程 、 提高 了湿 喷技术在 煤矿应用 的适应性 。 ( 2 ) 湿喷混凝土工艺材料实现 了定量 配合 比， 有效提 高了混凝土匀质性 。 通过大量的现场工业试验及试验室试 验 ， 确定 了最优 配合 比为水 泥： 水： 砂 子： 石子 ： 速凝剂 ： 减 水剂： 水化剂为 1 0 0 ： 4 5 ： 2 0 0 ： 2 0 0 ： 7 ： 1 ： 0 8 。 如果是短距离运 输混凝土至湿喷机 ， 则不需要加水化剂。 ( 3 ) 湿喷混 凝 土 1 d抗 压强 度是 干喷混 凝 土的 5 6 过 5 0 i i ra 筛 ， 筛去 5 0 mm 以上的颗粒。 这样可 以降低贝 壳含量 ， 保证混凝 土性能。 ( 6 ) 优选海砂海水混凝土的抗渗性在相 同条件下要稍 好 于普通素混凝土 ， 这主要是 由于混凝土 中的盐分结晶导 致混凝土孔 隙变小 ， 混凝土变密实 ， 提 高了混凝 土 的抗渗 性能 ， 这对将海砂 海水混凝土运用 于沿海 城市 ， 水利工程 的 目标无疑是有利 的， 因此 ， 本试验 的结果 为海砂海水在 工程建设 中应用提供了实践依据。 ( 7 ) 在与普通素混凝土 3 、 7 、 1 4 、 2 8 d的碳化深度对 比 中， 优选海砂海水混凝土 的抗碳化能力在碳 化初期 略差于 传统混凝土 ， 后期要强于传统混凝土 ， 对此 ， 海砂海水混凝 土需要较长养护龄期的原因可能对试验结果影 响较大 ， 但 根据碳化后期海砂 海水混凝土 的抗碳化性 能依 然强于传 统混凝土 ， 可以推 断 ， 海砂海 水混 凝土的抗碳化 能力要强 过传统混凝 土 ， 海砂海水混凝 土抗碳 化的性 能不仅阻碍二 氧化碳对混凝土的入侵 ， 也会 阻碍其 他对混凝土有害的离 子 ， 物质的入侵 ， 间接 的提高了混凝土的耐久性 ， 在后期与 F R P筋不考虑筋的腐蚀情况下结合使用 ， 更 能发挥 出其性 能的优势。 第一作者： 邢丽( 1 9 7 6一) ， 女 ， 副教授， 博士后 ， 主要从 事钢结构 节点及新型混凝土材料及结构方面的研究。 联系地址 ： 杭州市拱墅 区树人街 8号 浙江树人大学城建 学院 ( 3 1 0 0 1 5 ) 联 系电话 ： 1 3 1 1 6 7 8 8 2 1 6 倍 ， 2 8 d 抗压强度提高了 4 5 7 5 ， 回弹率及作业地点粉 尘浓度都大 幅度下降 ， 生产效率是 干喷法 的 3倍 以上 ， 加 快 了施工进度 。 显著改善作业环境 ， 防止职业病 矽肺病 ( 尘肺病) 的发生。 参 考 文献 ： 1 马忠诚 ， 江斓， 马井雨， 等 喷射混凝土技术及其速凝剂的发展 J 混凝土 ， 2 0 1 1 ( 1 2 ) ： 1 2 6 1 2 8 2 任禹， 成云海， 王贯东， 等 湿喷混凝上力学性能试验分析及高 应力巷道支护应用 J 混凝土 ， 2 0 1 3 ( 3 ) ： 1 2 8 1 3 0 ， 1 3 3 3 3胡林 煤矿井下湿式混凝土喷射机技术的研究与应用 J 煤炭 科学技术， 2 0 0 9 ， 3 7 ( 7 ) ： 9 一l 1 ， 8 2 4 韩斌 ， 王贤来， 文有道， 等 不良岩体巷道的湿喷混凝上支护技 J 中南大学学报 ： 自然科学版 ， 2 0 1 0 ， 4 1 ( 6 ) ： 2 3 8 1 2 3 8 5 5 安徽 理工 大学 一种 矿 用螺 旋 式定 量配 水输 送 车： 中 国， 2 0 1 3 1 0 6 8 1 2 3 4 2 P 2 0 1 4 0 3 2 6 r 6 王贯东 ， 周明， 徐成亮 MY E C O A l t e r a 湿喷机在煤矿井下的应 用 J 煤矿开采 ， 2 0 1 0 ， 1 5 ( 6 ) ： 7 3 7 4 ， 8 2 7 赵 国 金 一 种 矿 井 用 混 凝 土 搅 拌 运 输 罐 车 ： 中 国， 2 0 1 4 2 0 5 1 7 8 6 2 7 P 2 0 1 41 2 2 4 8 马忠诚， 江斓， 马井雨， 等 喷射混凝土技术及其速凝剂的发展 J 混凝土 ， 2 0 1 1 ( 1 2 ) ： 1 2 6 1 2 8 第一作者： 邹成松( 1 9 9 0一) ， 男， 硕士研究生 ， 从事巷道混凝土支 护研究。 联系地址： 安徽省淮南市舜耕中路 1 6 8号 安徽理工大学能源与 安全学院( 2 3 2 0 0 1 ) 联 系电话 ： 1 8 9 6 3 7 7 3 0 3 5 1 41 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m