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文献速读 Constr. Build. Mater.：海水和未脱盐海砂对水泥砂浆水化产物、力学性能和微观结构的影响  题目 题目： Effects of seawater and undesalted sea sand on the hydration products,mechanical properties and microstructures of cement mortar 海水和未脱盐海砂对水泥砂浆水化产物、力学性能和微观结构的影响 关键词 关键词： 硅酸盐水泥；海水；海砂；水化；微观结构；力学性能 来源 出版年份：2021 来源：Construction and Building Materials 课题组：悉尼科技大学土木与环境工程学院Li Wen-gui课题组 研究背景 混凝土是世界使用最广泛的建筑材料之一，其产量逐渐增加。考虑到对混凝土制造的需求和监管限制，淡水和河砂的急剧消耗引起了严重的环境问题。如果在混凝土建筑中使用海水（占地球总水源的96.5%）代替淡水，可以提供一种可持续的方法来保护淡水资源不被过度使用。此外，利用未经脱盐的海砂可以减轻过度使用河砂的负担。虽然高含盐量海水/未水洗海砂因其钢筋腐蚀被禁止用于混凝土施工，但纤维增强聚合物（FRP）已被报道是一种可行的钢筋解决方案。因此，在混凝土施工中，将海水和未脱盐海砂与防腐钢相结合，可能会生产出低成本、高耐久性的混凝土。 研究出发点 现有的研究大多集中在海水和未淡化海砂在混凝土中使用的影响上，研究海水和未淡化海砂共同使用对混凝土性能的影响的研究很少。与淡水相比，海水的化学成分含量较高，普遍认为会影响水泥基复合材料的性能。已经得出结论，海水中大量的化学物质会干扰水泥的凝结和流变性能，也会影响混凝土的力学性能和耐久性。然而，在一些关于海砂对混凝土性能影响的研究得出了不同的结论，有研究发现研究发现海砂可以略微增加混凝土的抗压强度，而其他研究发现海砂对混凝土的抗压强度没有影响，或者降低了混凝土的28天抗压强度。此外，大多数对海水海砂混凝土的研究主要集中在其力学性能的上。然而，海水和海砂对混凝土的影响主要体现在水化相和微观结构的变化。基于此，有必要研究海水和海砂对水泥砂浆水化产物、力学性能和微观结构的影响。 研究内容 本研究的目的是评估海水和未脱盐海砂对水泥基复合材料性能的协同作用，以减少河砂和淡水资源不足的负担。从根本上研究了海水和未盐化海砂对仅含海砂、海水或海水和海砂的硅酸盐水泥砂浆早期水化、力学性能、吸水性、浸出行为和水化产物的影响，研究结果对海水与未脱盐海砂混合胶凝材料的理论研究和实际应用具有一定的指导意义。。结果表明，海砂中的盐分含量可加速水化反应，提高早期抗压强度，而海砂的物理性质对强度发展有不利影响，导致仅使用海砂的水泥砂浆的抗压强度低于使用去离子水和河砂的水泥砂浆。海水的高含盐量使水泥砂浆的水化速度明显加快，可以弥补海砂的副作用，使海水和海砂混合配制的水泥砂浆具有最高的抗压强度。 表1 水泥砂浆实验试样的配合比（单位：g）   图1不同水泥砂浆在28天龄期的微观结构和形态：(a)DR1；(b)DS1；(c)SR1；和(d)SS1  图2不同养护龄期水泥砂浆的抗压强度：(a)DR与DS；(b) DR和SR；(c) DS和SR和(d)SR和SS  图3 不同龄期水泥砂浆的XRD图谱: (a) DR1；(b) DS1；(c) SR1；(d) SS1  图4 水灰比为0.3的水泥砂浆随时间变化的FTIR分析（a）DR1；（b）DS1；（c） SR1；（d）SS1  图5 28天龄期所有砂浆的TG和DSC曲线：（a）DR和DS；（b）DR和SR；（c） DS和SR；（d）SR和SS  图6不同龄期砂浆中氢氧化钙失重率的TG分析：(a) DR与DS；(b) DR和SR；（c）DS和SR；(d) SR和SS 主要结论 （1）在相同的水灰比下，海砂的加入可以略微提高DS的水化速率，降低DS的累积吸水率。海砂的加入增加了DS在水化反应早期的抗压强度，但在养护14天后对DS的抗压强度有不利影响。与DR和DS相比，添加海水制成的SR和SS具有更高的水化率和28天抗压强度，以及更低的累积吸收水含量； （2）海砂的加入主要由于海砂中的氯离子和硫酸盐离子含量而影响水化反应，而海砂的物理性质（如细度模量和等级）比河砂更差，影响固化14天后DS的抗压强度。添加盐含量高于海砂的海水对水化反应的影响更为显著，这弥补了海砂对抗压强度的副作用； （3）海水和海砂中不同的盐离子含量主要解释了砂浆混合物中的物相变化。海水和海砂中的氯离子与氢氧化钙的铝酸三钙和水泥水化产物反应生成Friedel’s/Kuzel’s盐，加速水化反应，优化砂浆微观结构。由于Ca（OH）2到CaCO3的惯例，海水和海砂中的硫酸盐离子产生了更多的钙矾石，并可能产生新的水化产物。 文献链接： https:///10.1016/j.conbuildmat.2021.125229 |
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