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海工混凝土是海洋工程建设中最基本也是用量最大的材料。由于长期受到海水侵蚀、海浪溅击、海风吹打等物理化学作用,因此对海工混凝土的力学性能及耐久性较普通混凝土有更高的要求,尤其在抗渗性及抗盐类侵蚀方面。本文通过掺加一定量的缓凝剂和掺合料来对硫/铁铝酸盐水泥凝结时间、抗压强度、微观结构等方面性能进行优化,在此基础上制备硫/铁铝酸盐水泥基C40、C50、C60海工混凝土,并研究三种不同拌和或养护方式——淡水拌和-淡水养护、淡水拌和-海水养护、海水拌和-海水养护对混凝土强度发展、抗氯离子渗透性和体积稳定性的影响,并与普通硅酸盐水泥进行对比。通过XRD、SEM、TG-DSC等测试技术对水泥基材料的微观形貌、水化产物组成、硬化浆体界面过渡区等的变化规律进行深入分析。实验结果表明:(1)适量的掺合料MK、FA、Slag单掺或复掺对R·SAC和FAC凝结时间影响不大,但30%以内的FA、Slag均会降低水泥各龄期强度。适量的缓凝剂H3BO3和Na2B4O7·10H2O单掺或与掺合料MK、FA、Slag复掺都能显著延长R·SAC和FAC的凝结时间,但H3BO3的掺入会降低R·SAC的抗压强度。因此,选用Na2B4O7·10H2O作为缓凝剂,对R·SAC、FAC最佳掺量分别为0.35%、0.25%。掺加Na2B4O7·10H2O后,水泥水化过程中诱导期和加速期都会有明显延长;水化早期(24h)放热量减少,后期放热量增加。(2)海水养护R·SAC和FAC混凝土强度随龄期增长而增长,与淡水养护无明显差别,28d、90d龄期强度略有增强。海水拌和R·SAC、FAC和OPC混凝土强度随龄期增长而增长,且增长幅度依次为:OPC>>R·SAC>FAC;相对淡水拌和,海水拌和对混凝土早期强度有一定的促进作用,但会降低后期强度10%左右,对高标号混凝土强度的影响比低标号混凝土影响大。(3)硫/铁铝酸盐水泥水化体系主要组成为AFt、AH3凝胶、C-S-H凝胶、CaCO3和少量未水化的C4A3S—、CaSO4、C2S,并没有发现Ca(OH)2等物相。掺加Na2B4O7·10H2O后,R·SAC试样各龄期AFt生成量略有减少,FAC试样各龄期AFt生成量无明显变化。海水养护时,R·SAC和FAC混凝土水化产物与淡水养护相同,OPC混凝土水化产物中多了Friedel盐(F盐),且随龄期增长而增加。海水拌和时,水化产物中均发现F盐,三种水泥混凝土对氯离子结合能力依次为:OPC>FAC>R·SAC。(4)淡水拌和R·SAC、FAC和OPC空白样(不含掺合料)及C40、C50、C60混凝土(含掺合料)14d抗氯离子渗透性依次为:R·SAC>FAC>OPC,且在28d龄期均有所提高,适量的MK和FA可以改善混凝土的抗氯离子渗透性。海水拌和R·SAC和FAC混凝土抗氯离子渗透性不及淡水拌和混凝土,海水拌和OPC混凝土抗氯离子渗透性与淡水拌和混凝土相当;三种海水拌和C40混凝土28d抗氯离子渗透性大小依次为:OPC>>R·SAC>FAC。(5)R·SAC、FAC和OPC混凝土的收缩率均龄期增长而增大,28d龄期后收缩率基本达到稳定。对于不同水泥,淡水拌和和海水拌和收缩率大小规律一致,依次为:OPC>>FAC>R·SAC;对于不同拌和方式,三种水泥混凝土各龄期收缩率都表现为:空白样(不含掺合料)>海水拌和混凝土(含掺合料)>淡水拌和混凝土(含掺合料),掺加适量的MK和FA可以改善混凝土的体积稳定性,海水拌和则会增大混凝土的收缩率。