随着全球城市化建设的迅速发展,混凝土结构被大量地运用。作为混凝土的主要原材料,河砂和淡水每年消耗量达到数十亿吨,造成世界许多地区面临着河砂及淡水资源短缺、河流决堤、河床失稳等与人民大众息息相关的问题。与此同时,由于适合发展的陆地资源逐渐减少,沿海城市填海造地、建设海岛城市的趋势也愈演愈烈。出于对河砂、淡水资源的保护以及海洋工程的建设,人们逐渐把目光转向广袤的海洋资源,开始利用丰富的海水资源和海砂资源来制作水泥基材料。因为利用海水和海砂来制备水泥基材料不仅可以带来显著的经济效益和环保价值,而且还能解决建设远洋岛屿过程中材料运输困难等问题,国内外学者已经对于海水,海砂在水泥基材料当中的应用进行了较为广泛的研究。但大部分学者是运用自制的海水、淡化后的海砂进行试验研究。而针对运用原态的海水、海砂进行制备水泥基产品的研究仍十分匮乏。针对上述研究背景,本硕士研究课题研究了以原态海水(SW)、淡水(TW)、河砂(RS),大陆架海砂(SS)和珊瑚砂(CS)(摘要中海砂包含大陆架海砂和珊瑚砂)为原料,制备了2组相同水灰比的净浆、6组相同水灰比的砂浆以及54组不同水灰比的砂浆进行系统研究。开展了迷你坍落扩展度试验、立方体抗压强度试验、压汞试验(MIP)、SEM扫描试验、XRD分析试验、新拌性能试验、干缩试验等。主要研究工作与结论包括以下四个方面:(1)为研究海水对水化硅酸盐水泥浆体强度、微观结构和水化生成物的影响,制备了淡水净浆和海水净浆两组浆体,并开展了迷你坍落扩展度试验、立方体抗压强度试验、压汞试验、SEM扫描、XRD试验。试验结果表明,海水会降低水化硅酸盐水泥浆体的和易性,但是对于其强度有着明显的提高作用,同时降低了硬化浆体的孔隙率,增加了浆体的密实度。与此同时,海水净浆中还发现了新产物弗里德尔盐(Friedel’s salt)。(2)为研究海水、海砂对水泥基材料的强度和耐久性的影响,制备了一批相同水灰比的海水、海砂砂浆,并进行了迷你坍落扩展度试验,立方体抗压强度试验、压汞试验、SEM扫描、XRD试验以及干缩试验。试验结果表明:加入海水、海砂所制成的砂浆前期强度有所提升,但随着龄期的增长,大陆架海砂砂浆与河砂砂浆逐渐相近,但珊瑚砂则会因为骨料本身的缺陷导致珊瑚砂砂浆强度偏低。而海水类砂浆的抗压强度则一致比淡水类砂浆高。在干缩方面,海水类砂浆的干缩应变较淡水砂浆高,而在拌合水相同的情况下,不同骨料的干缩应变数值大小依次为:珊瑚砂砂浆>大陆架海砂砂浆>河砂砂浆。在微观结构方面,海水的使用能改善砂浆的孔隙结构,使砂浆更加的密实。而在拌合水相同的情况下,在淡水砂浆中,大陆架海砂和珊瑚砂的使用有效地降低了砂浆的孔径峰值,改善孔隙结构。在海水砂浆中,三种不同骨料的砂浆孔隙结构相近。河砂和珊瑚砂与浆体的连接界面对比大陆架海砂会更为紧密,但珊瑚砂砂浆在受压时容易出现骨料开裂的情况。用海水、大陆架海砂、珊瑚砂所制备的砂浆中均发现了弗里德尔盐(Friedel’s salt)。(3)通过新拌性能试验(迷你坍落扩展度试验、迷你V型漏斗试验、筛析试验、石棒粘附试验)和立方体抗压试验,探讨水灰比、拌合水种类、骨料种类对砂浆拌合物新拌性能和力学性能的影响。试验结果表明:水灰比增大时,各组砂浆的静态流动性能和动态流动性能均得到提高,内聚性能下降,粘附性能先提高后下降。海水的使用会降低砂浆的静态流动性能和动态流动性能,但能提高砂浆的内聚性能和粘附性能。在拌合水相同的情况下,对比河砂砂浆,大陆架海砂砂浆的静态流动性能和动态流动性能均下降,内聚性能和粘附性能均得到提高,而珊瑚砂砂浆的静态流动性能、动态流动性能以及粘附性能均下降,内聚性能得到提高。整体上来说,对海水、海砂砂浆新拌性能的影响大小为:水灰比>拌合水种类>骨料种类。另一方面,随着水灰比的增加,各类砂浆的抗压强度均呈现先提高后降低的趋势,而海水砂浆在低水灰比下由于较差的工作性能导致强度比淡水砂浆低,但在高水灰比下则表现出比淡水砂浆高。在拌合水种类相同的情况下,在低水灰比中,不同骨料砂浆的强度按大小排序依次为:河砂砂浆>大陆架海砂砂浆>珊瑚砂砂浆,在高水灰比中则是:大陆架海砂砂浆>河砂砂浆>珊瑚砂砂浆。(4)采用湿测法测定新拌砂浆的堆积密实度,探究海水、海砂对新拌砂浆堆积密实度和固体总比表面积的影响。并计算了各组砂浆的水膜厚度,采用回归分析的方法,评估其对海水、海砂砂浆拌合物的影响。研究结果表明:海水与海砂的使用使砂浆的堆积密实度均呈现出一定程度的下降。对于水膜厚度,随着水灰比的增大,水膜厚度逐步增大,随着海水与海砂的使用,水膜厚度均下降。同时,基于数值模型,量化分析了水膜厚度、拌合水种类、骨料种类对砂浆新拌性能的综合影响,证明了水膜厚度、拌合水种类、骨料种类是影响海水、海砂砂浆新拌性能的关键因素。