0 引言

隨著海洋經濟的發展，勢必要興建許多海洋和港口建筑物和構筑物，大量的土建工程，混凝土用量可觀，如果采用傳統的混凝土，需要從內陸運輸大量的河砂和淡水，一方面影響建設工期，同時增加建設成本，而且對于一些距離內陸比較遠的島嶼建設，大量砂、水等混凝土材料的運輸也非常困難，于此同時，對于這些海島或沿海地區，有大量的海砂和海水資源可用，如果可以利用海砂海水配制混凝土，對滿足海洋經濟發展和海島國防建設具有非比尋常的意義。

海砂作為建筑用砂存在兩面性。一方面用海砂取代或部分取代河砂，可以緩解河砂缺乏現象，“變廢為寶”,是利國利民的； 另一方面，海砂中含鹽，對鋼筋混凝土有破壞作用。鋼筋混凝土結構如果必須使用海砂時，首先要嚴格進行除鹽處理，使其達到合格后才能使用。但是，由于未經處理的海砂的價格僅為河砂的 1\ue4d43~1\ue4d44[1],而按照各國規定對氯離子含量超標的海砂進行淡化處理不僅費時費力，而且會導致成本大幅提高，這使得在某些建筑結構施工中，以公開或隱蔽的方式使用未經處理的海砂，導致建筑物成為了“海砂屋”,比較出名的事件有臺灣“海砂屋”事件[2].

韓國曾有過濫用海砂的時期，許多建筑物先后出現問題。其中震動最大的事件是漢城“三豐大廈”的突然垮坍，20 人死亡，615 人受傷[3],主要原因之一就是在建造時使用了不合格海砂。在日本西部有 80%到 90%的細骨料是采用海砂，而且存在沒有用淡水處理的海砂，導致鋼筋快速銹蝕[4].這一點在日本有關震后房屋倒坍因素調查中得到了證實[5].在英國有 11%的細骨料是采用海砂，而在英國的東南部和南部有 90%以上是采用海砂作為細骨料[6].

近年來，FRP（ fiber reinforced polymer） 復合材料在土木工程領域得到了越來越多的應用，特別是 2011 年 6 月 1日起開始實施的《纖維增強復合材料建設工程應用技術規范》的頒布，推動了 FRP 材料在建設工程中的使用。與鋼材等建筑材料相比，FRP 復合材料具有輕質、高強、耐腐蝕能力強等眾多優點，在海島和沿海建筑中若能采用 FRP筋、FRP 型材、海砂、海水組成的 FRP 混凝土結構代替傳統鋼筋混凝土結構，便能就地取材，省去運輸費用、節約淡水資源，同時可節省鋼筋銹蝕等維護費用。為早日推廣 FRP 海砂海水混凝土結構在工程中的應用，研究了含鹽量和貝殼含量對混凝土和易性和強度的影響，研究了海砂海水混凝土的抗滲和碳化性能，并與傳統混凝土進行了比較。

1 海砂海水混凝土力學性能試驗。

1.1 試驗材料。

本次試驗粗骨料選用級配良好的花崗巖碎石，最大粒徑 31.5 mrn,最小粒徑 5 mm,含泥量 0.5%,表觀密度為2 620 kg \ue4d4m3.選用錢江水泥廠生產的 P·O 42.5 級水泥，28 d 抗壓強度為 46.8 MPa.

細骨料： 對普通素混凝土采用普通河砂，含泥量1.5%,細度模數 3.1,表觀密度為 2 610 kg \ue4d4m3; 海砂海水混凝土采用浙江舟山地區具有區域代表性的海砂，取樣點屬于中國東海海域，采砂地點為近慶豐碼頭海域，海砂中氯離子、硫酸根離子、貝殼含量、含泥量等見表 1 所示。

普通混凝土選用不含有影響水泥正常凝結、硬化物質的飲用水。海砂海水混凝土選用舟山地區海水，海水中各組分的含量見表 2 所示。

1.2 試塊制作。

配制 C30、C40、C50 不同強度等級的混凝土進行試驗研究，配合比見表 3 所示，在每一強度等級的混凝土中，分別配制多組不同貝殼含量和含鹽量的海砂海水混凝土試塊，測定混凝土拌合物性能、抗壓強度技術指標，并與同一強度等級下的普通混凝土進行比對，以此來分析含鹽量、貝殼含量對混凝土性能的影響。

試件尺寸為 150 mm ×150 mm ×150 mm 的標準立方體試件，在空氣中養護 24 h 后拆模，拆模后試件無明顯孔洞、蜂窩。并移至標準養護箱養護 28 d,（ 養護條件： 溫度（ 20 ±2） ℃，濕度 95%） 養護完畢后混凝土于空氣中靜置2 d,使混凝土表面水分蒸發，混凝土達到自然干燥狀態后，進行后續試驗。

1.2.1 含鹽量對海砂海水混凝土強度的影響。

根據普通混凝土 C30、C40、C50 強度等級的混凝土計算配合比，利用同一批次的海砂和海水配制 3 種強度混凝土，處理海砂中的貝殼含量至最?。?利用方孔篩除去大部分貝殼） ,排除貝殼含量對試驗的影響，通過調整海水用量分別為 0,20%、40%、60%、80%、100%,變化混凝土中的總體含鹽量，測試混凝土的和易性和抗壓強度，以此確定含鹽量對海砂海水混凝土和易性和強度的影響。

1.2.2 貝殼含量對海砂海水混凝土強度的影響。

把海砂中的貝殼含量處理到最低值，根據普通素混凝土 C30、C40、C50 強度等級的混凝土計算配合比，利用同一批次的海砂配制 3 種強度混凝土，在配制中，使用自來水，避免海水中大量的鹽分，只留海砂中少量鹽，排除含鹽量對混凝土的影響，通過添加 8.2%、10.2%、12.2%、14.2%、16.2%、18.2%的貝殼量，測試貝殼含量對混凝土和易性和抗壓強度的影響。

1.3 試驗結果分析。

1.3.1 海砂海水混凝土和易性。

圖 1 為 3 種強度海砂海水混凝土隨著含鹽量的增加，坍落度的變化，由圖可見，在保持混凝土基準配合比不變的情況下，混凝土的坍落度隨著拌合物含鹽量的增高而增大，保水性隨含鹽量增高而變差，造成這種變化的原因可能是由于海水比重大于常規用水，隨著海水摻量的增加，導致拌和水的相對用量減小，黏聚力下降，導致和易性變差。圖 2 為隨著貝殼含量的增加，3 種強度海砂海水混凝土坍落度數據，由圖可見隨著貝殼含量的增加，混凝土的坍落度逐漸減小，保水性變弱，這是由于貝殼顆粒的回旋阻力很大，對流動性不利。隨著海砂中貝殼含量的增加，海砂的含量相對減少，引起混凝土中有效砂率減少，使得混凝土的保水性和和易性變差。

表 4 為 3 種強度普通素混凝土坍落度數值，試驗混凝土的坍落度較傳統混凝土有下降，說明有海砂海水的摻入使得混凝土的流動性變差。含鹽量對混凝土和易性的影響要大于貝殼含量的影響。