0引言

南海人工岛建设、海洋浮动平台建设和地下工程建设等，符合国家战略需求，而淡水是海洋地区非常宝贵的资源。为了满足这类工程建设需求，若对海水进行简单处理后将其用于拌合混凝土，则对远海地区工程建设具有重大意义。海洋环境中存在着大量的侵蚀性离子，如Cl－、SO42－以及Mg2+等，当水泥基材料置于海洋环境下，侵蚀性离子与水化产物产生一系列复杂的物理化学变化，对混凝土的耐久性造成很多负面影响，因此研究产物的转变有助于提高对海洋混凝土工程耐久性的认识。

海水中的氯盐和硫酸盐对水泥基材料的破坏较为严重，国内外针对氯盐、硫酸盐侵蚀下水泥基材料性能的变化研究较多。但是目前的研究多集中在外渗性离子的侵蚀，对于内掺氯盐和硫酸盐与水泥中的产物转变的机理研究较少。氯盐作为常见的无机类早强剂C3A反应生成的水化氯铝酸盐(即Friedel盐，FS)不溶于水，但能够促进C3A水化，反应式见式(1)。C3A+Ca(OH)2+2Cl－+10H2O→C3A·CaCl2·10H2O(FS)+2OH－(1)除此之外，氯盐对C3S的水化也有加速作用由此可知，内掺氯盐可以改变水泥早期水化进程。在水泥基材料内掺入氯盐是研究氯盐侵蚀机理的一个主要方面。

水泥基内的氯离子可以分为两部分:结合氯离子和自由氯离子。结合氯离子又分为化学结合氯离子和物理吸附氯离子。化学结合主要是氯离子会同某些水泥相发生化学反应产生Friedel盐，而物理吸附氯离子是指被吸附在水化产物或者孔壁上的氯离子，主要体现在C-S-H吸附。自由氯离子可以游离在孔溶液中，一般认为只有自由氯离子可以引起钢筋的锈蚀。可以通过结合氯离子与自由氯离子的关系探究氯离子的结合机理据报道，氯盐和水泥胶凝材料内的C3A和活性铝相Al2O3r－均可反应产生Friedel盐，但是这两种反应生成Friedel盐的速度却不相同，这对研究氯盐与水泥水化关系有重要的作用。不同阳离子的氯盐加速水化的作用不同，Pang等通过水化放热研究了CaCl2、NaCl和KCl对水泥水化机理的影响，结果表明，水泥的水化速率随CaCl2浓度的增加呈线性增加，随NaCl和KCl浓度增加呈对数增加。

硫酸盐类早强剂通常是强电解质，能提高水泥浆体中的离子强度。在水泥的水化过程中，硫酸盐溶于水，与水泥发生氢氧化钙反应，生成硫酸钙和氢氧化钠。其中硫酸钙粒度极细，与C3A反应生成水化硫铝酸钙晶体的速度快，反应式见式(2)和式(3)。SO42－+Ca(OH)2→CaSO4+2OH－(2)C3A+CaSO4+32H2O→C3A·3CaSO4·32H2O(钙矾石)(3)水泥基内的高碱环境，可以提高C3A和石膏的溶解度，从而增加水泥中硫铝酸钙的量。水泥熟料内含有多种硫酸盐，对调节水化硬化速度有重要的作用。孙化强等发现不同种类的硫酸盐之间具有协同作用，通过添加不同比例的硫酸盐可以调节水泥净浆的水化硬化。Mota等研究了硫酸盐(Na2SO4)对C3S水化的影响，硫酸根离子可以改变C-S-H的形貌，使其变为发散状而不是自然状态下的收敛状。

综上可知，氯盐和硫酸盐都可以与水泥熟料内的C3A反应，Maes等认为与氯离子相比，硫酸根离子更易与C3A反应，因此当水泥基浸泡在氯盐-硫酸盐复合盐溶液中时，在浸泡前期硫酸盐可以加速氯离子的扩散。耿建等硫酸盐对Friedel盐稳定性的影响发现，硫酸根离子可以使Friedel盐分解，并转换成钙矾石。因此，普遍认为钙矾石在热力学上比Friedel盐更加稳定，但是这只是外渗侵蚀条件下的研究，从内掺氯盐和硫酸盐的角度可以更有效地探究Friedel盐和钙矾石的关系。

本实验通过模拟南海海水相应的阴离子浓度，在水泥基内掺入氯盐和硫酸盐，探究两种侵蚀性产物即Friedel盐和钙矾石的关系。同时，探究氯盐和硫酸盐的侵蚀性产物在水泥浆体内的稳定性及转换条件，可以更加深入地研究氯离子和硫酸根离子在水泥水化过程中的交互作用，为海水制备混凝土提供理论支持。