中国东南部海水化学成分对水泥-硅酸钠灌浆材料性能发展的影响

《Scientific Reports》：Influence of Southeast China’s seawater chemistry on the performance development of cement-sodium silicate grout

　　

摘要

水泥-硅酸钠（C-S）双浆灌浆料在海底隧道建设中广泛用于围岩加固和防水。然而，其性能对混合比例和环境条件非常敏感。这些材料及其所保护的隧道的长期耐久性尤其受到持续海水浸泡的影响。本研究系统地探讨了来自中国东南部四个主要海域的实际海水化学成分对采用实际工程混合比例制备的C-S灌浆料耐久性的影响。通过分析力学性能、水化产物和微观结构的变化，建立了海水离子组成与材料劣化之间的关联。结果表明，在所有测试的海洋环境中，水灰比为0.6、硅酸钠浓度为34 Baume度（°Bé）的混合比例表现出最佳性能。海水离子渗透深度为1–10 μm时，早期强度和密实度有所提高；而中后期劣化程度则因硫酸根离子（SO₄^2-）浓度的不同而有所差异，这主要是由于硫酸根离子诱导的钙矾石形成所致。通过优化混合比例，可以生成致密的基质，将膨胀性的离子反应产物转化为填充孔隙的物质，从而提高海水环境中的耐久性。这些发现为优化灌浆料配方设计提供了实际指导，以提升海底隧道在多种海洋环境中的长期耐久性。