纤维增强珊瑚混凝土的力学性能研究及破坏形态分析

珊瑚骨料混凝土的制备及其基本性能研究珊瑚骨料混凝土的制备及其基本性能研究珊瑚是一种珍贵的海洋生物，它们生活在热带和亚热带海域的珊瑚礁中，是海洋生态系统中不可或缺的一部分。

然而，由于全球气候变化和人类活动的影响，珊瑚礁正面临着严重的退化和破坏。

这就引发了研究人员的关注，希望能够利用珊瑚资源，并为其保护和恢复做出贡献。

混凝土是建筑业中广泛使用的一种材料，它的强度和耐久性使其成为建筑结构的首选材料。

然而，传统的混凝土在制备过程中需要大量的水泥，而水泥生产过程会释放大量的二氧化碳，对环境造成严重影响。

因此，寻找一种可替代水泥的材料，成为了混凝土领域研究的热点之一。

珊瑚骨料是一种新型的可替代水泥的材料，其具有天然的优势。

首先，珊瑚骨料具有良好的力学性能，可以增加混凝土的强度和耐久性。

其次，珊瑚骨料可以有效地减少水泥的使用量，从而减少二氧化碳的排放。

最重要的是，珊瑚骨料的使用有助于保护和恢复珊瑚礁，推动珊瑚保护工作的进展。

珊瑚骨料混凝土的制备可以按照传统混凝土的方法进行。

首先，将珊瑚骨料进行粉碎和筛分，以得到所需的粒径分布。

然后，将珊瑚骨料与水泥、沙子和水混合，在适当的比例下进行拌和，得到混凝土砂浆。

最后，将混凝土砂浆浇注到模具中，进行养护，待其达到所需的强度后，即可使用。

为了研究珊瑚骨料混凝土的基本性能，我们进行了一系列试验。

首先，我们测试了不同比例珊瑚骨料的混凝土的力学性能，包括抗压强度、抗拉强度和抗折强度。

结果显示，随着珊瑚骨料比例的增加，混凝土的强度逐渐增加，但增长趋势逐渐减缓。

这说明适度添加珊瑚骨料可以有效提高混凝土的强度。

其次，我们还对珊瑚骨料混凝土的耐久性进行了研究，包括抗硫酸盐侵蚀性、抗冻融性和抗碳化性。

实验结果表明，添加珊瑚骨料可以改善混凝土的耐久性能，提升其抗硫酸盐侵蚀性和抗冻融性。

然而，珊瑚骨料混凝土在抗碳化性方面稍逊于传统混凝土。

因此，在工程应用中，需要根据具体要求和环境条件进行选择和调整。

剑麻纤维增强珊瑚混凝土力学性能试验研究王磊;刘存鹏;熊祖菁【摘要】为研究不同剑麻纤维掺量下珊瑚混凝土力学性能的变化规律,通过对剑麻纤维增强珊瑚混凝土的立方体抗压强度、劈裂抗拉强度、抗折强度及其微观结构进行试验研究,确定剑麻纤维的最佳添加量,为进一步研究剑麻纤维增强珊瑚混凝土其它性能及应用提供参考.试验结果表明,剑麻纤维的掺入对珊瑚混凝土立方体抗压强度的影响很小,掺量3 ～ 4.5 kg/m3的剑麻纤维可以显著提高珊瑚混凝土的抗折强度及劈裂抗拉强度,剑麻纤维的掺入可以改善珊瑚混凝土的脆性,使其破坏时表现出良好的延性.【期刊名称】《河南理工大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2014(033)006【总页数】5页(P826-830)【关键词】剑麻纤维;珊瑚混凝土;力学性能;微观结构【作者】王磊;刘存鹏;熊祖菁【作者单位】桂林理工大学广西矿冶与环境科学实验中心,广西桂林541004;桂林理工大学土木与建筑工程学院,广西桂林541004;广西建筑新能源与节能重点实验室,广西桂林541004;桂林理工大学土木与建筑工程学院,广西桂林541004;桂林理工大学土木与建筑工程学院,广西桂林541004【正文语种】中文【中图分类】TU528.572随着我国经济快速发展，大陆土地资源越来越紧缺，人们对海岛的开发与建设势在必行.但是岛上建设常常遇到一些问题：大多数岛一般远离大陆，交通不便，岛上资源有限，如果在岛上建造建筑物必须考虑施工成本和建筑材料来源问题，其中混凝土粗骨料用量大，岛上很缺乏，如果从内地运输，成本很高.因此，节省建设成本以及解决粗骨料来源问题在海岛建设中就显得非常重要.珊瑚混凝土是指用珊瑚作为粗骨料或者细骨料拌制的混凝土[1],在不破坏当地生态环境的前提下，取材岛礁，用珊瑚礁代替碎石，用海水代替淡水，配置海水拌养的珊瑚混凝土对于海岛民用工程与军用工程都有重要的意义.自20世纪60年代中期以来，通过掺入纤维提高其性能是混凝土热点研究方向之一，采用的纤维大多为人工纤维或矿物纤维[2-4]，但这两种纤维不具备绿色、环保、经济等特点，国内外开始研究用植物纤维代替人工纤维与矿物纤维掺入混凝土中.剑麻纤维属于众多植物纤维中的一种, 为常见的龙舌兰属植物, 它是多年生叶纤维作物, 也是当今世界用量最大, 范围最广的一种硬质纤维，在我国主要分布于雷州半岛与广西部分地区[5].剑麻纤维伸长率较小、强度较高，具有质地坚韧、耐腐蚀、耐酸碱等多种优点，另外，其独特的维管束中空结构，可更好地缓解应力集中[6].目前，对珊瑚混凝土的相关性能研究较少，本文通过对剑麻纤维增强珊瑚混凝土的力学性能、微观结构进行研究，为进一步研究剑麻纤维增强珊瑚混凝土的其他性能和应用提供参考.1.1 试验原材料及配合比水泥采用广西生产的海螺牌P·O 42.5 级水泥；砂采用普通天然河沙；拌合水为海水；粗骨料为级配良好的珊瑚礁，如图1所示，其1 h吸水率为17.8%，筒压强度为2.01 MPa；剑麻纤维是广西龙州强力麻业有限公司生产的剑麻成品,剪成15 mm左右的短纤维，如图2所示.配合比参照JGJ 51—2002《轻骨料混凝土技术规程》中松散体积法选取参数，珊瑚混凝土的设计强度等级为C30，剑麻纤维的掺入量为0，1.5，3.0，4.5，6.0kg/m3，试验配合比如表1 所示.1.2 试件制作与试验过程珊瑚混凝土采用强制式搅拌机搅拌，加料前将成团较大的剑麻纤维撕开，按石子、砂、剑麻纤维的加料顺序加料，先干拌3～5 min，再加1/2用水量湿拌1 min,最后加入水泥以及另外1/2用水量湿拌2 min.分析原因，一方面剑麻是一种丝状纤维，为了避免其加水后在混凝土中成团，确保其均匀性，将剑麻纤维放在加水前添加，如此在无水条件下，粗集料可以将成团的剑麻打散；另一方面，珊瑚骨料具有多孔、吸水率大的特点，但搅拌过程中，珊瑚骨料不能完全吸收预湿1 h的吸水量，在水泥加入之前先加入水，待珊瑚骨料有一定的吸水预湿后再加入水泥，既可以避免珊瑚混凝土在搅拌过程中出现分层离析现象，又能提高珊瑚混凝土的工作性能. 混凝土的力学性能试验参照GB/T50081—2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》进行.对28 d龄期试块分别进行立方体抗压强度、劈裂抗拉强度、抗折强度及微观结构的研究.剑麻纤维增强珊瑚混凝土的立方体抗压强度、抗折强度、劈裂抗拉强度见表2.2.1 立方体抗压强度珊瑚混凝土与普通混凝土的抗压强度增幅随剑麻纤维掺量的变化如图3所示.从图3可以看出，珊瑚混凝土的抗压强度随着剑麻掺量的增加呈现先升高后降低的趋势，但幅度较小，当纤维掺量为4.5 kg/m3时，其抗压强度达到最大值，增幅为1.9%，随着纤维掺量的继续增加，其抗压强度呈下降趋势.对剑麻纤维影响混凝土强度机理进行初步分析.剑麻纤维对混凝土的影响主要有两方面:一方面可以有效抑制细微裂缝发展，提高混凝土强度；另一方面会增加试块中的孔隙，形成混凝土破坏的薄弱环节[8].当剑麻纤维掺量为0～4.5 kg/m3时，增强因素大于损强因素，珊瑚混凝土抗压强度有所增加.当剑麻纤维掺量继续增加，损强因素大于增强因素，过多的剑麻纤维在一定量的混凝土中不能充分分散，混凝土的工作性下降，成团或者打结的剑麻纤维会形成混凝土的薄弱界面，内部孔隙与缺陷增多，对抗压强度的进一步提高不利.剑麻纤维的掺入对普通混凝土立方体抗压强度的增强效果比较明显.分析原因，文献[9]研究表明，珊瑚混凝土所配强度较高时(大约25 MPa以上)会出现骨料破坏，本试验珊瑚混凝土的设计强度等级为C30，由于珊瑚骨料自身强度低、表面粗糙，珊瑚-砂浆界面黏结好，因此，其破坏形式不同于普通混凝土，而是如图4 所示的贯穿珊瑚的直裂式破坏，纤维在混凝土中增强的是水泥砂浆的强度，骨料强度并未改变，所以通过掺入剑麻纤维提高珊瑚混凝土的抗压强度效果并不明显；而普通混凝土的粗骨料强度较高，在荷载作用下，裂纹往往首先产生于较薄弱的砂浆和砂浆-骨料结合面，通过掺入剑麻纤维提高了砂浆强度，进一步提高了普通混凝土的抗压强度.2.2 抗折强度珊瑚混凝土与普通混凝土的抗折强度增幅随剑麻纤维掺量的变化如图5所示.从图5可以看出，纤维掺量为1.5 kg/m3时，普通混凝土与珊瑚混凝土的抗折强度均高于未掺入纤维试块的抗折强度，增幅分别为15%和19.5%.纤维掺量为3kg/m3时，普通混凝土抗折强度增幅变化很小，为15.6%，而珊瑚混凝土的抗折强度增幅继续增大，达到48.5%.纤维掺量为4.5 kg/m3时，普通混凝土与珊瑚混凝土的抗折强度增幅均有所下降，分别为14.5%和43.4%.当剑麻纤维掺量为6kg/m3时，两者的抗折强度下降趋势明显.一定范围内掺入剑麻纤维有利于提高两者的抗折强度，这是因为合适掺量的剑麻纤维延缓受折试块内原有细微裂缝的扩展并抑制新裂缝的生成，起到阻裂作用.剑麻纤维掺量为1.5～3.0 kg/m3的普通混凝土抗折强度达到最大值，而珊瑚混凝土抗折强度则在剑麻纤维掺量为3.0～4.5 kg/m3时达到最大值.这是因为建筑材料珊瑚骨料不同于碎石粗骨料，其特殊形状要求更多水泥石包裹珊瑚骨料以便得到较好的施工性能[10].剑麻纤维达到相同分布密度时，珊瑚混凝土的水泥砂浆比例较大，分散在其中的剑麻纤维也相应增多.正因为珊瑚混凝土可以与更多的纤维协同受力，所以剑麻纤维对珊瑚混凝土抗折强度的影响更为显著.2.3 劈裂抗拉强度由表2可知，当掺入3.0，4.5 kg/m3剑麻纤维时, 珊瑚混凝土的劈裂抗拉强度比素珊瑚混凝土分别提高16%和16.9%, 这说明当掺入3.0～4.5 kg/m3剑麻纤维时，珊瑚混凝土的劈裂抗拉强度达到最大值.珊瑚混凝土的压折比与压拉比随着剑麻掺量增加的变化趋势相似，均呈现出先减小后增加的趋势，在剑麻纤维掺量为3.0～4.5 kg/m3时两者达到最小值.由此可见，掺量为3.0～4.5 kg/m3的剑麻纤维可以有效改善珊瑚混凝土的抗变形性能.未掺加剑麻纤维的珊瑚混凝土的初裂状态和极限状态几乎是同时发生的，试件一开裂即断，如图6所示.掺入一定量的剑麻纤维的试件在发生初裂后，试件还能继续承受一定的荷载才达到极限状态，在试件达到极限荷载破坏时，可以看到试件上存在明显的裂缝、剑麻纤维横跨裂缝两侧，试件裂而不断，破坏类型具有一定的延性，如图7所示.针对剑麻纤维增强珊瑚混凝土微观结构的特点，采用扫描电镜重点观察了剑麻纤维增强珊瑚混凝土中珊瑚骨料-浆体、剑麻纤维-浆体两类界面过渡区形貌与微观结构特征.3.1 珊瑚骨料-浆体界面过渡区利用SEM观察剑麻纤维增强珊瑚混凝土中的珊瑚骨料-浆体界面过渡区，见图8与图9，左边部分为珊瑚骨料，右边为水泥浆体.通过观察图8与图9均可观察到清晰的珊瑚骨料-水泥浆体界面过渡区.从图8放大950倍的电镜照片中，可以清楚地看到珊瑚骨料内部多孔的微观结构，正是这种多孔结构使得珊瑚骨料表面粗糙、吸水率较大；珊瑚骨料不仅内部多孔，其表面也呈现出高低起伏状不平整的表面，在珊瑚混凝土硬化之前，水泥浆体会进入珊瑚骨料表面地势较低的部分，填补这些空洞，以至于强化了珊瑚骨料与水泥浆体的界面啮合作用，使得珊瑚骨料-水泥浆体的界面黏结力较普通骨料-水泥浆体的界面黏结力大.从图9放大5 000倍的电镜照片中，在骨料-浆体处很难发现结晶完好的六方板状 Ca(OH)2 晶体存在.因为珊瑚骨料由于其多孔结构具有吸水和供水作用——吸水作用使珊瑚骨料附近处于局部低水灰比的状态,不利于Ca(OH)2 晶体的发育，减少珊瑚混凝土的薄弱部分；供水作用使珊瑚骨料附近的水泥在后期能充分水化，进一步增加了珊瑚骨料表面附近水泥石的密实度.3.2 珊瑚骨料-浆体界面过渡区利用 SEM 观察了剑麻纤维增强珊瑚混凝土的纤维-浆体界面过渡区，如图10所示. 观察图10可以发现，剑麻纤维-浆体界面区中剑麻纤维与硬化水泥浆体之间的间隙很小，结合比较紧密.分析原因，剑麻纤维具有亲水性与吸湿性[11]，因此纤维-浆体界面区具有较浆体小的水灰比，Ca(OH)2 晶体在生长过程中，将受到限制，不易于在纤维表面定向排列，有利于C—S—H凝胶与纤维表面的接触，提高其黏结力.通过对剑麻纤维增强珊瑚混凝土力学性能进行测试发现，随着剑麻纤维掺量的增加，其立方体抗压强度、抗折强度及劈裂抗拉强度的变化趋势大相径庭，均呈现出先增大后减小的趋势.强度等级为C30的珊瑚混凝土破坏形态表现为骨料破坏.剑麻纤维的掺入对珊瑚混凝土立方体抗压强度影响很小，但可以显著改善其抗折强度与劈裂抗拉强度，使其破坏类型具有一定的延性，最佳掺量为3.0～4.5 kg/m3.通过对剑麻纤维增强珊瑚混凝土微观结构分析可知，其骨料-浆体界面过渡区与纤维-浆体界面过渡区的黏结情况良好，使剑麻纤维增强珊瑚混凝土成为一种整体性能优良的复合材料.E-mail：****************【相关文献】[1] 王磊，赵艳林，吕海波.珊瑚骨料混凝土的基础性能及研究应用前景[J].混凝土，2012(2):99-113.[2] 刘博.高性能纤维混凝土力学性能试验研究[D].西安：长安大学，2012.[3] 袁健松，庞育阳，尤培波.低掺量钢纤维混凝土静压弹性模量影响因素[J].人民黄河，2013,35(8):134-136.[4] 姜袁，郝景文，戚永乐.钢纤维混凝土应变速率敏感性及本构模型研究[J].新型建筑材料，2010(2)：5-8.[5] 高洪. 剑麻的性能及应用[J].山东纺织科技，2010(3):44-45.[6] 贾哲,姜波,程光旭，等.纤维增强水泥基复合材料研究进展[J].混凝土，2007(8):65-68.[7] 包惠明,覃峰，余文成，等.剑麻纤维混凝土力学性能试验研究[J].人民长江,2008,39(13)：88-91.[8] 包惠明，孟汉卿.剑麻纤维混凝土力学性能试验研究[J].混凝土，2011(3):63-66.[9] 韩超.海水拌养珊瑚混凝土基本力学性能试验研究[D].南宁：广西大学，2011.[10] 邵永健.轻骨料混凝土材料的强度指标及其统计参数[J].工业建筑,2007，37(8)：82-85.[11] 梁小波,杨桂成,曾汉民.剑麻纤维增强复合材料的研究进展[J].材料导报，2005，19(2)：63-66.。

186㊀㊀Industrial Construction Vol.51,No.2,2021工业建筑㊀2021年第51卷第2期海水珊瑚骨料混凝土耐久性研究现状∗韩宇栋1㊀丁小平1㊀郝挺宇1㊀郭㊀东2㊀侯东伟3(1.中冶建筑研究总院有限公司,北京㊀100088;2.海军工程设计研究院,北京㊀100070;3.上海交通大学土木工程系,上海㊀200240)㊀㊀摘㊀要:海水珊瑚骨料混凝土是就地取材进行海洋岛礁建设的主要建筑材料,也是海洋国家的研究热点㊂基于珊瑚骨料混凝土全生命周期的阶段划分法,总结了海水盐分对水泥水化的影响,提出了珊瑚骨料-水泥基体两层次传输机制,综述了矿物腐蚀的主要机理和缓解作用下的损伤和破坏过程,讨论了现有研究不足,展望未来研究重点,为海水珊瑚骨料混凝土耐久性问题的进一步研究提供参考㊂㊀㊀关键词:珊瑚骨料;海水;混凝土;耐久性㊀㊀DOI :10.13204/j.gyjzG20042507CURRENT STATUS OF RESEARCH ON DURABILITY OF SEAWATER-CORAL AGGREGATE CONCRETEHAN Yudong 1㊀DING Xiaoping 1㊀HAO Tingyu 1㊀GUO Dong 2㊀HOU Dongwei 3(1.Central Research Institute of Building and Construction Co.,Ltd.,MCC Group,Beijing 100088,China;2.Engineering Design &Research Bureau of the Navy,Beijing 100070,China;3.Department of Civil Engineering,Shanghai Jiao Tong University,Shanghai 200240,China)Abstract :Seawater-coral aggregate concrete has become a new type of building material for constructions in islands andreefs,supporting the development of ocean exploration in China.Based on the stage divisions of whole life cycle ofseawater-coral aggregate concrete structures,the influences of salinity in seawater on early-age hydration of cement were summarized.A concept of two-level transmission routes through coral aggregate and cement matrix respectively was proposed.The main mechanism of mineral corrosion and the damage and destruction process under mitigation werereviewed.Main gaps and suggested key issues were expected to be valuable for future researches on the durability problemof seawater-coral aggregate concrete.Keywords :coral reef aggregate;seawater;concrete;durability∗国家重点研发计划课题(2016YFC0701003);国家自然科学基金(51479113);海口市国家海洋经济创新发展示范城市建设课题(HHCL201814);中冶建筑研究总院有限公司重大课题(YCK2017Ky01)㊂第一作者:韩宇栋,男,1986年出生,高级工程师㊂通信作者:侯东伟,男,1981年出生,博士,讲师,Houdw@㊂收稿日期:2020-06-13㊀㊀在特殊与极端环境下进行工程建设时,通过就地取材实现本地化建造是一种优选策略,具有效率高㊁成本低㊁适应性强等优点,同时也可控制取得较小的生态负荷与环境影响㊂在远海岛礁,取用海水和珊瑚礁沙石作为混凝土的主要原材料,建造军事防卫与生活基础设施,既有利于加快岛礁建设速度,巩固国防,又可以降低材料㊁运输与人工等综合成本,因此成为海洋国家竞相研究的热点㊂利用珊瑚礁制备混凝土较早可追溯至二战期间,当时美国和日本在夏威夷岛㊁中途岛等太平洋岛屿上,都采用了珊瑚礁建造机场㊁道路及军事设施等,并一直沿用至今[1]㊂美国陆军工程部队㊁海军设备工程司令部和空军土木工程师支持局联合出版的‘统一设施标准 热带地区工程“[2]指出:如果常规骨料短缺,可以使用珊瑚骨料作为混凝土骨料,但是为了保证混凝土的质量,珊糊骨料应提前冲洗干净且减少含盐量,避免钢筋锈蚀㊂美国学者最早开始珊瑚混凝土相关研究㊂Howdyshell 在20世纪70年代指出:钢筋混凝土使用珊瑚碎屑作为粗骨料是可行的,但是要注意钢筋的防锈处理,而且混凝土保护层厚度需符合要求[3]㊂Ehlert 实地考察了太平洋比基尼岛上的珊瑚混凝土建筑物,总结了影响珊瑚混凝土结构耐久性的主要因素是盐分㊁混凝土保护层的厚度和结构物表面的裂隙大小[4]㊂印度学者Arumugam 对珊瑚混凝土的配合比和强度发展的研究发现,珊瑚混凝土早期强度增长比普通混凝土快,后期强度增长速度逐渐放缓[5]㊂珊瑚混凝土的强度低于相同配比的普通混凝土,但耐久性能相差无几㊂日本也对珊瑚混凝土研究较早㊂‘环太平洋区域珊瑚骨料混凝土强度及耐久性研究“中提出:当骨料的强度低于水泥浆体强度时,珊瑚混凝土强度主要由骨料强度决定;当骨料强度高于水泥浆体强度时,骨料强度对珊瑚混凝土强度没有影响[6]㊂Tehada研究了珊瑚混凝土中钢筋锈蚀和氯离子扩散问题,发现珊瑚混凝土中氯离子总含量远高于普通混凝土,相应的氯离子扩散速度较低[7]㊂近些年,国内也对海水珊瑚骨料混凝土开展了较为广泛的研究,主要集中在力学性能㊁结构性能和耐久性能等几个方面㊂陈兆林等在1991年研究了珊瑚颗粒粒径分布及其对强度的影响,认为珊瑚礁骨料混凝土早期强度增加迅速,但是长期强度增加缓慢[8]㊂卢博等通过对海水珊瑚混凝土的超声波速㊁抗压强度㊁显微结构㊁腐蚀浸泡特征等性能的研究,发现采用抗硫酸盐水泥优于普通硅酸盐水泥和矿渣水泥,且不可使用火山灰水泥[9]㊂梁元博等归纳了氯离子和硫酸盐腐蚀的特征,认为氯离子可与氢氧化钙作用导致氢氧化钙溶解,而硫酸盐侵蚀是珊瑚骨料混凝土性能劣化的主要原因[10]㊂余红发等研究了海水珊瑚混凝土中氯离子扩散特征,发现在相同的暴露时间下,表面自由氯离子含量随时间呈指数增加,表观氯离子扩散系数随时间呈幂函数型递减;海水珊瑚混凝土离子扩散速率远低于普通混凝土[11-12]㊂综合目前研究现状,对海水珊瑚骨料混凝土耐久性问题的探索还不够深入,没有形成系统性㊂但总体上说,与普通混凝土相比,海水珊瑚骨料混凝土的耐久性主要受两方面影响:一方面是海水的作用,由于在原材料组分中引入大量海水盐离子,对水泥水化过程㊁水化产物㊁微观结构及后期性能产生潜在影响;同时在海工环境中,海水多离子复杂体系对混凝土产生腐蚀作用,相关的机理研究尚不充分㊂采用海水作为原材料制备的珊瑚混凝土,其内部离子环境具有特殊性,因此海水中侵蚀介质的传输过程与常规情况不同,需要进一步研究㊂另一方面,珊瑚砂作为CaCO3基多孔骨料,对混凝土的强度和耐久性影响显著㊂珊瑚骨料在混凝土中体积分数大,其强度是决定珊瑚混凝土力学性能的关键因素㊂多孔珊瑚骨料的吸水㊁返水效果,影响水泥水化进程;同时多孔性对混凝土的介质传输过程具有决定性影响㊂对于海水珊瑚骨料混凝土的耐久性研究,主要内容包括构成其全寿命周期的主要关键过程及其对应的物理㊁化学机理,如图1所示,具体包括成型期的水泥水化和微观结构形成机制㊁服役期的多离子溶液传输规律㊁衰退期的矿物腐蚀机理㊁破坏期的材料损伤累积机制和终止期的结构劣化机制等㊂目前,关于珊瑚骨料混凝土的技术标准尚未建立㊂从耐久性角度,安全使用期建议以材料显著损伤而结构尚未破坏为控制基准,对钢筋混凝土而言则以钢筋开始锈蚀而保护层尚未大面积剥落为准㊂图1㊀海水珊瑚混凝土全寿命周期过程及其对应的关键问题Fig.1㊀Control stages and corresponding key issues in the whole life cycle of seawater-coral aggregate concrete1㊀原材料性能1.1㊀海㊀水海水是多种盐的高浓度复合溶液,其成分在不同海域中变化较大㊂某热带海域海水主要成分及含量如表1所示㊂表1㊀某热带海域海水主要离子成分浓度Table1㊀Concentration of main chemical ions inseawater samples of tropical sea mg/L阳离子阴离子Na+㊁K+Ca2+Mg2+Cl-SO2-4CO32-HCO-3 12181345141621600248220103㊀㊀从测试结果看,海水中主要的阳离子包括Na+㊁K+㊁Ca2+㊁Mg2+等,浓度很高㊂高浓度的阴离子主要包括Cl-和SO2-4㊂一般来说,这些离子的存在都会对水泥的水化过程产生影响,并对混凝土产生腐蚀和溶蚀作用㊂当混凝土处于海水溶液环境时,Ca2+可以抑制水泥水化产物的溶解趋势,而其他离子一般会提高其溶解度[13],造成水泥石的溶蚀㊂其中, Cl-㊁SO2-4㊁Mg2+在水泥水化期加快水泥反应进程,而在混凝土进入硬化后,则破坏作用比较显著㊂1.2㊀珊瑚骨料用作混凝土骨料的珊瑚砂石为珊瑚礁碎屑㊂珊瑚礁是一种特殊的岩石,是由造礁石珊瑚群体死亡后的遗骸经漫长的地质作用演化而成,其主要矿物成分为方解石和文石,化学成分为碳酸钙,且碳酸钙质量分数高达96%以上㊂珊瑚砂石轻质多孔,但其海水珊瑚骨料混凝土耐久性研究现状 韩宇栋,等187㊀质地㊁孔隙特性的地域变异性较大,某岛礁典型的破碎珊瑚骨料表观密度约为1800kg/m3,堆积密度在900kg/m3左右,孔隙率接近50%㊂2㊀水泥水化采用海水和珊瑚骨料制备混凝土时,水泥的凝结硬化和微观结构与常规混凝土不同,对水化矿物的稳定性和后期的耐久性能有重要影响㊂2.1㊀海水离子的影响珊瑚混凝土中,由于海水的存在,携带了大量Cl-㊂Cl-在水泥水化过程中与铝酸钙(C3A)反应生成Friedel盐(Ca3Al2O3㊃CaCl2㊃10H2O),其反应过程[14]为:2Cl-+Ca3Al2O6+Ca(OH)2+10H2OңCa3Al2O6㊃CaCl2㊃10H2O+2OH-(1)㊀㊀Friedel盐可与铝酸钙形成固溶体[15]:3CaO㊃Al2O3㊃CaCl2㊃10H2O-3CaO㊃Al2O3㊃CaCO3㊃11H2O-4CaO㊃Al2O3㊃13H2O㊀㊀由此可见,Cl-可以促进C3A的反应,使混凝土产生早强效果,并消耗新生成的氢氧化钙㊂在水泥水化期,氢氧化钙的消耗使得水泥石孔隙率降低㊁致密性提高㊂此外,Cl-对水泥主要矿物成分硅酸三钙(C3S)的水化也有促进作用[13,16-17]㊂SO2-4与Ca(OH)2反应生成粒度极细的石膏晶体,同时也与C3A反应生成钙矾石AFt(Ca3Al2O6㊃3CaSO4㊃32H2O),反应式过程[16]为:SO2-4+Ca(OH)2ңCaSO4ˌ+2OH-(2)Ca3Al2O6+3CaSO4+32H2OңCa3Al2O6㊃3CaSO4㊃32H2O(3)㊀㊀当Cl-和SO2-4同时存在时,两者都可与C3A的水化产物单硫型硫铝酸钙AFm发生反应,与Cl-反应生成Friedel盐,与SO2-4反应生成钙矾石,如反应式(4)㊁(5)所示:2Cl-+Ca3Al2O6㊃CaSO4㊃12H2OңCa3Al2O6㊃CaCl2㊃10H2O+SO2-4+2H2O(4) 2SO2-4+Ca3Al2O6㊃CaSO4㊃12H2O+2Ca(OH)2+ 20H2OңCa3Al2O6㊃3CaSO4㊃32H2O+4OH-(5)㊀㊀Friedel盐和钙矾石(AFt)之间可以相互转化[18-19],这取决于Cl-和SO2-4的相对浓度㊂当Cl-浓度较高时,钙矾石向Friedel盐转化;当SO2-4浓度较高时,Friedel盐分解并最终转换成AFt,如式(6)所示: Ca3Al2O6㊃CaCl2㊃10H2O+3SO2-4+2Ca2++22H2OCa3Al2O6㊃3CaSO4㊃32H2O+2Cl-(6)当环境中pH值较低时,Friedel盐不稳定发生水解,导致水泥石密实度降低㊂反应式如式(7)所示[20]:Ca3Al2O6㊃CaCl2㊃10H2Oң2Al(OH)-4+4Ca2++2Cl-+4OH-+2H2O(7)目前,对Cl-和SO2-4在水泥水化早期的相互影响,以及钙矾石与Friedel盐的相互转化机制,尚不清楚,反应条件和影响因素等问题有待进一步研究㊂研究表明[13]:海水中的Ca2+㊁K+㊁Na+㊁Cl-㊁SO2-4等离子,都会加速水泥在扩散控制期的水化速率,提高水泥水化程度,这导致海水珊瑚混凝土的早期强度发展较快,后期发展较慢,7d强度可达28d强度的80%[21]㊂同时Ca2+㊁Cl-也会提高内层C-S-H凝胶的絮凝度,并降低其密度[15],从而不利于混凝土最终强度的发展㊂2.2㊀珊瑚骨料的影响珊瑚骨料的多孔性使其在水泥水化过程中具有吸水和返水特性㊂珊瑚混凝土在早期因骨料的吸水性使得界面过渡区不会聚集大量水,因此密实性较高㊂同时吸水效应导致实际水灰比降低,早期强度发展较快㊂水泥水化后期,由于珊瑚礁的返水性,骨料界面和邻近区域的水泥石可持续水化,密实性进一步提高㊂珊瑚礁混凝土界面过渡区的孔隙比普通混凝土更小,黏结力更强;界面区的显微硬度发展速度快,且在经28d养护后,大于普通混凝土[22]㊂3㊀介质传输珊瑚骨料混凝土在海工环境中服役时,主要受到海水中腐蚀介质的侵蚀㊁温湿度变形的循环作用以及紫外线辐射等因素的影响㊂其中,水分和介质侵蚀是主导因素㊂珊瑚混凝土在海工环境下的介质传输有两个主要特征,一是珊瑚混凝土的细观结构与普通混凝土不同,导致介质的传输路径具有特殊性;二是海水传输是一种复合溶液传输,具有多相㊁多离子传输的复杂性㊂3.1㊀传输通道珊瑚骨料混凝土多相结构由多孔骨料㊁水泥石和界面过渡区组成,如图2所示㊂由于采用海水作为原材料,因此水泥石和珊瑚孔隙中都已存在大量海水离子,材料内环境的这一特征将对海水环境中的离子传输产生抑制作用㊂更重要的是,在普通混凝土中,骨料作为非传输相,对介质的传输起阻挡作用,最不利的传输通道在骨料界面的过渡区㊂而在珊瑚骨料混凝土中,由于骨料的多孔性,且孔径和孔隙率显著大于过渡区和水188㊀工业建筑㊀2021年第51卷第2期海水珊瑚骨料混凝土耐久性研究现状 韩宇栋,等189㊀泥石中的毛细孔隙,因此骨料很可能形成了介质传输的第一通道㊂水分和介质将首先通过珊瑚骨料以较高速率向内部传输,而后再以水泥石的毛细孔隙作为第二通道,向水泥基体中传输㊂原则上,由于珊瑚骨料已长久存在于海水环境中,两者相容性较高,因此侵蚀介质在第一通道的传输不会对混凝土性能造成破坏,但它大大提升了总体的传输速率,导致混凝土一定深度内的水泥石基体同时发生腐蚀破坏㊂这是珊瑚骨料混凝土介质传输过程的主要特征之一㊂图2㊀珊瑚骨料混凝土中两层次传输通道示意Fig.2㊀Schematic diagram of two-level transmission routesin seawater-coral aggregate concrete由于珊瑚骨料作为第一传输通道的存在,以Cl -传输过程为例,试验研究表明[23]:在同一岛礁环境中,珊瑚礁混凝土的表面自由Cl -浓度是普通混凝土的13~28倍,表观Cl -扩散系数是普通混凝土的1~8倍,总Cl -扩散系数是普通混凝土的2倍㊂此外,海水离子在水泥基体中传输时,同时也发生物理吸附㊁化学吸附和矿物腐蚀㊁溶蚀等效应,扩大或填充毛细孔隙,动态改变着水泥石的孔隙结构,从而导致传输速率是过程相关变量,而非当前研究㊀㊀㊀㊀中普遍预设的固定不变参数㊂3.2㊀水分传输与干湿循环在混凝土中,海水的进出导致混凝土产生干湿变形和孔隙中盐离子累积,这是引发混凝土表层开裂的重要原因㊂开裂将进一步加速环境中的水分和侵蚀介质向内迁移,导致混凝土耐久性下降㊂当珊瑚混凝土在海工环境中服役时,潮汐运动导致混凝土水面附近区域经历反复干湿循环作用㊂由于水分也是先沿着珊瑚孔隙的第一通道向内渗透,然后向水泥石基体传输,因此对珊瑚混凝土而言,水分的传输速率和渗透深度远大于普通混凝土㊂目前,尚未发现珊瑚混凝土水分渗透参数的测试数据㊂同时,试验研究表明[24]:珊瑚混凝土28d 的吸水率和干缩率都明显大于普通混凝土,表明珊瑚混凝土更易受到干湿循环作用的劣化㊂3.3㊀多离子传输过程海水作为一种多离子溶液向珊瑚混凝土内传输,其实包含了两个传输过程㊂一是水分,包括液相在压力梯度下的渗透过程和气相在浓度梯度下的扩散过程;二是多离子体系在孔隙水中的扩散过程㊂目前,对多离子体系的扩散过程还没有清晰的认识,一般来说多离子共同迁移,会由于离子形成的电场作用相互制约,扩散速率低于单粒子扩散过程㊂当考虑溶液中的离子扩散对水分传输过程的依赖作用时,通过对水灰比0.45的水泥基多孔材料进行Lattice-Boltzmann 模拟(图3),可以发现离子传输落后于水分传输㊂目前对这一问题的研究尚在开展之中㊂a 水分传输;b 溶液传输㊂红色代表水分;不同颜色代表离子浓度;t 为时间步数㊂图3㊀水分传输与溶液传输的Lattice-Boltzmann 计算结果㊀μmFig.3㊀Transmitting procedure of water and solution in porous materials calculated by Lattice-Boltzmann method㊀㊀当海水携Cl-和SO2-4以及Na+㊁K+,Ca2+,Mg2+等离子向珊瑚混凝土内部传输时,优先沿珊瑚骨料的孔隙通道进行,同时一边填充珊瑚孔隙,一边发生沉淀㊁吸附和结晶㊂目前尚未见到对珊瑚骨料的离子吸附性能的研究,海水溶液对珊瑚的腐蚀效应也没有确定结论㊂当海水及离子从外界环境和珊瑚骨料孔隙中向水泥石内部传输时,一边发生传输过程,一边发生吸附和矿物腐蚀反应㊂由于多离子耦合效应,导致比单一离子传输过程更加复杂,总体来说多离子传输会发生相互抑制的现象㊂例如,当扩散较快的Cl-优先进入水泥石内部时,与C3A和AFm反应生成Friedel盐,可填充大孔㊁细化毛细孔,从而降低了SO2-4及其他离子的扩散速率[25-26]㊂4㊀矿物腐蚀与溶蚀4.1㊀氯离子腐蚀混凝土硬化后,环境中的游离Cl-在扩散过程中可以与水泥水化产物AFm㊁CH发生反应,形成氯铝酸盐化合物[27],包括Friedel盐和Kuzel s盐,反应方程式如式(4)和式(8)所示:Ca3Al2O6㊃CaSO4㊃12H2O+Ca(OH)2+2Cl-+8H2OңCa3Al2O6㊃CaCl2㊃CaSO4㊃20H2O+2OH-(8)值得注意的是,内掺Cl-主要与水泥矿物C3A 发生反应生成Friedel盐,而渗入Cl-则主要与AFm 反应(C3A水化殆尽),生成Friedel盐和Kuzel s 盐㊂此外,Cl-还可以与硅酸钙的水化产物发生化学吸附作用[28-29]㊂Cl-的化学结合以及反应产物对毛细孔的细化致密作用,都可以显著降低Cl-的扩散速率㊂但是氯铝酸盐化合物并不十分稳定,当pH 值降低或遇到结合能力更强的离子时,发生分解, Cl-再次被释放出来,形成自由Cl-,进而引发钢筋锈蚀㊂Cl-对钢筋的腐蚀,主要是积聚于钢筋和混凝土的黏结处,导致pH值下降,钢筋表层钝化膜破坏㊂此时Cl-浓度若达到钢筋临界锈蚀浓度,则会诱发钢筋锈蚀,导致钢筋生锈膨胀㊂整个过程中,Cl-只起到搬运作用,不被消耗,反应式如式(9)~(11)所示:Fe2++2Cl-+4H2OңFeCl2㊃4H2O(9) FeCl2㊃4H2OңFe(OH)2ˌ+2H++2Cl-+2H2O(10)4Fe(OH)2+O2+2H2Oң4Fe(OH)3ˌ(11)㊀㊀由反应式(11)可见:钢筋发生锈蚀需要O2和H2O参与,当条件不满足时,钢筋不会发生锈蚀㊂因此,处于水下的珊瑚混凝土结构,钢筋不容易锈蚀,而处于岸堤潮湿环境,或者在水面附近潮汐区的混凝土结构,钢筋腐蚀严重㊂4.2㊀硫酸盐腐蚀SO2-4对水泥基材料的破坏主要是生成膨胀性腐蚀产物,包括钙矾石㊁石膏和盐结晶㊂生成AFt的反应如式(5)所示㊂生成的钙矾石可以结合31~ 32个结晶水,使体积增加125%㊂低浓度的硫酸盐溶液发生侵蚀主要形成钙矾石,高浓度的硫酸盐则主要形成石膏,而中等浓度的硫酸盐则会同时形成石膏和钙矾石㊂值得指出的是,当SO2-4反应生成钙矾石发生在水泥水化阶段时,不会造成明显的破坏作用,反而会提高水泥水化速率㊁提升早期强度,钙矾石的膨胀作用还可以补偿水泥收缩㊂但如果发生在已经硬化的混凝土中,则会因膨胀压力过大导致材料基体局部破坏㊂钙矾石的显微形貌有针状和长杆状(较为常见)㊁短柱状和六角柱状(与石膏掺量相关)㊁管状㊁胶态状(不为常见)㊂钙矾石形貌与水化龄期和石膏含量有关㊂水泥水化3d,含铝量较高,主要以单硫型硫铝酸钙(AFm)为主㊂水化28d,含铝量低,一般以三硫型硫铝酸钙为主(AFt)㊂混凝土所处的碱性环境会影响钙矾石结晶的形态,当pH值大于13.9或Ca2+浓度超过饱和度时,钙矾石以固相反应生成,形成一种团聚放射状的针状晶体,比表面积大且互相挤压,形成较大的膨胀压力[30]㊂当碱度低时,则形成板条状钙矾石晶体,并不带来危害㊂在高温环境70ħ时,钙矾石即发生分解,AFt不能稳定形成㊂此外,由于珊瑚骨料的主要成分是CaCO3,因此若当珊瑚混凝土受到低温硫酸盐腐蚀时,还可能与水化硅酸钙C-S-H和碳酸盐发生反应,生成碳硫硅钙石CaCO3㊃CaSO4㊃CaSiO3㊃15H2O,反应式如式(12)所示㊂随着C-S-H被消耗,混凝土变成灰白色㊁无强度的泥沙混合物,并导致混凝土明显失去强度㊂2[CaSO4㊃2H2O]+2CaCO3+3CaO㊃2SiO2㊃3H2O(C-S-H)+24H2OңCa6[Si(OH)6]2(CO3)2(SO4)2㊃24H2O+Ca(OH)2(12) 4.3㊀镁离子腐蚀镁离子与水泥水化产物氢氧化钙结合生成的氢氧化镁(又称水镁石),胶结力差,同时溶解度低,导致pH值降低,碱性环境破坏㊂镁离子的侵蚀可将水化硅酸钙C-S-H中的钙置换为镁,转变为没有190㊀工业建筑㊀2021年第51卷第2期凝聚力的M-S-H(水化硅酸镁沉淀),使混凝土失去强度[31]㊂Mg2++Ca(OH)2ңCa2++Mg(OH)2ˌ(13) 3Mg2++3CaO㊃2SiO2㊃3H2O(C-S-H)ң3Ca2++3MgO㊃2SiO2㊃3H2O(M-S-H)(14) 4.4㊀多离子复合作用当Cl-和SO2-4同时存在时,Maes等[32]认为,Cl-对SO2-4的侵蚀有延缓作用㊂虽然Cl-和SO2-4都可以与AFm㊁C3A反应,但Cl-的扩散速率较快,先进入水泥基体反应生成Friedel盐,细化毛细孔,降低SO2-4扩散速率,延缓AFt生成㊂硫酸盐的腐蚀产物为钙矾石和石膏,但是当Cl-存在时,以钙矾石为主㊂反之,SO2-4也可以抑制Friedel盐的形成㊂由于钙矾石比Friedel盐更稳定,所以SO2-4更容易与AFm反应生成钙矾石㊂此外,SO2-4还会取代Friedel 中的Cl-,使其分解并最终转换为AFt,如反应式(6)所示㊂Cl-和SO2-4的相互抑制,主要是由于Friedel盐和AFt之间存在相互转化和竞争关系,其转化方向取决于局部的离子浓度[33]㊂当局部Cl-浓度较高时,也可以将AFt转化为Friedel盐[34]㊂Stroh等总结了Cl-和SO2-4同时存在时可能的侵蚀过程[35]为:1)快速扩散的Cl-优先与AFm反应生成Friedel 盐;2)SO2-4与Ca(OH)2反应生成石膏并降低孔溶液的pH值;3)过低的pH值导致Friedel分解;4)SO2-4持续扩散进入水泥基体内,最终生成AFt㊂此外,SO2-4对Friedel盐的抑制作用还受到阳离子Mg2+的影响㊂当孔隙液中存在Mg2+时,生成的M-S-H会物理结合Cl-,导致自由Cl-浓度降低;同时Mg(OH)2使得孔隙液碱度降低,阻碍AFt生成,使得SO2-4取代Friedel盐中Cl-生成AFt的条件被破坏,从而减轻了SO2-4对Cl-的抑制作用㊂实际上, Na+㊁K+等碱性阳离子,也会对Cl-和SO2-4离子的侵蚀产生一定的抑制作用㊂海水中的Ca2+和OH-能降低氢氧化钙的溶解度,而其他离子如Cl-㊁SO2-4㊁Na+㊁K+等,却能提高其溶解度㊂pH值是导致水泥石溶解的关键因素,席耀忠认为:当pH为12.5~12时,氢氧化钙和水化铝酸钙溶解并析出;pH值为11.6~10.6时,二水石膏析出;pH值小于10.6时,钙矾石不稳定且开始分解; pH小于12.5时,C-S-H凝胶发生溶解再结晶,并伴随钙硅比的下降,即钙硅比由原来pH值为12.5时的2.12下降到pH值为8.8时的0.5㊂钙硅比的下降体现着C-S-H凝胶的溶蚀和胶结能力降低[36]㊂5㊀损伤与破坏在海工环境下造成珊瑚混凝土材料损伤的主要因素是物理作用(包括温湿度变形累积损伤㊁海水盐分物理结晶膨胀损伤)和化学侵蚀/电化学腐蚀(有钢筋情况)㊂由于珊瑚礁绝大多数处在热带海域,一般水温在20ħ以上,因此当前就地取材的珊瑚混凝土一般不会经受冻融循环损伤劣化作用㊂此外,海工环境下珊瑚混凝土损伤因素还有水力冲蚀和生物酸性腐蚀等破坏作用㊂服役在近海岸潮汐区的珊瑚混凝土会遭受含沙水流的往复磨蚀,造成由表及里的磨耗损伤㊂生物酸性腐蚀在本文暂不讨论㊂物理作用主要具体表现为:1)温度变化引起的温度变形,主要表现为昼夜温差作用下的循环温变变形,这将导致结构在约束下的温度应力,形成温度裂缝㊂2)干湿循环引起的湿胀干缩及其往复作用㊂由于结构中的温度变形和湿度变形存在梯度效应,因此易引发表层材料的微观开裂并累积成宏观裂缝㊂表层开裂为侵蚀介质的渗透提供了通道㊂目前针对珊瑚混凝土的冷热干湿循环作用损伤尚缺少相应的系统性研究㊂3)在海工环境下,珊瑚混凝土结构在干湿交替区水分蒸发干燥时,孔溶液中的过饱和盐在孔隙内结晶形成结晶膨胀压力,导致蒸发区的混凝土膨胀破坏[37]㊂化学破坏作用主要有:1)矿物分解与溶蚀,这是导致材料强度损失的主要途径㊂海水及所含的K+㊁Na+㊁HCO-3等离子,都潜在提高了水泥水化产物的溶解度,增加了矿物溶蚀风险㊂Mg2+则通过置换C-S-H中的钙生成M-S-H,使其失去强度黏结性能,通过置换Ca(OH)2中的钙生成不溶于水的Mg(OH)2,降低孔隙液碱度,加快水化产物溶解㊂2)膨胀压裂,这是将化学腐蚀作用转变成力学破坏的主要途径㊂一般而言,外来离子与水泥水化产物的反应,易生成体积膨胀的新产物,在水泥石内部产生膨胀压力㊂例如,Cl-与C3A和Ca(OH)2生成Friedel盐,与水化硅酸钙发生化学吸附,SO2-4与AFm生成钙矾石㊁石膏等,都会在水泥石内部产生膨胀压力㊂随着反应产物增多,压力增大,造成水泥石微观破坏和宏观强度损失㊂3)钢筋的电化学腐蚀,这是导致含钢筋的珊瑚混凝土结构破坏的主要途径㊂钢筋钝化膜遭到Cl-破坏,在H2O与O2的作用下发生电池反应生成铁锈,铁锈膨胀导致混凝土海水珊瑚骨料混凝土耐久性研究现状 韩宇栋,等191㊀。

FRP筋 -珊瑚混凝土力学性能研究摘要：在高温、高湿、高盐的远离大陆的环境下，钢筋混凝土材料耐腐蚀性和耐久性变差，传统的钢筋混凝土结构显然不能满足工程建设要求。

由于远离大陆和原料产地，增加材料运输成本和建设工期。

而GFRP筋-珊瑚混凝土构件的提出和工程实践，解决了上述问题。

主要对近几年的相关研究进行综述，总结该领域的研究现状。

并利用抗压试验，研究配合比和构件截面尺寸对珊瑚混凝土抗压强度的影响。

关键词：珊瑚混凝土； GFRP筋；力学性能；配合比；抗压试验1研究现状1.1珊瑚混凝土材料及其研究现状珊瑚混凝土是由珊瑚石、珊瑚砂、水泥、外加剂、海水按一定的比例混合而成的混凝土材料。

珊瑚是珊瑚虫死后的产物，成分为碳酸钙。

珊瑚石和珊瑚砂可做为骨料，掺入海水、水泥发挥良好的和易性。

在海洋岛礁建设中实现就地取材，可最大程度的利用海洋资源。

目前对珊瑚混凝土的研究主要集中在以下几个方面：1.单纯研究影响珊瑚混凝土的耐久性和使用寿命的因素海洋生物混凝土在海洋环境中的耐久性研究主要集中在海水中所含离子的腐蚀与溶蚀。

测定高浓度阳离子以及高浓度的阴离子对水泥水化工程的影响。

韩宇栋[1]总结了海水中多离子耦合传输及附和腐蚀效应。

并指出海洋环境下低温物理作用(循环冻融、潮汐作用)对珊瑚礁混凝土材料破坏的影响。

而达波[2]等侧重于对我国南海岛礁的珊瑚混凝土建筑物和构筑物进行现场调查和试验。

利用公式和分析软件对试验数据整理分析，得出不同海洋环境下的Cl-含量和相关参数值。

对于南海岛礁建设，需要增加珊瑚混凝土抗氯离子扩散渗透性和附加防护来延长混凝土结构的使用寿命。

（2）研究改性混凝土对珊瑚混凝土力学性质的影响史文浩[3]等对加入不同纤维材料的5组配比相同的C30混凝土的力学性能进行对比，得出力学性能最佳的纤维材料。

并在最优掺量的前提下加入一定量的粉煤灰，发现能够提高珊瑚混凝土的抗压强度。

王星尧[4]等设计制备了具有良好力学及耐久性的地聚合物基全混凝土，并且得到了3d抗折、抗压强度极限状态下最适宜的磷酸浓度和浸泡时间。

珊瑚骨料混凝土力学性能的影响因素研究
李林;赵艳林;吕海波;韩超
【期刊名称】《福建建材》
【年(卷),期】2011(000)001
【摘要】珊瑚碎屑广泛分布我国的南海岛屿,成为南海群岛这个特殊环境下混凝土粗骨料的一个重要来源.本文研究了水泥用量、用水量、砂率和珊瑚用量对珊瑚骨料混凝土力学性能的影响,为珊瑚碎屑的使用提供科学依据.
【总页数】3页(P10-11,51)
【作者】李林;赵艳林;吕海波;韩超
【作者单位】广西大学土木建筑工程学院,广西南宁530004;广西大学土木建筑工程学院,广西南宁530004;桂林工学院,广西桂林541004;广西大学土木建筑工程学院,广西南宁530004;广西大学土木建筑工程学院,广西南宁530004
【正文语种】中文
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珊瑚骨料混凝土基本力学性能试验研究
高屹;韦灼彬;孙潇
【期刊名称】《海军工程大学学报》
【年(卷),期】2017(029)001
【摘要】针对珊瑚混凝土的结构化应用,在海水拌养珊瑚混凝土配合比优化研究的基础上,进行了珊瑚混凝土基本力学性能的试验研究,试验测试了珊瑚混凝土立方体抗压强度、轴心抗压强度、劈裂抗拉强度以及弹性模量等基本力学性能参数指标,分析得到了各参数指标间的相互关系,为下一步珊瑚骨料混凝土构件性能研究与结构理论设计提供了基本依据.
【总页数】5页(P64-68)
【作者】高屹;韦灼彬;孙潇
【作者单位】海军工程大学勤务学院,天津 300450;海军工程大学勤务学院,天津300450;海军工程大学勤务学院,天津 300450
【正文语种】中文
【中图分类】TU502.6
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珊瑚砂混凝土耐久性及应用技术研究进展张彭辉;侯健;郭为民【摘要】综述了珊瑚砂混凝土的应用研究及进展.对影响珊瑚砂混凝土耐久性的因素进行了分析,制约其应用的主要因素为高孔隙渗透性导致的内部结构筋腐蚀,以及珊瑚砂自身强度较低.针对以上两方面,重点总结了珊瑚砂混凝土用加强筋材料及珊瑚砂改性技术研究进展情况,最后对珊瑚砂混凝土的发展趋势进行了展望.研究分析结果可为珊瑚砂制备混凝土在远海岛礁建设的应用提供借鉴.%In this paper, application research and progress of coral concrete were interpreted. Factors influencing durability of coral concrete were analyzed. The corrosion of rebar and the lower strength of coral itself were the two main constraints. Re-ferring to mentioned two aspects, the studies of rib materials and coral modification were especially summarized. In the end, the prospect of coral concrete application was illustrated. The research result could provide reference for application of coral con-crete to basic constructions on offshore islands.【期刊名称】《装备环境工程》【年(卷),期】2018(015)005【总页数】4页(P10-13)【关键词】珊瑚砂混凝土;耐久性;复合材料筋;改性技术【作者】张彭辉;侯健;郭为民【作者单位】中国船舶重工集团公司第七二五研究所海洋腐蚀与防护重点实验室,山东青岛 266101;中国船舶重工集团公司第七二五研究所海洋腐蚀与防护重点实验室,山东青岛 266101;中国船舶重工集团公司第七二五研究所海洋腐蚀与防护重点实验室,山东青岛 266101【正文语种】中文【中图分类】TG172南海岛礁高温、高湿、高盐雾，自然环境恶劣，建筑用钢筋混凝土材料受自然环境影响，耐久性问题突出，严重制约着我国对南海的大规模开发建设。

第３７卷第１期２０２２年２月安㊀徽㊀工㊀程㊀大㊀学㊀学㊀报J o u r n a l o fA n h u i P o l y t e c h n i cU n i v e r s i t y V o l ．３７．N o ．１F e b ．,２０２２文章编号:１６７２Ｇ２４７７(２０２２)０１Ｇ００４６Ｇ０６收稿日期:２０２１Ｇ０１Ｇ１０㊀作者简介:俞亚楠(１９９５Ｇ),男,安徽淮南人,硕士研究生.通信作者:卢小雨(１９７８Ｇ),男,江苏滨海人,副教授,博士.剑麻纤维混凝土力学性能试验研究俞亚楠１,卢小雨１,２∗(１．安徽理工大学土木建筑学院,安徽淮南㊀２３２００１;２．安徽理工大学力学与光电物理学院,安徽淮南㊀２３２００１)摘要:作为一种可替换人工纤维和矿物纤维的绿色改良材料,剑麻纤维具有无污染㊁便于取材及性能良好等特性.为更加全面地了解剑麻纤维混凝土(S i s a l F i b e rC o n c r e t e ,S F C )的性能,本文进行不同体积掺量S F C 抗压强度㊁劈裂抗拉强度及抗折强度性能试验,分析得出剑麻纤维的最佳掺量,同时探究最佳掺量范围内S F C 的抗冲击性能.结果表明:剑麻纤维有利于增强混凝土劈裂抗拉强度和抗折强度,并且当剑麻纤维掺量为０ ４５％时,增幅最大,分别为１９ ０８％和１４ ６７％,其抗压强度也相应提升到２ ５３％;与素混凝土相比,S F C 抗冲击性能有一定增强,当在最佳含量范围内,其抗冲击能量差最大可达到素混凝土的８ ５倍.关㊀键㊀词:混凝土;剑麻纤维;力学性能;抗冲击;最佳掺量中图分类号:T U ５２８．５７２㊀㊀㊀㊀文献标志码:A 随着混凝土材料的广泛应用,其对环境的影响越来越受到人们的重视,如何研制高性能㊁环保的绿色混凝土,是现在研究的一个主要课题.而天然植物纤维正好可以满足这一需求[１Ｇ３],其来源丰富,物美价廉,可以循环利用.因剑麻纤维具有拉伸效果好㊁抗酸碱腐蚀以及满足循环经济等要求[４],在分析剑麻纤维混凝土(S i s a lF i b e rC o n c r e t e ,S F C )的力学性能中具有可操作性;董健苗等[５]将一定掺量的剑麻纤维和聚丙烯纤维加入到C ４０自密实轻骨料混凝土中,由抗冻融循环试验及抗压强度线性回归模型,探索纤维质量损失的变化规律;王雪等[６]发现一定掺量剑麻纤维可增强混凝土的抗压强度,其中掺量为２k g /m ３时其抗压强度达到最佳;包惠明等[７]发现剑麻纤维在最佳掺量范围内,混凝土工作性㊁劈裂抗拉强度㊁抗折强度㊁抗干缩和抗冲击等性能处于最优水准;刘存鹏[８]对不同龄期剑麻纤维增强珊瑚混凝土试件的强度进行回归分析,由相对抗压强度和龄期的关联得出其抗压强度的变化趋势;赵洪等[９]发现随着剑麻纤维掺量的递增,活性粉末混凝土的跨中位移㊁开口位移㊁断裂能和延性指数均显著提高.相比以上研究,本文以剑麻纤维体积掺量为变量,进行抗压㊁劈裂抗拉以及抗折试验,来确定剑麻纤维的最佳掺量范围.在此基础之上进行S F C 抗冲击试验,探究剑麻纤维掺量与混凝土抗冲击性能之间的关系,为S F C 的大规模应用提供理论支撑和参考准则.１㊀试验准备１．１㊀原材料因考虑到水泥用量及其成本,本试验选用淮南市八公山牌普通硅酸盐水泥,水泥等级为P ．O ４２．５;粗骨料为５~２０mm 连续级配碎石,按C ３０混凝土等级进行配比;细骨料为淮河中砂;选用广西龙州强力麻业有限公司生产的剑麻成品,用剪刀剪成１０~１５mm 的短剑麻后,用浓度为１％的N a O H 溶液浸泡３０m i n,清洗干净,自然晾干,剑麻纤维特性参数如表１所示.剑麻纤维外观如图１所示.表１㊀剑麻纤维的性能指标密度/(g /c m ３)纤维直径/mm 抗拉强度/M P a 弹性模量/G P a 断裂延伸率/％吸水率/％１．４７０．４４７０２５５６５１．２㊀试验方案为更好分析S F C 的力学特性,本次试验在参考国内外相关文献的研究结果下,将剑麻纤维分别以不同掺量加入C ３０普通混凝土中进行相关试验.试验主要分成两部分:①将剑麻纤维以０％㊁０ １５％㊁０ ３％㊁０ ４５％㊁０ ６％的体积掺量加入到混凝土中,进行抗压性能㊁劈裂抗拉性能以及抗折性能相关试验,共计５组,一共４５个试块;②制作同等掺量的抗冲击试块,进行落锤冲击试验,共计５组,有３０个试块.图１㊀剑麻纤维外观１．３㊀试验配合比及试验方法基于一系列室内配比试验,设计配合比如表２所示,其中S F C 代表剑麻纤维混凝土.(单位:k g /m ３)表２㊀剑麻纤维混凝土配合比编号水泥砂子石子水S F C４３８．７７６７１．７１１４２．６２１５根据混凝土类型和其力学试验要求,选择抗拉压试件大小为１００mmˑ１００mmˑ１００mm ,抗折试件为１００mmˑ１００mmˑ４００mm ,落锤冲击试件模具直径为１５２mm ㊁厚度为６３ ５mm ,并带有底膜;混凝土试块制作过程为:按比例配置材料ң搅拌机搅拌均匀ң将均匀的混合料倒入模具中ң振动去泡ң养护２４h 拆模ң标准养护２８d ;养护后开展性能试验测试.２㊀试验结果及分析２．１㊀静态力学强度试验结果各组S F C 抗压强度㊁劈裂抗拉强度及抗折强度结果如表３所示.素混凝土(P C )抗压破坏形态以及S F C 抗压破坏形态分别如图２㊁３所示.表３㊀各组S F C 参数纤维掺量/％抗压强度/M P a 劈裂抗拉强度/M P a 抗折强度/M P a ０３５．６３．０４４．０９０．１５３５．８３．４０４．４１０．３３６．３３．５４４．５６０．４５３６．５３．６２４．６９０．６３６．４３．５７４．６１图２㊀P C 抗压破坏形态图３㊀S F C 抗压破坏形态７４ 第１期俞亚楠,等:剑麻纤维混凝土力学性能试验研究(１)S F C 抗压强度试验结果分析.结合图２㊁３可知,P C 在加载过程中,其表面开始会出现剥皮,并出现一些竖向裂缝,随后这些裂缝将逐渐扩展,并在外加荷载达到最大时,试件会毫无征兆地崩裂;而掺入剑麻纤维后受压破坏形态明显改善,试件达到极限抗压强度后出现细小裂缝但没有贯穿,更不会发生突然地破坏,仍具有一定的抗压能力.S F C 抗压强度折线图如图４所示.由表３和图４可知,S F C 抗压强度与其掺量整体上保持先增后减的趋势,同时与P C 相比,当剑麻纤维掺量为０ ４５％时,其抗压强度为最大值,增幅达到２ ５３％,而后随掺量提高,其抗压强度出现小幅降低.S F C 抗压强度应力Ｇ应变曲线图如图５所示.由图５可知,当S F C 受外荷载作用时,刚开始一小段应力应变曲线接近于直线,此时应为弹性阶段;而后曲线由直线变为上凸的曲线,呈现出了非线性特征,此时试件内部的裂纹开始扩展,纤维开始发挥作用,有效抑制了裂纹的扩展;随着荷载不断增加,当应力临近峰值时,此时混凝土内部的纤维作用效果更加突出,延缓了基体间裂纹的扩展,有效提高了峰值点的应变;而超过峰值应力时,依旧残存部分应力,这是因为经过峰值应力后,纤维的衔接作用使之对混凝土的约束增强,提高了混凝土的延性.图４㊀S F C 抗压强度折线图图５㊀S F C 抗压强度应力Ｇ应变曲线图由以上试验结果可知,通过加入一定掺量的纤维,可以抑制混凝土压缩时产生的横向变形,延缓混凝土破坏过程,在一定程度上提高混凝土的压缩性;而当纤维含量超过最佳掺量时,其界面薄弱部分明显增多,则混凝土受到荷载作用后,因纤维与混凝土中的粘接力减弱,从而削弱了其对混凝土基材的强化效果.(２)S F C 劈裂抗拉强度试验结果分析.P C 劈裂抗拉破坏形态如图６所示,S F C 劈裂抗拉破坏形态如图７所示.结合图６㊁７可知,当达到极限承载力时,素混凝土试件会立刻劈成两半,并生成一条深裂缝段;而掺有剑麻纤维的混凝土试件中,表面会形成一条弯曲的主裂缝,裂缝宽度较细,周围会有一些很小的裂缝,并且破坏后试件仍较为完整.图６㊀P C 劈裂抗拉破坏形态图７㊀S F C 劈裂抗拉破坏形态S F C 劈裂抗拉强度折线图如图８所示.由表３和图８可知,当剑麻纤维掺量不断增加,混凝土劈裂抗拉强度也表现出先升高后下降的变化规律,同时当其掺量为０ ４５％时,混凝土劈裂抗拉强度增幅最大,达到１９ ０８％,而当剑麻纤维掺量超过０ ４５％时,混凝土劈裂抗拉强度出现下降趋势.由试验结果可以看出,在纤维到达最佳掺量前,纤维掺量与混凝土劈裂抗拉强度整体上满足正相关规 ８４ 安㊀徽㊀工㊀程㊀大㊀学㊀学㊀报第３７卷律,这是因为混凝土中分布的纤维可承担一部分拉荷载,可延缓裂缝扩展速度,同时裂缝间隙也存在一部分残余应力;而随着荷载不断增加,逐渐扩展的裂缝使间隙处的残余应力逐渐减少,但由于纤维具有变形的特性,其在折断或被拔出之前,可以继续承受横截面的荷载作用,可增强混凝土的抗拉强度;而当纤维掺量超过最佳掺量时,很难让纤维在混凝土中均匀分布,纤维和混凝土基体的微裂缝数量增加,容易产生应力集中等现象,减弱了纤维的强化效果;但由于纤维增强混凝土的拉伸作用仍大于其弱化作用,其劈裂抗拉强度仍高于素混凝土.图８㊀S F C 劈裂抗拉强度折线图(３)S F C 抗折强度试验结果分析.P C 抗折破坏形态如图９所示,S F C 抗折破坏形态如图１０所示.结合图９㊁１０可知,当受到外荷载作用下,素混凝土试件的抗折强度较低,破坏过程较短,试件迅速裂成两半,同时在加载区域边缘底部位置出现一系列纵向小裂纹,然后迅速发展为宽裂纹,破坏特征比较明显;而掺入剑麻纤维的混凝土试件,在加载过程中,边缘底部会生成一条很细的纵向裂缝,然后裂缝沿倾斜方向随机发展,最后上下开裂,直至试件破坏;但与P C 相比,其裂缝明显较细,无断裂,并且在加载过程中未听到试件开裂的响声,可见纤维对混凝土抗折强度起到了明显的增韧作用.图９㊀P C 抗折破坏形态图１０㊀S F C 抗折破坏形态S F C 抗折强度折线图如图１１所示.由表３和图１１可知,S F C 抗折强度整体上与其掺量呈现出先增后减的趋势,同时当剑麻纤维掺量为０ ４５％时,与P C 相比,其抗折强度提升幅度最优,为１４ ６７％.S F C 抗折强度荷载Ｇ位移曲线图如图１２所示.由图１２可知,S F C 荷载Ｇ位移曲线整体上满足先上升后下降的变化规律,刚开始荷载增速很快,但随着位移不断增加,增速逐渐减缓,当荷载达到峰值荷载时,曲线斜率接近于零,接着荷载随位移增加反而逐渐减少,但仍有部分荷载;在其掺量达到最佳时,峰值荷载同时达到最大,为１２ ２６k N .与混凝土抗压强度㊁劈裂抗拉强度类似,在进行混凝土抗折强度试验中,由于混凝土基体内部本身存在着微裂缝,一方面,加入纤维可减少微裂缝的数量,缩减裂缝宽度,并降低端部应力集中的现象;另一方面,试验中纤维阻止了微裂缝的扩展,当混凝土断裂时,截面两侧的纤维起到拉伸作用,可有效缩减断面之间的距离,避免进一步破坏混凝土试件.２．２㊀S F C 抗冲击试验结果材料的抗冲击性能为其受到一次或多次迅速冲击荷载下,抵抗损伤破坏的能力;本试验选用简易落锤９４ 第１期俞亚楠,等:剑麻纤维混凝土力学性能试验研究装置,让质量为４ ５４k g 的铁锤从高度为４５７mm 处,经中轴线处自由下落,向下不停地冲击,混凝土表面生成第１条清晰可见的裂纹时,定为初裂抗冲击性能,P C 和S F C 的初裂形态如图１３㊁１４所示.另外,考虑到耐冲击次数和抗冲击能量相差幅度不大,则可用抗冲击能量差来表征纤维掺量与混凝土抗冲击性能的关系,更易直观得出剑麻纤维可提升混凝土的抗冲击性能,相关试验结果如表４所示.由表４可知,混凝土抗冲击能量差与剑麻纤维掺量呈现正相关的变化规律,同时当纤维掺量从０ １５％增加到０ ６％时,其抗冲击能量差是素混凝土的２ ２~８ ５倍;其主要原因是剑麻纤维掺入混凝土中,分担了一部分混凝土自身承受的外加荷载,同时吸收了冲击过程中产生的能量,相应改善了混凝土本身受到的损伤破坏,进一步提升了混凝土的抗冲击性能.图１１㊀S F C 抗折强度折线图图１２㊀S F C 抗折强度荷载Ｇ位移曲线图图１３㊀P C 初裂形态图１４㊀S F C 初裂形态表４㊀各组S F C 抗冲击性能试验结果纤维掺量/％初裂平均次数破坏平均次数初裂抗冲击能量/(N m )破坏抗冲击能量/(N m )抗冲击能量差/(N m )０６７７１１３６３．６９１４４５．１１８１．４２０．１５８３９２１６８９．３５１８７２．５３１８３．１８０．３１０９１２９２２１８．５４２６２５．６１４０７．０７０．４５１４２１７６２８９１．２１３５８２．２３６９２．０２０．６１３３１５７２７０７．０３３１９５．５１４８８．４８３㊀结论向混凝土中掺入一定含量的剑麻纤维可大幅度提升其劈裂抗拉强度和抗折强度,同时当剑麻纤维含量为０ ４５％时,提高效果达到最佳,相应增加了１９ ０８％和１４ ６７％;在落锤冲击性能试验中,与P C 相比,掺入剑麻纤维有利于提升混凝土的抗冲击性能,同时当剑麻纤维处于最佳含量范围内时,其抗冲击能量差最大可达到素混凝土的８ ５倍;当适量剑麻纤维掺入混凝土中,可削弱基体内部微裂纹的生成,缓解裂缝尖端的应力集中现象,同时承受横截面的外荷载作用,起到一定增强增韧作用,明显提升混凝土的劈裂抗拉性能㊁抗折性能及抗冲击性能等.０５ 安㊀徽㊀工㊀程㊀大㊀学㊀学㊀报第３７卷参考文献:[１]㊀杨世玉,赵人达,曾宪帅,等．用自然纤维增强地聚物材料:综述[J ]．材料导报,２０２１,３５(７):７１０７Ｇ７１１３．[２]㊀白诗淇．植物纤维混凝土性能研究[J ]．中国新技术新产品,２０２０(２４):７３Ｇ７５．[３]㊀I V A N O V AI V E L I N A ,A S S I H J U L E S ,D O N T C H E V D I M I T A R．I n v e s t i ga t i o no f t h em e c h a n i c a lb e h a v i o ro fn a t u r a l v e g e t a b l e f i b e r s u s e d i nc o m p o s i t em a t e r i a l s f o r s t r u c t u r a l s t r e n g t h e n i n g [J ]．K e y e n g i n e e r i n g ma t e r i a l s ,２０２１,６２０５:１５Ｇ２１．[４]㊀郭俊杰,姜景山,张超,等．剑麻纤维混凝土力学性能研究进展[J ]．海峡科技与产业,２０２０(３):２６Ｇ２８．[５]㊀董健苗,庄佳桥,王亚东,等．纤维增强自密实轻骨料混凝土抗冻性能试验研究[J ]．广西科技大学学报,２０２１,３２(２):７Ｇ１２,２５．[６]㊀王雪,翟颠颠,郭远臣,等．剑麻纤维增强混凝土力学性能研究[J ]．硅酸盐通报,２０１７,３６(７):２４８８Ｇ２４９１．[７]㊀包惠明,覃峰,余文成,等．剑麻纤维水泥混凝土性能试验研究[J ]．人民长江,２００８(１３):８８Ｇ９０,１０４．[８]㊀刘存鹏．剑麻纤维珊瑚混凝土抗压龄期强度研究[J ]．洛阳理工学院学报(自然科学版),２０１９,２９(３):１Ｇ４,１３．[９]㊀赵洪,黄向阳,龙广成,等．生态型活性粉末混凝土性能试验研究[J ]．混凝土与水泥制品,２０２０(６):９０Ｇ９３．E x p e r i m e n t a l S t u d y o n M e c h a n i c a l P r o pe r t i e s of S i s a l F i b e rC o n c r e t e Y U Y a n a n １,L U X i a o y u １,２∗(１．S c h o o l o fC i v i l E n g i n e e r i n g a n dA r c h i t e c t u r e ,A n h u iU n i v e r s i t y o f S c i e n c e a n dT e c h n o l o g y ,H u a i n a n２３２００１,C h i n a ;２．S c h o o l o fM e c h a n i c s a n dO p t o e l e c t r o n i cP h y s i c s ,A n h u iU n i v e r s i t y o f S c i e n c e a n dT e c h n o l o g y ,H u a i n a n２３２００１,C h i n a )A b s t r a c t :S i s a l f i b e r i s a k i n do f g r e e n i m p r o v e dm a t e r i a lw h i c h c a n r e p l a c e a r t i f i c i a l f i b e r a n dm i n e r a l f i Ｇb e r ．S i s a l f i b e r h a s t h e c h a r a c t e r i s t i c s o f n o p o l l u t i o n ,e a s y t ou s e a n d g o o d p e r f o r m a n c e ．I no r d e r t ob e t Ｇt e r u n d e r s t a n d t h e p r o p e r t i e s o f s i s a l f i b e r c o n c r e t e ,t h i s p a p e r c a r r i e d o u t c o m p r e s s i v e s t r e n g t h ,s p l i t t i n g t e n s i l e s t r e n g t ha n d f l e x u r a l s t r e n g t h t e s t s o f s i s a l f i b e r c o n c r e t ew i t hd i f f e r e n t v o l u m e d o s a g e ,a n a l y z e d t h eo p t i m a l d o s a g e o f s i s a l f i b e r ,a n d e x p l o r e d t h e i m p a c t r e s i s t a n c e o f s i s a l f i b e r c o n c r e t ew i t h i n t h e o p Ｇt i m a l d o s a g e r a n g e ．T h e r e s u l t s s h o wt h a t s i s a l f i b e r c a n e n h a n c e t h e s p l i t t i n g t e n s i l e s t r e n g t ha n d f l e x Ｇu r a l s t r e n g t ho f c o n c r e t e ,a n dw h e n s i s a l f i b e r c o n t e n t i s ０．４５％,t h e i n c r e a s e r a t e i s １９．０８％a n d １４．６７％,r e s p e c t i v e l y ,a n d t h e c o m p r e s s i v e s t r e n g t ho f s i s a l f i b e r i s a l s o i n c r e a s e d t o ２．５３％．C o m p a r e dw i t h p l a i n c o n c r e t e ,s i s a l f i b e r c o n c r e t eh a s a c e r t a i ne n h a n c e m e n t o f i m p a c t r e s i s t a n c e ．W i t h i n t h eo p t i m a l c o n t e n t r a n g e ,i t s i m p a c t r e s i s t a n c e e n e r g y d i f f e r e n c e i s u p t o ８．５t i m e s o f p l a i n c o n c r e t e ．K e y w o r d s :c o n c r e t e ;s i s a l f i b e r ;m e c h a n i c a l p r o p e r t i e s ;s h o c k ;t h eb e s t d o s a g e １５ 第１期俞亚楠,等:剑麻纤维混凝土力学性能试验研究。

珊瑚骨料混凝土配比表引言珊瑚骨料混凝土是一种特殊的建筑材料，通过将珊瑚骨料与水泥、砂浆等成分混合而成。

它具有优异的物理性能和环境适应性，被广泛应用于海岸防护、海洋工程等领域。

本文将详细探讨珊瑚骨料混凝土的配比表及其相关内容。

优势与特点珊瑚骨料混凝土具有以下优势与特点： 1. 高强度：珊瑚骨料具有良好的硬度和强度，可以增加混凝土的抗压能力。

2. 轻质：相比于传统的混凝土，珊瑚骨料混凝土的密度较低，可以减轻结构负荷。

3. 耐久性：珊瑚骨料具有良好的耐久性，可以抵抗海水侵蚀和氯离子侵蚀。

4. 节能环保：珊瑚骨料是一种可再生资源，利用珊瑚骨料可以减少对传统骨料的需求，降低环境负荷。

配比表下面是一种常见的珊瑚骨料混凝土的配比表：混凝土成分比例（重量比）水泥 1珊瑚骨料 2砂 3水0.5配比原理混凝土的配比是根据混凝土的力学性能和使用要求确定的。

在珊瑚骨料混凝土中，水泥起到胶结剂的作用，珊瑚骨料和砂则起到骨料的作用。

水的添加量要根据混凝土的流动性和工作性能来确定。

配比步骤珊瑚骨料混凝土的配比步骤如下： 1. 确定混凝土的使用要求和强度等级。

2. 根据要求选择合适的水泥品种和等级。

3. 根据混凝土的强度要求和骨料特性确定珊瑚骨料和砂的比例。

4. 根据混凝土的流动性要求确定水的添加量。

5. 按照配比表的比例将水泥、珊瑚骨料、砂和水混合搅拌，直至均匀。

配比实例以海岸防护工程为例，假设需要制作强度等级为C30的珊瑚骨料混凝土。

根据经验和实验数据，我们可以选择一种硅酸盐水泥作为胶结材料。

根据配比表，我们可以得到以下配比： - 水泥：珊瑚骨料：砂：水 = 1：2：3：0.5假设需要制作1立方米的混凝土，根据配比表，我们可以计算出各成分的用量： - 水泥：1/6立方米 - 珊瑚骨料：1/3立方米 - 砂：1/2立方米 - 水：0.25立方米根据以上配比和用量，我们可以进行混凝土的配制和施工。

施工注意事项在珊瑚骨料混凝土的施工过程中，需要注意以下事项： 1. 混凝土的搅拌时间不宜过长，以免影响混凝土的均匀性。

珊瑚海水混凝土三轴受压力学性能试验研究
潘明棪;郑祥昊;史航;覃龙寿;陈宗平
【期刊名称】《混凝土》
【年(卷),期】2024()2
【摘要】为研究珊瑚海水混凝土的三轴受压力学性能,对24个试件进行常规三轴试验。

试验观察了试件的破坏形态,获取其受力破坏全过程的应力-应变曲线。

结果表明:随着围压值增大,其破坏形态由竖向劈裂转为斜向剪切和横向断裂;应力-应变曲线上升段斜率增大、峰值点提高、峰点后下降段平缓,其相应峰值应力、峰值应变、弹性模量、耗能均增大,而延性系数则先增后降且最终稳定;侧向围压能延缓初始损伤出现,降低损伤发展速率和程度。

【总页数】6页(P83-87)
【作者】潘明棪;郑祥昊;史航;覃龙寿;陈宗平
【作者单位】广西大学土木建筑工程学院;广西大学工程防灾与结构安全教育部重点实验室;南宁学院土木与建筑工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】TU528.041
【相关文献】
1.混凝土三轴受压等幅疲劳力学性能试验研究
2.不同温度灾变下混凝土三轴受压力学性能试验研究
3.高强珊瑚混凝土(HSCC)单轴受压性能试验研究
4.聚丙烯纤维珊
瑚海水混凝土三轴受压力学性能试验研究5.全珊瑚海水混凝土单轴受压应力-应变全曲线试验研究
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南京航空航天大学研究生院混凝土科学作业姓名：章艳学号：sz1401005专业：建筑与土木工程指导老师：余红发2015年11月16日文献综述——关于珊瑚混凝土的国内外研究现状分析1、珊瑚的基本物理性能珊瑚是由成千上万的珊瑚虫的骨骼在数百年至数千年的生长过程中形成的，其化学成分主要为碳酸钙，其堆积密度一般为900kg/m3左右，表观密度为1800kg/m3左右，孔隙率接近50%，孔隙则由两部分组成，即颗粒间的外孔隙与颗粒本身的内孔隙，这些特殊的岛礁堆积物为开发海岛建设提供了丰富的新型建筑材料。

珊瑚质轻、多孔，孔隙率大，吸水性强，属于天然轻骨料。

珊瑚的特性因生长环境的不同而略有差异，但是在一般情况下其筒压强度不小于2.0MPa。

作为混凝土骨料，珊瑚骨料既不同于碎石粗骨料，也完全不同于陶粒、浮石等轻骨料，多孔的特质使其具有较高的吸水率，表面粗糙使得与水泥石之间的摩擦力较大，另外，其特殊的形状要求更多的水泥石包裹珊瑚骨料以便得到较好的施工性能。

珊瑚砂，是以珊瑚碎屑为主并有石灰藻、有孔虫、棘皮动物碎片组成的钙质砂。

其钙质含量达90%，主要分布在珊瑚岛或珊瑚礁周围。

珊瑚砂有珊瑚细砂和珊瑚特细砂，其中珊瑚细砂内含一些贝壳屑，粒径大部分为 1.2mm的颗粒，容重一般为1.31g/ cm3，比重2.80，空隙率53%，粒径0.65mm；珊瑚特细砂一般容重1.35g/ cm3，比重2.63，空隙率45%，粒径大部分为0.15mm颗粒，粒径1.20mm以下颗粒均为贝壳末。

2、珊瑚混凝土的国内外研究现状(1)珊瑚混凝土的分类一般地，通常所说的珊瑚混凝土是由珊瑚、珊瑚砂、水泥、化学外加剂、矿物掺合料和海水按一定比例配合比制成的全珊瑚海水混凝土。

目前，国内使用珊瑚骨料的混凝土主要有3种：1）采用珊瑚砂为细骨料，碎石作为粗骨料的海水混凝土，以中科院南海海洋研究所为主要研究单位；2）采用珊瑚礁粗骨料，河砂作为细骨料的海水混凝土，以广西大学为主要研究单位；3）采用珊瑚礁粗骨料、珊瑚砂细骨料的全珊瑚海水混凝土，以南海舰队和海军工程设计研究局等为主要研究单位。