【摘 要】
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南海的岛礁建设材料运输成本高,建筑常年遭受湿热高盐环境影响。采用岛礁珊瑚礁砂作为骨料配制混凝土可以缓解基础设施建设所面临的材料短缺问题。与普通骨料混凝土相比,珊瑚骨料混凝土强度较低,骨料多孔质轻,但吸返水性的特性使其具有更高的抗氯离子渗透性能以及更高的早期强度。珊瑚骨料混凝土特有的微观结构和特殊的服役环境对其宏观性能影响显著,探究南海湿热高盐的环境下珊瑚骨料混凝土宏微观性能之间的关系十分必要。论文
【基金项目】
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国家自然科学基金重大项目(51590914); 国家自然科学基金项目(51808438); 陕西省教育厅青年创新团队建设科研计划项目(21JP059);
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南海的岛礁建设材料运输成本高,建筑常年遭受湿热高盐环境影响。采用岛礁珊瑚礁砂作为骨料配制混凝土可以缓解基础设施建设所面临的材料短缺问题。与普通骨料混凝土相比,珊瑚骨料混凝土强度较低,骨料多孔质轻,但吸返水性的特性使其具有更高的抗氯离子渗透性能以及更高的早期强度。珊瑚骨料混凝土特有的微观结构和特殊的服役环境对其宏观性能影响显著,探究南海湿热高盐的环境下珊瑚骨料混凝土宏微观性能之间的关系十分必要。论文主要的研究工作有:(1)对珊瑚骨料混凝土的渗透性能及力学性能的研究结果表明,随水胶比的降低,珊瑚骨料混凝土的氯离子迁移系数也随着减小,其抗氯离子渗透性能变好,抗压强度与劈拉强度随之提升;随着粉煤灰掺量的增加,其氯离子迁移系数减小幅度逐渐放缓,掺量超过20%时,粉煤灰对氯离子抗渗性能改善的作用不再明显,抗压强度与劈拉强度出现先增后减的趋势,本研究中对应的最佳掺量为20%;随着湿热高盐环境侵蚀时间的增加,氯离子迁移系数也随之减小,抗渗性能因水化产物与侵蚀产物改善了混凝土的微观结构而提升,抗压强度提升幅度逐渐减小,而劈拉强度在30d~60d时的提升幅度较小且存在侵蚀后期增幅大于前期的现象;相同条件下,珊瑚骨料混凝土的抗氯离子渗性能要优于普通骨料混凝土,但劈拉性能相反。(2)通过对湿热高盐环境养护下珊瑚骨料混凝土的微观形貌、水化程度、孔隙结构和显微硬度等研究,结果表明,珊瑚骨料混凝土的ITZ相比普通骨料混凝土的界面结构更加密实;随着水胶比的降低,水泥浆体相的显微硬度值提升效果要更优于ITZ相;粉煤灰掺量在20%时,珊瑚骨料混凝土具有最低的孔隙率并且各相的显微硬度达到最佳;随着湿热高盐环境侵蚀时间增加,水化产物在混凝土内部不断累积,进一步改善了孔隙结构,可以降低孔隙率及大孔径占比,但60d内侵蚀离子对内部产物的影响较小,水化产物占据了水泥浆体及ITZ大部空间,各相显微硬度值维持在较高水平,而60d后,水化产物在混凝土内部的分布趋于稳定,侵蚀产物Friedel盐分布在水泥浆体及ITZ中会逐渐劣化内部结构,导致各相显微硬度值有所降低。(3)借助灰色关联度理论对珊瑚骨料混凝土的宏微观性能关系进行分析,结果表明,珊瑚骨料混凝土的渗透性能及劈拉强度与孔隙率的关联度较高;抗压强度与ITZ相平均显微硬度的关联度较高;渗透性能及力学强度与微观指标在相应的拟合关系下具有较高的拟合优度。
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