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珊瑚礁沙混凝土结构物损伤机制及耐久性评估 版权信息
- ISBN：9787030698094
- 条形码：9787030698094 ; 978-7-03-069809-4
- 装帧：一般胶版纸
- 册数：暂无
- 重量：暂无
- 所属分类：>>
珊瑚礁沙混凝土结构物损伤机制及耐久性评估 内容简介
本书归纳和总结在我国服役多年的珊瑚礁砂混凝土结构物在复杂热带海洋环境与恶劣海况条件下发生的多种损伤模式，且较系统地研究珊瑚礁砂混凝土工程的性能及热带海洋环境下珊瑚礁砂混凝土的耐久性。综合利用现场工程资料和现场调查取样、室内加速模拟试验、微观测试、理论分析等手段，揭示珊瑚礁砂混凝土在不同损伤模式下的演化规律及其损伤机制，并有针对性地提出珊瑚礁砂混凝土在不同损伤模式下的性能提升技术和工程处置措施。此外，对海洋环境下珊瑚礁砂混凝土结构的耐久性进行综合评估，为我国岛礁工程建设和长期服役性能的评价提供科学依据与技术支撑。 本书可供从事珊瑚礁砂混凝土设计、施工及科研的技术和研究人员参考阅读。
珊瑚礁沙混凝土结构物损伤机制及耐久性评估 目录
目录
第1章 绪论 1
1.1 研究背景 2
1.2 国内外研究动态 3
1.2.1 珊瑚礁砂混凝土的物理力学性能 3
1.2.2 珊瑚礁砂混凝土的耐久性能 7
1.2.3 珊瑚礁砂混凝土的改良措施 10
1.3 目前研究中存在的主要问题 13
1.4 本书主要研究内容 14
第2章 珊瑚礁砂混凝土结构物健康状况调查 17
2.1 珊瑚礁区域气象与水文条件 18
2.1.1 光照 18
2.1.2 气温 19
2.1.3 降水 19
2.1.4 风况 20
2.1.5 湿度 20
2.1.6 海水物理性质 21
2.1.7 潮汐 22
2.1.8 波浪 22
2.2 珊瑚岛礁区域地质条件 23
2.2.1 区域地质构造 23
2.2.2 区域地质特征 23
2.3 珊瑚礁砂混凝土结构物健康状态现场调查 24
2.3.1 工程信息 24
2.3.2 损伤现状 25
2.4 本章小结 30
第3章 珊瑚礁砂的物理力学性能 31
3.1 组成成分 32
3.1.1 化学成分 32
3.1.2 矿物成分 32
3.2 颗粒形态 33
3.2.1 珊瑚礁砂原材 33
3.2.2 三维动态颗粒图像分析仪 33
3.2.3 颗粒形状参数的选取 34
3.2.4 颗粒尺寸大小、形状与表面形态特征分析 35
3.3 微观形貌 39
3.4 颗粒强度 39
3.5 吸水返水特性 43
3.5.1 吸水特性 43
3.5.2 返水特性 45
3.6 本章小结 46
第4章 珊瑚礁砂混凝土的制备及其基本性能 47
4.1 珊瑚礁砂混凝土配合比设计 48
4.1.1 原材料 48
4.1.2 配合比设计与试块制作 51
4.2 测试设备与试验方案 53
4.2.1 立方体抗压与劈裂抗拉强度的测试设备与试验方案 53
4.2.2 毛细吸水性能的测试设备与试验方案 53
4.2.3 抗氯离子渗透试验的测试设备与试验方案 54
4.2.4 界面过渡区维氏显微硬度的测试设备与试验方案 54
4.3 珊瑚礁砂混凝土的强度特性 55
4.3.1 立方体抗压强度 55
4.3.2 劈裂抗拉强度 57
4.3.3 立方体抗压强度与劈裂抗拉强度的关系 59
4.4 珊瑚礁砂混凝土的毛细吸水和抗氯离子渗透性能 60
4.4.1 毛细吸水性能 60
4.4.2 抗氯离子渗透性能 61
4.5 珊瑚礁砂混凝土的显微硬度 63
4.6 本章小结 65
第5章 珊瑚礁砂混凝土的损伤特征与机制分析 67
5.1 珊瑚礁砂混凝土的损伤模式与特征分析 68
5.2 珊瑚礁砂混凝土的环境响应与机制分析 68
5.2.1 盐雾侵蚀对珊瑚礁砂混凝土蚀变性能的影响 69
5.2.2 高低温骤变对珊瑚礁砂混凝土胀裂性能的影响 79
5.2.3 冲刷磨蚀对珊瑚礁砂混凝土的影响 88
5.3 本章小结 92
第6章 珊瑚礁砂混凝土的环境适应性及其调控对策 93
6.1 珊瑚礁砂混凝土盐雾侵蚀环境的适应性试验 94
6.1.1 室内盐雾侵蚀加速试验方案 94
6.1.2 配合比与试件制作 95
6.1.3 测试与分析方法 95
6.1.4 室内试验结果与分析 97
6.2 胶凝材料组成对抗侵蚀性能的影响 103
6.2.1 原材料及配合比 103
6.2.2 试验方法 105
6.2.3 不同水泥的性能比较 105
6.2.4 单掺硅灰/粉煤灰对水泥体系的侵蚀影响 122
6.3 高强珊瑚礁砂混凝土高低温循环适应性试验 142
6.3.1 试件制备与高低温循环试验方法 142
6.3.2 表面形貌特征 143
6.3.3 强度变化规律 143
6.3.4 相对动弹性模量的变化规律 147
6.3.5 微观结构特征 148
6.4 珊瑚礁砂混凝土冲刷磨蚀条件下的适应性试验 150
6.4.1 珊瑚礁砂混凝土冲刷磨蚀试验方案 150
6.4.2 珊瑚礁砂混凝土的抗冲磨性能 151
6.4.3 珊瑚礁砂混凝土的冲刷磨蚀机理 155
6.4.4 提升珊瑚礁砂混凝土的抗冲磨性能的机制 158
6.5 提升珊瑚礁砂混凝土耐久性的处置对策 160
6.5.1 提高珊瑚礁砂混凝土抗盐雾侵蚀的措施 160
6.5.2 提高高低温环境下珊瑚礁砂混凝土性能的措施 161
6.5.3 珊瑚礁砂混凝土抗冲磨性能的提升措施 161
6.6 本章小结 162
第7章 珊瑚礁砂混凝土的损伤演化 165
7.1 珊瑚礁砂混凝土在劣化过程中的损伤演化方程 166
7.1.1 珊瑚礁砂混凝土盐雾侵蚀的损伤演化方程参数及规律 167
7.1.2 珊瑚礁砂混凝土高低温循环的损伤演化方程参数及规律 168
7.2 珊瑚礁砂混凝土在盐雾环境下的劣化程度 169
7.3 珊瑚礁砂混凝土在高低温循环中的裂纹演化过程 170
7.4 本章小结 173
第8章 珊瑚礁砂混凝土的优化设计及其工程应用 175
8.1 高性能珊瑚礁砂混凝土的优化设计方法 176
8.1.1 原材料及基本性能 176
8.1.2 配合比设计方法与研究 176
8.1.3 珊瑚礁砂混凝土试块制作工艺 178
8.1.4 优化配合比设计 179
8.2 珊瑚礁砂混凝土结构物病害处置 182
8.3 珊瑚礁砂混凝土的工程应用 183
8.3.1 现场施工与应用情况 183
8.3.2 珊瑚礁砂混凝土工作与力学性能 186
8.4 本章小结 190
参考文献 191
第1章 绪论 1
1.1 研究背景 2
1.2 国内外研究动态 3
1.2.1 珊瑚礁砂混凝土的物理力学性能 3
1.2.2 珊瑚礁砂混凝土的耐久性能 7
1.2.3 珊瑚礁砂混凝土的改良措施 10
1.3 目前研究中存在的主要问题 13
1.4 本书主要研究内容 14
第2章 珊瑚礁砂混凝土结构物健康状况调查 17
2.1 珊瑚礁区域气象与水文条件 18
2.1.1 光照 18
2.1.2 气温 19
2.1.3 降水 19
2.1.4 风况 20
2.1.5 湿度 20
2.1.6 海水物理性质 21
2.1.7 潮汐 22
2.1.8 波浪 22
2.2 珊瑚岛礁区域地质条件 23
2.2.1 区域地质构造 23
2.2.2 区域地质特征 23
2.3 珊瑚礁砂混凝土结构物健康状态现场调查 24
2.3.1 工程信息 24
2.3.2 损伤现状 25
2.4 本章小结 30
第3章 珊瑚礁砂的物理力学性能 31
3.1 组成成分 32
3.1.1 化学成分 32
3.1.2 矿物成分 32
3.2 颗粒形态 33
3.2.1 珊瑚礁砂原材 33
3.2.2 三维动态颗粒图像分析仪 33
3.2.3 颗粒形状参数的选取 34
3.2.4 颗粒尺寸大小、形状与表面形态特征分析 35
3.3 微观形貌 39
3.4 颗粒强度 39
3.5 吸水返水特性 43
3.5.1 吸水特性 43
3.5.2 返水特性 45
3.6 本章小结 46
第4章 珊瑚礁砂混凝土的制备及其基本性能 47
4.1 珊瑚礁砂混凝土配合比设计 48
4.1.1 原材料 48
4.1.2 配合比设计与试块制作 51
4.2 测试设备与试验方案 53
4.2.1 立方体抗压与劈裂抗拉强度的测试设备与试验方案 53
4.2.2 毛细吸水性能的测试设备与试验方案 53
4.2.3 抗氯离子渗透试验的测试设备与试验方案 54
4.2.4 界面过渡区维氏显微硬度的测试设备与试验方案 54
4.3 珊瑚礁砂混凝土的强度特性 55
4.3.1 立方体抗压强度 55
4.3.2 劈裂抗拉强度 57
4.3.3 立方体抗压强度与劈裂抗拉强度的关系 59
4.4 珊瑚礁砂混凝土的毛细吸水和抗氯离子渗透性能 60
4.4.1 毛细吸水性能 60
4.4.2 抗氯离子渗透性能 61
4.5 珊瑚礁砂混凝土的显微硬度 63
4.6 本章小结 65
第5章 珊瑚礁砂混凝土的损伤特征与机制分析 67
5.1 珊瑚礁砂混凝土的损伤模式与特征分析 68
5.2 珊瑚礁砂混凝土的环境响应与机制分析 68
5.2.1 盐雾侵蚀对珊瑚礁砂混凝土蚀变性能的影响 69
5.2.2 高低温骤变对珊瑚礁砂混凝土胀裂性能的影响 79
5.2.3 冲刷磨蚀对珊瑚礁砂混凝土的影响 88
5.3 本章小结 92
第6章 珊瑚礁砂混凝土的环境适应性及其调控对策 93
6.1 珊瑚礁砂混凝土盐雾侵蚀环境的适应性试验 94
6.1.1 室内盐雾侵蚀加速试验方案 94
6.1.2 配合比与试件制作 95
6.1.3 测试与分析方法 95
6.1.4 室内试验结果与分析 97
6.2 胶凝材料组成对抗侵蚀性能的影响 103
6.2.1 原材料及配合比 103
6.2.2 试验方法 105
6.2.3 不同水泥的性能比较 105
6.2.4 单掺硅灰/粉煤灰对水泥体系的侵蚀影响 122
6.3 高强珊瑚礁砂混凝土高低温循环适应性试验 142
6.3.1 试件制备与高低温循环试验方法 142
6.3.2 表面形貌特征 143
6.3.3 强度变化规律 143
6.3.4 相对动弹性模量的变化规律 147
6.3.5 微观结构特征 148
6.4 珊瑚礁砂混凝土冲刷磨蚀条件下的适应性试验 150
6.4.1 珊瑚礁砂混凝土冲刷磨蚀试验方案 150
6.4.2 珊瑚礁砂混凝土的抗冲磨性能 151
6.4.3 珊瑚礁砂混凝土的冲刷磨蚀机理 155
6.4.4 提升珊瑚礁砂混凝土的抗冲磨性能的机制 158
6.5 提升珊瑚礁砂混凝土耐久性的处置对策 160
6.5.1 提高珊瑚礁砂混凝土抗盐雾侵蚀的措施 160
6.5.2 提高高低温环境下珊瑚礁砂混凝土性能的措施 161
6.5.3 珊瑚礁砂混凝土抗冲磨性能的提升措施 161
6.6 本章小结 162
第7章 珊瑚礁砂混凝土的损伤演化 165
7.1 珊瑚礁砂混凝土在劣化过程中的损伤演化方程 166
7.1.1 珊瑚礁砂混凝土盐雾侵蚀的损伤演化方程参数及规律 167
7.1.2 珊瑚礁砂混凝土高低温循环的损伤演化方程参数及规律 168
7.2 珊瑚礁砂混凝土在盐雾环境下的劣化程度 169
7.3 珊瑚礁砂混凝土在高低温循环中的裂纹演化过程 170
7.4 本章小结 173
第8章 珊瑚礁砂混凝土的优化设计及其工程应用 175
8.1 高性能珊瑚礁砂混凝土的优化设计方法 176
8.1.1 原材料及基本性能 176
8.1.2 配合比设计方法与研究 176
8.1.3 珊瑚礁砂混凝土试块制作工艺 178
8.1.4 优化配合比设计 179
8.2 珊瑚礁砂混凝土结构物病害处置 182
8.3 珊瑚礁砂混凝土的工程应用 183
8.3.1 现场施工与应用情况 183
8.3.2 珊瑚礁砂混凝土工作与力学性能 186
8.4 本章小结 190
参考文献 191
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珊瑚礁沙混凝土结构物损伤机制及耐久性评估 节选
第1章 绪论 我国南海诸岛绝大部分由珊瑚礁组成，且珊瑚岛礁具有丰富的特殊岩土体——珊瑚礁砂，因此在极其缺乏陆源砂石的珊瑚岛礁上，就地取材使用珊瑚礁砂拌制珊瑚礁砂混凝土的施工工艺应运而生。但是珊瑚礁砂具有易破碎、孔隙发育、表面粗糙不平和形状不规则等特点，因此使用其拌制的珊瑚礁砂混凝土在物理力学性能、耐久性能及破坏机理上与普通碎石混凝土有所不同。本章系统总结国内外学者对珊瑚礁砂混凝土的物理力学性能、耐久性能和改良措施的研究进展，并对其研究成果进行总结，从而发现目前相关研究中存在的主要问题，*后提出本书的主要研究内容。 1.1 研究背景 由造礁珊瑚骨骼和虫黄藻类生物胶结钙化而成的珊瑚礁，在热带海岸和岛屿浅水区分布极为广泛。我国南海诸岛由东沙群岛、西沙群岛、中沙群岛、南沙群岛和黄岩岛等岛屿组成，其中包含200多个岛、礁、沙滩，绝大部分由珊瑚礁组成，这些岛屿和礁体是我国南海唯一的陆地国土资源，是海洋开发和国防建设的重要依托。《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006—2020年）》中明确将海洋国防建设列为重点支持领域和优先发展主题之一，中共十八大将“海洋强国”的战略目标纳入国家大战略中，强调建设“海洋强国”是科学发展的重要途径。 远海珊瑚岛礁一般都远离大陆，混凝土建筑用材匮乏，水泥、砂石、钢筋，甚至是岛礁本身缺乏的淡水等，均需由大陆经海上长途运输而来，尤其是砂石、礁砂，它们是混凝土中的重要组成部分，占总量的70%～80% ，且在海洋工程建设中对它们的需求非常大。据有关部门统计，20世纪90年代初，西沙群岛建材的运输费用就占到整个建设工程预算的72%左右，而南沙群岛建材的运输费用更是高出100% ，可见运输代价之高。鉴于此，在不破坏岛礁原有环境的前提下，就地取材，以珊瑚礁块、砂为粗细骨料，用海水代替淡水拌和养护混凝土的施工工艺应运而生，这对岛礁建设具有重要的工程意义。 在珊瑚岛礁上直接利用珊瑚礁块、砂构筑建筑物，国外始于20世纪40年代。1945年，美军在巴布亚新几内亚洛斯内格罗斯岛珊瑚岛礁上修建了长度为2375 m的莫莫特机场跑道，1954年澳大利亚利用同源材料将其改建为民用机场，沿用至今。在英格兰和威尔士地区，海洋混凝土礁砂的用量占工程应用的18%左右。在环太平洋珊瑚礁分布区，美国部署了大量的军事基地，耗费了大量的混凝土材料，为此美国军方制定的土木工程标准Unified facilities criteria（UFC）design：Tropical Engineering 中明确指出：使用混凝土建设时，在常规礁砂短缺情况下，可使用珊瑚礁砂作为混凝土礁砂，但为确保混凝土质量，珊瑚礁砂应提前冲洗干净且减少含盐量，避免锈蚀钢筋。在我国，这类应用可追溯到300多年前的明代，当年我国渔民已会将珊瑚礁块和礁砂碎屑作为建筑砂石料在南海岛屿上构建庙宇，至清代，仅西沙群岛建造的古庙就有14处之多[1]。20世纪20年代及第二次世界大战期间，法国殖民主义者和日本帝国主义者先后侵占我国南海诸岛，为掠夺我国岛屿资源，利用珊瑚礁块和礁砂碎屑制作混凝土，构筑了简易码头、瞭望楼（图1.1）等建筑物。第二次世界大战结束后，南海诸岛重归我国管辖，我国军民在岛礁上修建了不少营房、气象站、航标和灯塔等建筑物；20世纪50年代修建了一批平房；到70年代中期，为巩固我国南海边防，在西沙群岛扩建港口、码头、渔业水产收购站、海洋观测站等，也是在这个时期为克服建设原材料不足和节约成本，我国海军工程部开始了海水拌和养护珊瑚礁砂混凝土的可行性研究；80年代，在永兴岛机场和码头的防浪堤护坡上（素混凝土）及非受力范围和受力压强不大的其他工程（如地坪和道路等）中进行了海水拌和养护珊瑚礁砂混凝土的应用；90年代初，西沙群岛琛航岛新的码头护岸护坡，以及道路、航道、港池的防浪堤等也都运用了海水拌和养护珊瑚礁砂混凝土工艺。 图1.1 日本人用珊瑚礁砂混凝土建造的瞭望楼 然而，南海岛礁自然环境复杂，高温、高湿、高盐、风速大且海况条件恶劣，并且关于珊瑚礁砂混凝土性能的系统研究明显滞后于工程实践。对西沙某岛礁珊瑚礁砂混凝土结构进行调查发现，其在服役不足10年的情况下就发生了开裂、剥落、钢筋裸露、冲刷磨蚀等损伤劣化现象，这对混凝土结构的安全稳定和长期服役性能造成严重威胁。珊瑚礁砂作为一种有别于陆源砂的特殊岩土介质，是配制珊瑚礁砂混凝土的重要原材料，但目前关于海水拌和养护珊瑚礁砂混凝土作用机理，以及复杂恶劣的热带海洋环境对珊瑚礁砂混凝土力学性能、耐久性和微观影响的研究尚不够深入，这必将对建筑于珊瑚岛礁上的珊瑚礁砂混凝土构筑物的安全稳定带来隐患。因此，揭示珊瑚礁砂混凝土在复杂海洋环境及恶劣海况条件下的损伤机理，进而评价其安全性和长期服役性能具有必要性与紧迫性。 1.2 国内外研究动态 1.2.1 珊瑚礁砂混凝土的物理力学性能 将珊瑚礁砂作为混凝土建筑材料的研究和应用一直以来是国内外学者关注的热点问题。通常，依据骨料类型，珊瑚礁砂混凝土可大致分为三类：**类是以普通碎石为粗骨料，以珊瑚砂屑为细骨料拌和而成的混凝土；第二类是以破碎的珊瑚或珊瑚礁块为粗骨料，以天然河砂为细骨料拌和而成的混凝土；第三类是以珊瑚礁碎块为粗骨料，以珊瑚砂屑为细骨料拌和而成的混凝土。1974年，美国学者Howdyshell[2]对关岛、塞班岛、夸贾林环礁及中途岛的珊瑚礁砂混凝土构筑物进行调查，指出将珊瑚骨料作为混凝土材料是可行的。1988年，我国学者王以贵[3]对珊瑚混凝土在港工中应用的可行性进行了研究，证实珊瑚礁砂混凝土应用于不含钢筋的防波堤、防沙堤、挡墙、护岸、消浪块体及路面工程等港工构筑物中是可行的，既可节约费用，又可缩短工期。 珊瑚礁砂混凝土的流动性通常较一般混凝土的差，其和易性受水泥用量、水灰比、砂率大小及珊瑚礁砂预湿吸水率等因素的影响很大。珊瑚礁砂具有形状复杂、表面粗糙多孔、比表面积大等特征，只有较多的水泥砂浆才可以完全包裹珊瑚礁砂颗粒。卢博等[4]在研究中指出珊瑚礁砂混凝土比一般混凝土需要更多的水泥用量。韦灼彬等[5]在研究中指出体积砂率是影响珊瑚礁砂混凝土坍落度的*重要因素，而袁银峰[6]、达波[7]等研究发现质量砂率比体积砂率的配合比设计效果更好。相关研究表明，无论是体积砂率还是质量砂率，保证其在50%以上，可以使制备的珊瑚礁砂混凝土获得良好的流动性[6-8]。珊瑚礁砂的吸水率较大，袁银峰和达博等[6-7]在研究中指出珊瑚礁砂预湿吸水率的变化对珊瑚礁砂混凝土坍落度的影响*大，韩超[9]发现在搅拌过程中采取先预湿珊瑚礁砂、后加水泥的方式可以避免珊瑚礁砂混凝土分层离析现象的发生。虽然珊瑚礁砂混凝土的流动性较一般混凝土的差，但研究发现珊瑚礁砂作为细骨料制备的混凝土的保水性和黏聚性总优于河砂制备的混凝土[10] ，且珊瑚礁砂混凝土拌和物一般无严重泌水和崩塌现象[5]。此外，使用海水拌和养护珊瑚礁砂混凝土时，海水中的CaCl2等会促进混凝土的水化，对混凝土的坍落度损失造成一定的影响[11]。 珊瑚骨料质轻，属轻骨料范畴[12]，但珊瑚礁砂混凝土的密度一般在1827～2300 kg/m3范围内[6，13-14] ，不属于轻骨料混凝土，这一点与Arumugam 等[15]的结论一致。混凝土的设计指标一般以强度等级为准，采用常规设计理论和方法设计的珊瑚礁砂混凝土的强度等级一般在C20～C30[3，4，9，12-13，16-18] ，早期岛礁建设中主要将其应用在防波堤、道路等非受力部位。卢博等[4]、梁元博等[19]将珊瑚礁砂和普通碎石作为粗细骨料配制出了强度等级为C40的珊瑚礁砂混凝土。广西大学李林[12]用珊瑚礁砂和天然河砂配制了强度等级为C30的珊瑚礁砂混凝土，采用正交试验法研究了水泥用量、用水量、珊瑚用量和砂率对珊瑚礁砂混凝土强度的影响，得到各因素的影响顺序：水泥用量＞用水量＞砂率＞珊瑚用量。周杰[20]、余强[21]依据高性能轻骨料的配合比设计理论，将水灰比设在0.25～0.4，配制出了强度等级为C40和C50的珊瑚礁砂混凝土。南京航空航天大学余红发团队等[6-7，22-23]提出富浆混凝土理论来设计高强珊瑚礁砂混凝土，通过降低水灰比、增加水泥用量配制出了强度等级为C50～C65的珊瑚礁砂混凝土，并且利用南沙诸岛较为优质的珊瑚礁砂配制出了强度等级为C70和C80的珊瑚礁砂混凝土[7]。Wang 等[24]利用计算机程序，使用Andreasen＆Andersen 颗粒填充数学模型和响应面分析，利用珊瑚砂和珊瑚微粉制备了超高性能的珊瑚混凝土。 珊瑚礁砂混凝土的强度特性与普通混凝土有所不同。珊瑚礁砂混凝土早期强度增长较快，而后期强度增长较慢。1996年，印度学者Arumugam 等[15]研究发现珊瑚混凝土在7 d 龄期后立方体抗压强度几乎不增长，而普通混凝土28 d 龄期强度约是7 d 龄期强度的1.5倍；国内众多研究学者[8，12，18，25-27]也发现了此规律，珊瑚礁砂混凝土7 d 龄期的立方体抗压强度就可以达到28 d 龄期立方体抗压强度的80%甚至更高，14 d 几乎达到28 d 龄期立方体抗压强度，并且珊瑚礁砂混凝土在养护初期的立方体抗压强度要高于同强度等级的普通碎石混凝土；然而，由于珊瑚礁砂骨料本身多孔隙、强度较低，28 d 龄期后的珊瑚礁砂混凝土的立方体抗压强度一般低于普通碎石混凝土[8，12，25]。然而，糜人杰等[14]对不同强度等级的珊瑚礁砂混凝土的力学性能进行研究时发现，C20～C50强度等级范围的珊瑚礁砂混凝土的轴心抗压强度要比普通混凝土高10%～48%，表明珊瑚礁砂混凝土的延性更好，但随着强度等级的提高，其增量有所降低。Huang 等[28]在对珊瑚礁砂混凝土、再生骨料混凝土和普通碎石混凝土的力学性能进行比较分析时，同样得出了珊瑚礁砂混凝土的轴心抗压强度比普通碎石混凝土高的结论。糜人杰等[14]在研究时还发现，不同强度等级的珊瑚礁砂混凝土的劈裂抗拉强度要比普通混凝土高，这与大部分研究学者[8，12，29-30]的研究结论相同，这是因为珊瑚礁砂表面粗糙、多孔，骨料与水泥浆体之间的黏结力强，且珊瑚礁砂由吸水返水特性形成的“微泵”效应能够促进珊瑚礁砂混凝土界面过渡区的水泥水化，从而使得珊瑚礁砂混凝土具有较高的劈裂抗拉强度；但郭东等[31]对比研究了强度等级为C30的珊瑚礁砂混凝土和普通混凝土的力学性能，得出由于珊瑚礁砂本身疏松多孔、易碎，珊瑚礁砂混凝土的劈裂抗拉强度低于普通混凝土的结论，而作者通过阅读其论文推测这可能是因为应用了风化程度较为严重的珊瑚骨料，影响了珊瑚礁砂混凝土的力学性能。达波[7]在研究中比较了未风化珊瑚骨料和风化珊瑚骨料对混凝土强度性能的影响，发现未风化珊瑚混凝土比风化珊瑚混凝土的立方体抗压强度平均约高12%。珊瑚礁砂表面粗糙、多孔，其“微泵”效应还对抗折强度产生较大影响，糜人杰等[14]的研究发现珊瑚礁砂混凝土的抗折强度和普通混凝土的抗折强度的差异与强度等级有关，强度等级为C30的珊瑚礁砂混凝土的抗折强度比普通混凝土的高，但是C40～C55强度等级的珊瑚礁砂混凝土的抗折强度比普通混凝土的要低，原因是低强度等级的珊瑚礁砂混凝土的珊瑚礁取代率高，“微泵”效应及界面区嵌固咬合力强。但郭东等[31]、Wang 等[30]研究发现，以珊瑚礁砂为细骨料配制的强度等级为C40的珊瑚礁砂混凝土的抗折强度高于普通混凝土。珊瑚礁砂混凝土的抗折强度特性还有待深入研究。 珊瑚礁砂混凝土的早期强度高主要有两方面原因：一是珊瑚礁砂骨料自身带有的盐分或使用海水拌和时水中的盐分，特别是氯盐，会与水泥中的氧化铝反应生成Friedle′s 盐，能促进水泥的早期水化[32-34]；二是珊瑚礁砂骨料的吸水返水特性在混凝土内部产生内养护作用，能促进水泥水化，且珊瑚礁砂表面粗糙多孔，水泥浆易渗透进骨料表面的孔隙，使得水泥石形成机械网状结构，从而产生比普通混凝土更强的界面黏结力[35
珊瑚礁沙混凝土结构物损伤机制及耐久性评估 作者简介
孟庆山，男，1974年生，河北玉田人，博士，中国科学院武汉岩土力学研究所研究员，博士生导师，湖北省杰出青年基金获得者，中国科学院大学岗位教师。现任岩土力学与工程国家重点实验室主任助理，兼任靠前土力学及岩土工程协会（ISSMGE）会员、靠前工程地质与环境协会（IAEG）会员、中国第四纪科学研究会珊瑚礁专业委员会委员、中国土木工程学会土力学及岩土工程分会地基处理专业委员会委员、中国岩石力学与工程学会环境岩土工程分会青年工作委员会委员、湖北省土木建筑学会土工基础专业委员会委员、武汉岩土工程学会常务理事，以及《岩土力学》《土工基础》期刊编委。目前主要从事岛礁工程地质与力学特性、珊瑚礁灰岩静动力学特性、珊瑚礁砂混凝土损伤与耐久性等方面的科研工作。近年来，先后主持国家自然科学基金项目4项、中国科学院战略性先导科技专项（A类）课题1项、国家重点基础研究发展计划（“973计划”）课题1项、湖北省自然科学基金计划青年杰出人才项目1项、湖北省自然科学基金计划面上项目1项、交通部西部交通建设科技项目2项、海军海防工程军工项目1项、岩土力学与工程国家重点实验室仪器设备研制项目1项。参与国家自然科学基金重点项目2项，国家科技基础性工作专项、国家重点基础研究发展计划（“973计划”）课题、国家科技支撑计划重点项目及重大工程应用科研课题10多项。培养研究生23名，其中博士研究生8名，硕士研究生15名。在国内外核心期刊和靠前会议上发表了学术论文近200篇，SCI、EI和ISTP收录100余篇。获国家发明授权近20项，实用新型授权近50项。主持或参与的科研项目获国家科学技术进步奖二等奖，贵州省科学技术进步奖一等奖、二等奖、三等奖，湖北省科学技术进步奖二等奖、三等奖，中国公路学会科学技术进步奖二等奖各1项。获全国很好工程勘察设计行业奖一等奖、北京市第十一届很好工程勘察设计奖一等奖、第十四届全国很好工程勘察设计奖银奖各1项。
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