010-82930964 
编号：CYYJ04888
篇名：纳米碳酸钙增强珊瑚混凝土动态力学性能及微观结构研究
作者：邓刚元
关键词： 岛礁工程; 纳米碳酸钙; 动态性能; 应变率效应; 微观结构;
机构： 湘潭大学
摘要： 随着“一带一路”倡议和“海洋强国”战略的实施,南海岛礁工程的重要性不断提升。然而,南海岛礁地理位置偏远,传统建筑材料（如水泥、淡水和砂石骨料）的运输供应困难且面临高昂成本,因此就地取材使用珊瑚砂骨料成为了一种可行的替代方案。然而,珊瑚骨料具有孔隙率高、强度低、质地脆弱等固有缺陷,这限制了其在混凝土中的广泛应用。为此,采用纤维与纳米材料复合增强技术成为提升珊瑚混凝土力学性能的有效途径。 本研究通过在水泥基复合材料中添加玄武岩纤维（Basalt Fiber,BF）,成功制备了具有高韧性的玄武岩纤维增强珊瑚砂水泥基复合材料（Basalt Fiber Reinforced Coral Sand Cementitious Composites,BFRCSCC）。为进一步提升材料性能,通过复掺纳米碳酸钙,开发了性能更优的纳米碳酸钙-玄武岩纤维增强珊瑚砂水泥基复合材料（Nano CaCO3-Basalt Fiber Reinforced Coral Sand Cementitious Composites,NC-BFRCSCC）。利用电液压力万能试验机和直径100 mm的分离式霍普金森压杆（SHPB）装置,对材料进行了静态和动态压缩试验,通过扫描电镜（SEM）和X射线衍射（XRD）设备对材料的微观结构进行分析。主要研究成果如下: （1）在流动性试验中,玄武岩纤维的掺入对珊瑚混凝土的流动性产生了一定的抑制作用。随着纤维掺量的增加,砂浆稠度逐渐降低。复掺纳米碳酸钙使珊瑚混凝土的流动性得到改善。 （2）在静态压缩试验中,静态抗压强度随纤维掺量的增加呈现先升后降的趋势,表明玄武岩纤维在一定掺量范围内能够提升材料的抗压性能。复掺纳米碳酸钙使珊瑚混凝土的静态抗压强度进一步提高。 （3）在动态压缩试验中,随着应变率和玄武岩纤维掺量的增加,试件的动态抗压强度显著提升,表明玄武岩纤维的掺入有效改善了珊瑚混凝土的韧性。与未掺入纳米碳酸钙的试件相比,掺入纳米碳酸钙的试件表现出更高的韧性,破坏程度较轻,且试件完整性更好。 （4）在微观试验中,玄武岩纤维的破坏模式为断裂和拔出。纳米碳酸钙的掺入使得纳米颗粒填充了内部孔隙,但其并未生成新的化学物质,主要影响水化产物的生成量。
