基于MICP的珊瑚砂砂浆裂缝自修复新型细菌载体

用以石膏为细菌载体及以乳酸钙、尿素为底物的自修复剂,基于微生物诱导碳酸钙沉淀(MICP)技术实现了珊瑚砂砂浆裂缝的自修复,验证了石膏作为细菌载体修复珊瑚砂砂浆裂缝的可行性,探讨了自修复剂配比和养护方式对自修复效果的影响,分析了裂缝区生成物的矿物成分及形态.结果表明:掺入石膏为细菌载体的自修复剂后,试样裂缝自修复效果良好;裂缝生成物主要是方解石和球霰石型碳酸钙;当含菌载体和底物掺量均为3.0%时,试样裂缝有较好的自修复效果,同时对珊瑚砂砂浆强度影响相对较小.

玄武岩纤维增强珊瑚砂砂浆收缩性与力学性能试验研究

针对珊瑚砂砂浆收缩大、力学性能差这2个突出问题,以珊瑚砂砂浆各龄期的收缩率、抗压、抗折和抗拉强度为评价指标,研究玄武岩纤维对珊瑚砂砂浆收缩性能与力学性能的改善作用。试验结果表明:掺加玄武岩纤维可有效减小珊瑚砂砂浆的收缩性,且其收缩率随纤维掺量的增加而减小;玄武岩纤维对珊瑚砂砂浆抗压强度的增强效果不明显,当纤维掺量过高时,对珊瑚砂砂浆各龄期抗压强度产生不利影响;玄武岩纤维可明显提高珊瑚砂砂浆的抗折和抗拉强度,其抗折和抗拉强度均随纤维掺量的增加先提高后降低,最佳掺量为0.90%~1.05%。

水泥珊瑚砂砂浆的抗压强度与微观结构

珊瑚砂是一种以生物骨骼、贝壳碎片和珊瑚碎片等有机物为主的特殊砂土,采用珊瑚砂和河砂制备水泥砂浆的性质有较大差别,针对这一问题,取南海某岛礁的珊瑚砂制备水泥砂浆,考虑不同砂灰比和不同养护龄期等因素进行压缩试验,并对其中部分试样进行电镜扫描。试验结果表明:水泥珊瑚砂砂浆的抗压强度随着砂灰比的增大而非线性减小;砂灰比低的珊瑚砂水泥砂浆抗压强度随着龄期增长的幅度较大;养护初期,水泥珊瑚砂浆的抗压强度相对较高,但随着养护时间的增长,其抗压强度低于河沙制成的水泥砂浆的抗压强度;珊瑚砂砂浆中的锯齿楔形结构可提高承压作用,但其中的孔洞和其易碎特征阻碍水泥石结构形成完整联络体,进而降低了珊瑚砂砂浆的抗压强度。

CF/SSF增强珊瑚砂水泥砂浆微观结构分析及动态劈裂拉伸试验研究

珊瑚混凝土是一种拉压强度严重不对称的材料,研究其动态拉伸力学性能对岛礁防护工程具有重要意义。为了探究碳纤维(carbon fiber,CF)和不锈钢纤维(stainless steel fiber,SSF)增强珊瑚砂水泥砂浆在冲击荷载作用下的∅动态拉伸力学性能,采用100 mm的分离式霍普金森压杆(split Hopkinson pressure bar,SHPB)装置进行动态劈裂试验,对比分析不同纤维掺量的珊瑚砂水泥砂浆在不同应变率下的动态抗拉强度和能量耗散规律,并结合扫描电子显微镜揭示混杂纤维的作用机理。结果表明:复掺CF和SSF的珊瑚砂水泥砂浆试样的静、动态抗拉强度均有显著提高,最大动态抗拉强度增长率为66.03%。在相同应变率下,试样的动态抗拉强度与纤维掺量呈正相关,其破碎程度与纤维掺量呈负相关,纤维的桥接作用对试样裂缝开展具有良好的抑制效果。在同一纤维掺量下,动态增长因子随应变率的升高明显增大,动态增长因子最大值为2.44,表现出明显的拉伸应变率效应。珊瑚砂水泥砂浆试样的破碎程度及耗散能量均与应变率呈正相关,且纤维掺量越高,试样破坏时需要耗散的能量越多。

主动围压下纳米SiO_(2)增强珊瑚砂水泥砂浆动态力学性能

在人工海水拌制的珊瑚砂水泥砂浆中复掺2.0%纳米SiO_(2)和0.4%玄武岩纤维以提升其力学性能,采用带有主动围压装置的分离式Hopkinson压杆对其进行不同围压(0~20MPa)下的冲击压缩实验,研究纳米SiO_(2)增强珊瑚砂水泥砂浆在不同围压和不同应变率下的动态力学性能。结果表明:无围压(单轴冲击)试件的破坏形态呈现为粉碎状,具有明显的脆性特征;主动围压作用下试件受冲击后的完整性较好,属于压剪破坏,而且试件发生由脆性到塑性的转变,韧性得到提升。从得到的动态应力–应变曲线可以看出试件强度比静态下提高2.08~3.43倍,动态抗压强度是无围压(单轴冲击)的1.88~2.35倍。通过分析材料的动态增强因子和围压增长因子对应变率和围压变化影响,得到了相关经验公式。通过对能量耗散情况的分析,结果表明围压可以提升纳米SiO_(2)增强珊瑚砂水泥砂浆的比能量吸收值。