我國南海諸島雖地處遠海，但其擁有豐富的珊瑚礁砂是島礁工程的主要承載體和建筑材料。在不破壞島礁生態(tài)環(huán)境的前提下，就地取材利用珊瑚礁沉積物海水拌制礁砂混凝土用于工程建設是一個良好的選擇，更是滿足國家發(fā)改委提出的《關(guān)鍵材料升級換代工程實施方案》中島礁建設用新型建筑材料的技術(shù)要求。在極端惡劣的海洋環(huán)境下，礁砂混凝土結(jié)構(gòu)頻繁遭遇海浪、礁塊、碎石的沖刷磨蝕（圖1），嚴重威脅島礁工程構(gòu)筑物的安全穩(wěn)定和長期服役性能。因此，珊瑚礁砂混凝土抗沖磨性能及其破壞機理研究具有重要的科學意義和工程實用價值。

　　針對島礁護岸礁砂混凝土構(gòu)筑物出現(xiàn)的損傷現(xiàn)狀，中國科學院武漢巖土力學研究所海洋工程地質(zhì)組的科研人員開展了現(xiàn)場調(diào)研、原位取樣與室內(nèi)測試分析工作。通過室內(nèi)加速試驗模擬礁砂混凝土遭受沖刷磨蝕破壞過程，揭示了礁砂混凝土沖刷磨蝕損傷模式及其破壞機理。研究表明：礁砂混凝土的抗沖磨強度與抗壓強度存在良好的正相關(guān)性，作為外摻劑的硅粉、粉煤灰和纖維在一定程度上提高了礁砂混凝土的抗沖磨性能（圖2）；在珊瑚礁砂混凝土中，骨料的顯微硬度高于砂漿，兩者同時經(jīng)受外力作用，砂漿的磨損相對較大。此外，粗糙多孔的珊瑚礁塊有效提高了混凝土界面過渡區(qū)的性能（圖3），硅粉和粉煤灰的火山灰反應提高了礁砂混凝土的整體性能，纖維通過內(nèi)支撐和抗拉作用改善了礁砂混凝土的微觀結(jié)構(gòu)和力學性能，進而提高其抗沖磨性能（圖4和圖5）?；诖?，課題組針對性提出了提升珊瑚礁砂抗沖磨性能的工程處治措施，并在現(xiàn)場得到了成功應用。本研究成果為我國島礁工程建設和長期服役性能評價提供了重要科學依據(jù)。

　　相關(guān)研究成果以“Study of the anti-abrasion performance and mechanism of coral reef sand concrete”、“The effect of fly ash and silica fume on mechanical properties and durability of coral aggregate concrete”為題，發(fā)表在中科院一區(qū)Top期刊Construction and Building Materials上，并出版了專著《珊瑚礁砂混凝土結(jié)構(gòu)物損傷機制及耐久性評估》。研究工作獲得中國科學院戰(zhàn)略性先導科技專項（A類）（XDA13010200）和國家自然科學基金面上項目（41472287）的資助。

　　論文鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0950061821010230 

　　https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0950061818314880 

 圖1 島礁建設的地理位置及專家現(xiàn)場調(diào)研

 圖2 珊瑚礁砂混凝土的抗沖磨性能及其與抗壓強度的關(guān)系

 圖3 珊瑚礁砂混凝土界面過渡區(qū)的顯微硬度

 圖4 珊瑚礁砂混凝土的水化產(chǎn)物

 圖5 珊瑚礁砂混凝土的微觀結(jié)構(gòu)

（文/圖 海洋工程組）