珊瑚骨料复合改性技术的协同增强机制及其在海洋工程中的应用

为解决远海岛礁建设中天然骨料运输成本高、珊瑚骨料(CA)力学性能差等问题，研究人员开展了珊瑚骨料混凝土(CAC)的复合改性研究。通过对比五种改性方法，发现水泥浆涂层结合腐蚀抑制剂(C-CI)的复合技术使CA圆柱体抗压强度提升91.9%，CAC抗压强度提高31.0%。该研究为海洋工程中CA性能优化提供了协同孔隙填充-氯离子吸附-界面过渡区(ITZ)强化的系统解决方案。

　　

在南海岛礁建设中，传统砂石骨料的跨海运输成本居高不下，而当地丰富的珊瑚骨料(CA)却因强度低(仅3.2 MPa)、孔隙率高(吸水率5.5%)和盐分含量高等缺陷难以广泛应用。虽然二战时期美军就曾用珊瑚建造军事设施，但现代高标准的海洋工程对材料性能提出了更高要求。现有研究多聚焦单一改性手段，未能充分发挥CA的改良潜力。

中国研究人员在《Powder Technology》发表的研究中，系统评估了水泥涂层(C)、腐蚀抑制剂(CI)、聚乙烯醇(PVA)及两种复合改性技术对CA性能的影响。研究采用圆柱体抗压测试、压碎指标分析、游离氯离子检测等方法，结合扫描电镜观察界面过渡区(ITZ)微观结构。

材料与组成
实验选用西沙群岛珊瑚骨料，对比普通硅酸盐水泥(OPC)涂层、亚硝酸钙基CI、PVA溶液等处理方案。

CA圆柱体抗压强度
C-CI复合处理展现出最优效果：3天抗压强度提升91.9%，远超单一CI处理的35.6%。水泥浆体填充孔隙的同时，CI通过化学吸附固定氯离子，形成双重增强效应。

CA强化机制
电镜分析揭示三大机制：1)水泥/PVA物理填充孔隙；2)CI化学吸附Cl^-；3)改性层与水泥基体形成致密ITZ。复合处理组的ITZ厚度减少42%，微硬度提高3倍。

结论与意义
该研究突破传统单一改性思路，创建"物理填充-化学钝化-界面强化"的协同技术体系。C-CI方案使CAC抗压强度提升31%，为岛礁军事设施、跨海大桥等工程提供材料基础。研究同时证实，2小时水泥预涂+1小时CI浸泡的工艺组合最具成本效益，这对南海大规模建设具有重要实践价值。

值得注意的是，改性后的CA游离氯离子含量降低76%，这将显著延缓海洋环境中钢筋锈蚀。未来研究可进一步探索微生物矿化等生物技术与现有方法的联用效果，推动绿色高性能CAC的发展。