水下旋转磨损条件下农业废弃物轻骨料混凝土耐磨性对比研究

《Scientific Reports》：Energy-dependent underwater abrasion behavior of sustainable lightweight concrete incorporating agro-waste aggregates and natural fibers under rotational hydraulic conditions

　　

摘要

轻骨料混凝土已成为水利工程以及海岸和近海工程中广泛应用的材料，理解其在水下旋转磨损条件下的耐久性至关重要。以往的研究针对多种农业废弃物骨料在高能水下条件下的耐磨性进行了对比研究，以推动可持续混凝土的生产；然而，此类研究仍然匮乏，尤其是在综合考虑旋转速度、磨损时间、骨料特性以及骨料与水泥基体之间界面过渡区特性的协同效应方面。本研究旨在弥补这一研究空白，将传统混凝土与采用椰子壳、膨胀粘土骨料、油棕壳和槟榔壳骨料的轻骨料混凝土进行对比，并结合天然纤维（大麻、黄麻和椰棕），在水下旋转磨损条件下进行性能评估。磨损试验在1200 rpm和1600 rpm转速下进行，以研究暴露时间、磨损能量和骨料性质对耐磨性的影响。结果表明，磨损损失随暴露时间呈线性增加，证实了累积机械侵蚀效应。在1600 rpm转速下磨损6小时后，重量损失从传统混凝土的461.93 g增至轻骨料混凝土的549.44–698.91 g。磨损率在1200 rpm时为23.35–38.80 g/h，在1600 rpm时为55.42–116.49 g/h，而重量损失率在1.78至2.60之间。在轻骨料混凝土混合料中，油棕壳-大麻纤维组合表现出最低的转速敏感性和在严苛水下条件下最稳定的耐磨性能。