建筑材料学报杂志

建筑材料学报杂志2025年第12期

• 玄武岩纤维棒水泥基材料韧性及孔隙特征

  朱乐喜，崔圣爱，柏竟玮，詹金科，郑天宇

  研究了玄武岩纤维棒（BFB）直径及掺量对水泥基材料力学性能和渗透性能的影响，并结合计算机断层扫描（CT）技术探讨了BFB对水泥基材料孔隙结构的调控作用。结果表明：较小直径的BFB可有效降低水泥基材料孔隙率，提高抗渗透性能，显著增强抗折韧性，但对抗压强度存在轻微削弱；随着BFB掺量的增加，水泥基材料韧性及抗渗透性能均得到明显改善；当BFB直径为0.2 mm、掺量为3.0%时，试件B0.2-3.0综合性能最优，与未掺BFB的试件相比，其抗折强度提升约1.6倍，孔隙率降低36.49%，且呈现出多缝开裂和挠曲硬化特性；当BFB直径为0.4 mm时，试件整体性能较未掺BFB时有所下降。

• 水泥浆-骨料界面过渡区微观特征的数值研究

  高轩，刘清风

  综合考虑边壁效应造成的水泥颗粒非均匀分布与局部水灰比差异，基于体视学原理、连续切片方法和水泥水化理论，建立了ITZ的数值模型并且通过第三方数据进行了验证，最后采用该模型对水灰比、水泥粒径分布和骨料表面粗糙性进行了参数化分析。结果表明：相较于水泥浆基质，ITZ内水泥的水化程度较高，但水化产物的体积明显减少；水灰比越大，ITZ的厚度和孔隙率越高；细小的水泥颗粒可以填充大颗粒的间隙，进而减小ITZ的厚度和孔隙率；粗糙的骨料表面可以增强边壁效应，增加ITZ的厚度和孔隙率。

• 无石膏条件下含镁C3A的早期水化特征

  宋强，杨佳辉，张同生，胡亚茹，潘志刚

  为探索无石膏条件下含镁煅烧铝酸三钙（C₃A）的早期水化特征，煅烧制备了掺加16.67%、28.57%MgO的C₃A样品，并分析了样品水化过程中的物相组成演化规律和水化程度。结果表明：MgO显著促进了C₃A的水化，水化1 h后即生成镁铝双金属氢氧化物（Mg-Al LDH），且Mg-Al LDH含量随样品中MgO含量增加而显著提升。掺加28.57%MgO的样品水化2 d时C₃A水化程度达到95%，较掺加16.67%MgO的样品提高20%~30%。Mg-Al LDH的形成过程中未发现明显的Mg（OH）₂相，表明Mg-Al LDH并非通过Mg（OH）₂中间产物形成，而是由MgO直接水解产生的Mg²⁺和C₃A水解释放的Al³⁺在碱性条件下形成，因此Mg-Al LDH的形成也加速了MgO的水解。

• 冻融循环作用下再生细骨料砂浆的氯离子扩散特性

  赵晏，朱学军，靳凯戎，韩静云，王德志

  通过快速氯离子迁移试验（RCM）和COMSOL软件仿真研究了冻融循环作用下再生细骨料（RFA）砂浆的氯离子扩散行为，探讨了RFA和粉煤灰对RFA砂浆氯离子扩散性能的影响。结果表明：RCM法测定的RFA砂浆氯离子迁移系数随着RFA替代率的增加而增加，随着粉煤灰替代率的增加而减小；冻融循环下的RFA砂浆氯离子扩散系数随着RFA替代率的增加而增加，随着粉煤灰替代率的增加而先减小后增加，且质量分数为3%的NaCl溶液中的砂浆抗氯离子扩散性能比自来水中的优异；数值模拟进一步揭示了冻融循环相变过程中氯离子的扩散规律。

• 基于三维随机骨料的混凝土早龄期损伤演化过程模拟分析

  赵卫平，陈嘉龙，凌彬健，白嘉淇，杨婉怡

  为探究早龄期混凝土在轴压荷载下的力学性能及损伤演化过程，对龄期为1、3、5、7、14、28 d的混凝土圆柱体试件进行轴心抗压试验，并使用Python编程在Abaqus软件中生成基于三维随机多面体骨料和零厚度内聚力单元的细观有限元模型。结果表明：混凝土的抗压刚度、抗压强度及峰值应变均随龄期延长而增大；所建模型能够准确预测早龄期混凝土的轴压性能。在此基础上，深入分析了早龄期混凝土在轴压破坏过程中的损伤状态、裂缝分布和传力机制，揭示了龄期对这些机制的影响规律。

• GFRP管约束钢纤维混凝土短柱的声发射参数分析

  佘艳华，黄俊杰，周灵杰

  为研究钢纤维掺量对玻璃纤维增强塑料（GFRP）管约束钢纤维混凝土（SFRC）短柱在轴向压缩荷载下力学性能的影响，用声发射（AE）技术监测了核心混凝土的损伤演化规律。结果表明：随着钢纤维掺量从0%增加至1.8%，试件的峰值荷载和位移延性增大，最大增幅分别为31.55%、15.60%；通过AE能量的演化趋势可以将试件的轴压过程分为3个阶段，其中AE能量在裂纹发展阶段表现最活跃，并出现Kaiser效应；随着加载过程的进行和钢纤维掺量的增加，剪切裂纹占比逐渐增大，利用上升时间/幅度-振铃计数/持续时间（RA-AF）可以定量表征核心混凝土的破坏特征；b值的演化特征可以反映混凝土的破裂过程，裂纹发展阶段b值的下降趋势可以作为试件破裂失稳的重要前兆信息，当b值达到最小值且趋于稳定时，试件发生极限破坏。

• 双层抛填轻骨料混凝土力学性能及微结构研究

  董浩伟，王海龙，张文妍，黎庆富，张新宇

  运用双层抛填法在混凝土浇筑过程中分2层抛入骨料，通过优化浮石轻骨料混凝土骨料骨架结构来提升混凝土强度，构建抛填骨料粒径区间与抛填率量化评价体系。结果表明：当抛填骨料最大粒径为19、31.5 mm，抛填率为10%、20%时，混凝土的抗压强度较基准组分别提升了16.45%、8.98%，劈裂抗拉强度同步增强；抛填骨料优化了基体的微观结构，随着抛填率的提升，有害孔隙减少，界面微裂纹宽度减小；应力-应变曲线无量纲化拟合的方差高达99%，拟合精度良好；当4.75~19 mm粒径骨料抛填率为20%时，韧性指数较基准组提升了51.9%，脆性指数降低了47.2%，抛填骨料混凝土实现了脆-韧转变。

• 粉煤灰-盾构渣土基混凝土性能优化与机理分析

  曹洪文，王东星，邹勇，王子帅，赵增丰

  为解决盾构渣土（SSD）堆存量日益增加和河砂短缺问题，采用未经筛分处理的SSD替代河砂、粉煤灰（FA）替代水泥，以SSD替代率、FA替代率、水胶比和用水量为因素，以坍落度、抗压强度为响应值，进行生命周期评价（LCA），采用响应面法（RSM）对优化配合比进行评价分析，并通过微观形貌特征分析SSD在混凝土中的作用机理。结果表明：在满足基本工作性能和力学性能的前提下，掺入FA并利用RSM优化混凝土配合比能将SSD成功用作混凝土细骨料，优化配合比后SSD混凝土生态影响相较同等性能普通混凝土最多下降11%；SSD主要驱动机制为黏附效应、离子吸附交换作用、内养护效应以及改变界面过渡区（ITZ）宽度和有效水胶比，进而影响混凝土抗压强度。

• 高强混凝土预制桩生命周期碳排放评价分析

  石偲，任强，李晨，张日红，韩玉，蒋正武

  基于生命周期评价（LCA）方法，采用3种评价体系分析了关键配合比参数对预制桩碳排放的影响，并探讨了以预制桩承载力为基础的碳排放评价方法的适用性。结果表明：以单位承载力为功能单位进行评价能够准确揭示预制桩碳排放与关键配合比参数之间的内在联系；在相同单位承载力的条件下，采用高强混凝土可有效降低单根预制桩的碳排放；在建筑桩基工程中，使用高强混凝土可减少所需预制桩的数量，从而显著降低工程总体碳排放。

• 电化学改性CFPW对水泥基材料导电性能的影响

  李文俊，王艳，孙琳琳，牛荻涛，邢国华

  对碳纤维预浸料废弃物（CFPW）进行电化学改性处理。研究改性后CFPW性能变化，以及其对水泥基材料流动度、力学性能和导电性能的影响，并结合微观测试技术分析其导电机理。结果表明：当电流密度为80 mA/cm²时，改性CFPW的表面树脂祛除效果优于60 mA/cm²。此时，CFPW润湿性、表面粗糙度、石墨化程度均得到提升，密度增大，且表面引入了含氧官能团。将改性CFPW掺入水泥基材料后，材料抗压强度和抗折强度的最高增幅分别达31.05%和77.63%；同时，水泥基材料电阻率显著降低，且降低效果随养护龄期延长愈发显著，在0.3%纤维掺量下，电阻率下降幅度高达57.94%。

• 吸附剂对净水型透水混凝土性能的影响

  赵浩杰，王阳，曹瑞林，徐玲玲

  通过引入低黏度壳聚糖改性硅藻土和坡缕石吸附剂，制备了具有净水功能的透水混凝土，在明确壳聚糖掺杂比例对改性硅藻土和坡缕石的Cu²⁺去除率及单位吸附量的影响后，进一步研究了吸附剂掺量对透水混凝土的氨氮（NH₄-N）和Cu²⁺去除率、透水性以及抗压强度的影响。结果表明：与未改性吸附剂相比，壳聚糖改性硅藻土和坡缕石（质量比为1∶12）的Cu²⁺单位吸附量分别提高了1.2、2.2倍；将改性吸附剂掺入透水混凝土中不仅改善了孔隙结构，还显著增强了NH₄-N和Cu²⁺的去除效果；随着改性吸附剂掺量的增加，尽管抗压强度略有下降，但在适宜掺量下仍能满足透水混凝土的最低等级要求，且可有效提升其透水性能。

• 多因素下氧化石墨烯/水化硅酸钙界面脱黏动力学特性

  吴璞伟，杨澜，姚杰，杨毅

  采用分子动力学方法，深入探究了氧化石墨烯/水化硅酸钙（GO/C-S-H）界面作用机制。结果表明：GO表面羧基通过C=OOH···H_w强氢键与Ca—O离子键网络协同，使界面结合能较环氧基/羟基体系提升61.1%~65.2%；在温度与含水量的共同影响下，GO/C-S-H界面结合性能呈现显著变化，温度升高导致界面脱黏拉力和剥离功下降，而界面过度水合会进一步削弱黏结强度；多层GO体系的结合性能随GO层数增加而提升，但需优化堆叠层数以避免出现缺陷；基于模拟结果，揭示了GO官能团调控界面水分子结构主导结合性能的规律，阐明了温度/含水量/GO层数多因素作用机制，为高耐久性纳米混凝土的设计提供了量化框架。

• 有机无机复合改性石灰的性能与作用机理

  杜云，刘子娴，许鸽龙，白金朋，蔡基伟

  为找到一种有效的砖石建筑修复材料，以预糊化玉米淀粉、阴离子聚丙烯酰胺（APAM）和碱化秸秆粉等3种有机物与NaHCO₃复合改性石灰，研究了3种有机物对石灰物理性能、抗压强度和微观结构的作用机理。结果表明：相较于其他2种有机物，7%预糊化玉米淀粉减缓了石灰的水分蒸发并延长了后期碳化周期；相较于对照组试样，7%预糊化玉米淀粉改性石灰28 d的毛细吸水率、干燥速率、吸水率和孔隙率分别下降了96.81%、75.73%、85.80%和30.91%，软化系数和抗压强度分别提高了78.05%和985.23%，表观密度略有增加；预糊化玉米淀粉中存在的—OH基团对生成的CaCO₃具有调控作用，碳化后石灰的结构更加致密；7%预糊化玉米淀粉改性石灰的性能最佳。

• 基于孔洞扩张模型的钢筋延性断裂分析

  尹越，李福康，谷艺梅

  进行光滑圆棒单调拉伸试验确定HRB400E钢筋力学性能和本构关系；根据钢筋受力特点设计缺口圆棒试件，进行单调拉伸试验，结合有限元数值模拟，校准得到HRB400E钢筋孔洞扩张模型的材料参数η=2.03；基于孔洞扩张模型对钢筋受拉断裂全过程进行数值模拟。结果表明：模拟得到的钢筋断裂过程与试验结果完全一致；孔洞扩张模型预测的钢筋断裂位移与试验结果吻合较好，最大误差在10%以内，验证了采用孔洞扩张模型进行钢筋延性断裂分析的适用性和准确性。