建筑材料学报杂志

建筑材料学报杂志2025年第6期

• 温度及软水环境对铝酸盐水泥基材料的影响

  张宇，左晓宝，刘婧涵

  研究了铝酸盐水泥（CAC）基材料在软水环境中的力学性能变化及温度对其影响的机理。监测CAC砂浆抗压强度的同时，通过X射线衍射、热重分析、乙二胺四乙酸（EDTA）滴定和扫描电镜等分析了CAC净浆的物相组成和微观结构。结果表明：在20 ℃软水环境中，CAC水化产物的组成并未发生明显改变，且三水铝石凝胶的形成保证了材料长期性能的稳定；在60 ℃软水环境中，温度升高导致CAC水化产物的物相发生转变，软水的存在进一步增强了这一效应；在温度和软水的共同影响下，水化产物的相变及部分水化产物的溶解均破坏了CAC净浆的微观结构，降低了材料的性能。

• 石灰石粉复合磷酸镁水泥的高温性能及机理

  蒋晚晚，朱金才，孟晓凯，王湘君

  为扩大磷酸镁水泥（MPC）在高温环境的应用，研究了高温作用后石灰石粉（LP）复合磷酸镁水泥（LP-MPC）的高温性能及机理。结果表明：随着温度的升高，LP-MPC的质量损失率增大，抗压强度呈先下降后平稳的趋势，孔结构特征趋于劣化；当温度低于600 ℃时，LP-MPC主要以MgKPO₄·6H₂O脱水为主，LP对提高MPC的抗压强度有利；当温度高于600 ℃时，CaCO₃高温分解，随着LP掺量的增加，LP-MPC质量损失率增大，抗压强度减小，温度及LP掺量对孔隙结构的劣化影响显著；高温后LP-MPC相同分形区域下的孔隙结构随着温度的升高复杂程度降低，有害孔与多害孔的分形维数与抗压强度的相关性更高。

• 固废基硅酸盐水泥熟料矿物相的钠取代倾向

  高益凡，韩瑞凯，李召峰，张健

  采用电石渣、赤泥和硅灰等工业固废制备了固废基硅酸盐水泥熟料（SWCC），研究了Na⁺在主要熟料相中的掺杂机理。结果表明：SWCC的主要矿物相由68.3%的硅酸二钙（β-C₂S）、21.0%的铁铝酸四钙（C₄AF）、6.6%的铝酸三钙（C₃A）及少量硅酸三钙（C₃S）组成，该水泥熟料添加8%脱硫石膏后， 28 d抗压强度为16.7 MPa；Na⁺容易被熟料中的含铁矿物相固溶，且倾向于取代Ca²⁺，但难固溶于C₂S，尤其难以取代C₂S的Si⁴⁺；除了Si原子，Na原子与宿主原子（Al、Fe、Ca）形成相同的配位数，仅引起局部结构畸变，这种畸变体现在局部键合结构中，而不是整体晶体变形中。

• 无砂混凝土基层配合比的优化与抗冲刷性能

  刘宏富，谭方灵，叶润鑫，蔡军，黄云涌

  为了提升无砂混凝土基层材料的抗冲刷特性，以7 d无侧限抗压强度、渗透系数和抗压回弹模量为评价指标，采用响应面法确定了无砂混凝土的最优配合比，开展了冲刷试验，分析了冲刷时间、冲刷频率和冲击强度对无砂混凝土抗冲刷性能的影响，揭示了无砂混凝土经过不同冲刷条件后强度和模量的衰减规律。结果表明：无砂混凝土的最优配合比为级配Ⅰ、水灰比0.35和目标孔隙率18%；相较于水泥稳定碎石而言，无砂混凝土具有更好的力学特性和抗冲刷性能。

• 严寒区浮石混凝土分级评价与孔结构响应阈值

  王萧萧，董培森，闫长旺，刘曙光，张菊

  基于浮石混凝土（PAC）的孔隙率、孔径分布和分形维数计算增益系数（Y_gp）、损伤系数（C_gp）。利用阈值指标分类法得到PAC的水化程度、损伤程度各阶段临界点，根据分级评价和宏观性能确定PAC孔结构的增益阈值与损伤阈值。结果表明：0.947<Y_gp≤1.000为充分水化、0.927<Y_gp≤0.947为一般水化、0.912≤Y_gp≤0.927为不良水化；1.00≤C_gp≤1.07为轻微损伤、1.07<C_gp≤1.16为中度损伤、1.16<C_gp≤1.51为严重损伤。该研究为严寒区浮石混凝土水化程度和损伤程度的分级、定量评价提供了方法。

• 基于声发射的钢纤维再生混凝土动态损伤研究

  魏天宇，刘鑫，杨大海，任赟昊，叶雨霞

  为进一步探究再生粗骨料在绿色建筑中的可持续应用，本文采用巴西圆盘劈拉试验和声发射技术，研究了动态荷载下钢纤维体积分数（0%、0.5%、1.0%、1.5%）、再生粗骨料取代率（0%、30%、50%、100%）和加载速率（0.02、0.20、2.00 mm/s）对钢纤维再生混凝土力学性能和内部损伤演化规律的影响。结果表明：再生粗骨料会降低再生混凝土的动态劈拉强度，而掺入1.0%和1.5%钢纤维不仅可以有效改善这种负面影响，还能增强混凝土的韧性和吸能能力；钢纤维再生混凝土动态劈拉强度增幅最大可达17%。此外，利用上升角和平均频率的变化来反映混凝土的动态裂纹形态演变过程，发现剪切裂纹数量占比随加载速率增大而增加。

• 钢渣稳定铁尾矿基层材料的强度与干缩性能

  仇凯祥，贾坚，张洋，卢晓磊，程新

  利用钢渣、脱硫石膏和矿渣等固废制备钢渣基胶凝材料（SSCM），并选取力学性能突出的SSCM制备了钢渣稳定铁尾矿基层材料（SIBM），测试了SIBM的力学性能和耐久性能，并分析讨论了SSCM对SIBM的补偿收缩机理。结果表明：最优配合比SSCM的28 d抗压强度为31.5 MPa；当SSCM灰剂量w_SSCM≥8%时，SIBM的无侧限抗压强度满足二级公路轻交通设计要求，且干缩性能优于水泥稳定铁尾矿基层材料（CIBM），水化产物钙矾石的大量形成与孔结构的改善是SIBM干缩减少的重要原因。

• WER-SBR复合改性乳化沥青的微表处性能及机理研究

  李光耀，田小革，高凯，姚世林

  为提升微表处混合料的整体性能，采用水性环氧树脂（WER）与丁苯橡胶（SBR）复配制备了高性能改性乳化沥青并研究了其传统物理性能、相容性及微观改性机理，探讨了微表处混合料的耐久性。结果表明：WER和SBR的协同效应提高了乳化沥青的传统物理性能，三者之间具有良好的相容性；WER与SBR的最佳掺量分别为15%和3%；复合改性微表处混合料的抗水损、耐磨耗及抗剪性能均显著优于单一改性混合料，表明WER协同SBR充分发挥了其互补增效的优势；复合改性乳化沥青未出现新的吸收峰，表明WER体系、SBR以及乳化沥青之间为物理共混。

• 基于材料组成及约束的砂浆减裂方法

  王琼琼，唐亮，李国友，王庆轩，汪登

  本文依据砂浆开裂的预测方程，基于材料组成及约束确定了砂浆“减裂新方法”，并从理论与试验层面验证了减裂新方法在不同环境下的有效性；为提高减裂新方法的实用价值，研究了在木模四周及底板抹黄油润滑脂，在木模底板铺塑料膜以及在木模底板塑料膜间铺设3 mm厚缓凝型净浆等减小砂浆构件约束的方式及其减裂效果。结果表明：减小水胶比、减小约束度、增大砂灰比的减裂新方法可明显提升砂浆的抗裂性能；在木模底板塑料膜间铺设3 mm缓凝型净浆的方式，可使砂浆构件的约束度降低66%，减裂效果明显。

• 二灰改良黄河下游沉积泥沙的路用性能

  于姝慧，刘燕，张树明，周祥，杨帆

  为探索黄河下游沉积泥沙在路基工程中的应用，以石灰和粉煤灰对其进行改良，同时结合回弹模量测试、直剪试验和极限承载能力计算，对二灰改良黄河泥沙的路用性能进行分析。结果表明：当粉煤灰掺量大于40%时，无论石灰掺量数值如何，二灰改良黄河泥沙的回弹模量符合规范JTG 3441—2024《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》要求，但抗剪强度指标提升效果有限；当石灰掺量大于4%时，二灰改良黄河泥沙较石灰掺量小于4%时的回弹模量显著提高，但抗剪强度指标改善有所减缓。综合考量极限承载力、时效性及成本效益，最终确定4%石灰+40%粉煤灰的掺量及7 d养护龄期为黄河泥沙的最佳改良方案。

• 碳纤维长度对硬化水泥净浆微波性能的影响

  席翔，赵子杰，殷昊天，张文一，王琳

  针对不同长度的碳纤维改性硬化水泥净浆（CFRC），分析了碳纤维长度对其力学性能、介电性能和微波性能的影响规律，揭示了碳纤维长度对CFRC微波性能的影响机理。结果表明：CFRC的抗压强度和抗折强度随着碳纤维长度的增加而先增大后减小，当碳纤维长度为1 mm时，材料的力学性能最优；CFRC对电磁波的损耗机制与碳纤维长度有关，当纤维长度为1、9、12 mm时，损耗以反射为主，当纤维长度为6 mm时，损耗以吸收为主；CFRC对电磁波的反射归因于阻抗不匹配，吸收则归因于偶极极化、弛豫极化和空间电荷极化。

• 基于Stone-SAM的便携式粗集料级配智能检测

  张鸿，杨俊雅，刘可心，张益鹏，程雪聪

  为实现精确的粗集料级配检测，提出了一种便携式粗集料级配智能检测方法。采用知识蒸馏的策略对视觉大模型——分割一切模型（SAM）进行网络结构轻量化，嵌入神经网络分类器PP-HGNetV2为模型提供语义判断的能力，设计粗集料颗粒特征参数数学表征算法，开发移动端应用程序，实现粗集料级配高通量检测。对5种粗集料级配场景进行测试。结果表明：本研究方法对于粗集料颗粒的分割精度高于原始SAM模型，并且能够精确去除背景信息，粗集料颗粒关键参数提取结果准确可靠。