建筑材料学报杂志

建筑材料学报杂志2025年第8期

• 干湿循环作用下磷酸镁水泥硬化体性能劣化与机理

  周宇，金海森，周子涵，梁秦源，唐琼琼

  为评价磷酸镁水泥在干湿循环作用下的耐久性并揭示其劣化机制，对磷酸镁水泥试件开展20、40、60次的干湿循环试验。通过单轴压缩试验及X射线计算机断层扫描（X-CT）分析了其宏观强度和变形参数的劣化过程及裂纹扩展规律，并利用X射线衍射（XRD）、热重（TG）和扫描电镜（SEM）表征了其物相组成、水化产物含量及形貌特征变化。结果表明：在干湿循环早期，二次水化作用使磷酸镁水泥的抗压强度和弹性模量提高，而后随干湿循环次数增加逐渐下降，破坏模式由脆性向塑性转变；由于干湿循环所诱导的裂纹和孔隙连通性的增加，断裂模式由拉伸破坏转变为拉伸-剪切破坏；磷酸镁水泥的劣化机制主要受控于钾鸟粪石的溶蚀，热膨胀，以及水分带来的干缩湿胀。

• 煤矸石对煤基固废地聚物注浆材料性能的影响

  石起振，周梅，白金婷，张凯，李冬

  为明确煤矸石（CG）掺量对地聚物注浆材料性能的影响机理，以CG等煤基固废制备的地聚物注浆材料为研究对象，系统研究了CG掺量对煤基固废地聚物注浆材料（CGGM）流变特性和力学性能的影响，结合压汞法（MIP）、X射线衍射（XRD）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）和扫描电镜（SEM）等微观测试手段分析了结石体的微观结构。结果表明：CG能改善CGGM浆液的稳定性，浆液是典型的黏度时变性幂律型流体；CGGM的流动度、凝结时间及抗压强度均随CG掺量增加而减小；当CG掺量为50%（以前驱体质量计）时，结石体3、28 d抗压强度分别为2.97、8.89 MPa；早期CG主要起微集料效应并为水化硅酸钙（C-S-H）凝胶提供成核位点，后期CG发生聚合反应。结石体强度的形成主要来自钙矾石（AFt）、C-S-H和水化硅铝（钠）酸钙（C-（N）-A-S-H）凝胶。

• 3D打印再生混凝土孔隙缺陷构型与受力特性

  朱超，李欣，刘超，刘化威，王智慧

  为探究3D打印再生混凝土孔隙缺陷与受力特性之间的量化关系，以不同再生砂取代率的3D打印再生混凝土为研究对象，探究了其抗压强度、挤压孔隙缺陷构型等特征参数及其内在关联；提出了3D打印再生混凝土挤压孔隙-分层模型，建立了抗压强度与挤压孔隙缺陷之间的计算式。结果表明，不同方向打印体孔隙缺陷的尺寸、形态、分布方式等构型特征是导致3D打印再生混凝土各向异性受力的根本原因，且再生砂特性直接影响了孔隙缺陷构型的形成和发展。

• 水泥基材料强化珊瑚骨料混凝土的受力机理

  黄一杰，刘洪刚，陈惠涛，韩雪

  采用水泥基材料（水泥净浆、水泥干粉）包裹对珊瑚粗骨料（CCA）进行强化，通过宏观受力和细、微观机理研究，获取在强化方法与参数影响下强化CCA微观结构与强化珊瑚骨料混凝土（SCAC）力学性能的变化；基于数字图像相关法获取SCAC的形变场分布与损伤开裂全过程，深究其受力变形强化机理。结果表明：强化胶凝材料改善了骨料的细、微观结构，形成了密实包裹层与原CCA组成的高强复合骨料；与普通珊瑚骨料混凝土（CAC）相比，SCAC的棱柱体强度平均增长18.54%，变形及耗能能力显著改善（平均增长11.19%、56.56%），受力变形全曲线特征明显变化；建立了考虑强化骨料特征影响的SCAC受力本构关系模型。

• 国产G类膜材双轴力学性能及参数特征

  易钰奇，高成军，陈务军，王玉梅

  对9种国产G类膜材进行双轴拉伸试验，研究了双轴拉伸弹性模量与单轴极限抗拉强度以及各项技术参数之间的相关性。结果表明：9种膜材的经向弹性模量均大于纬向，泊松比均大于0.5；膜材的抗拉强度、纱线密度、基布面密度、膜面密度和厚度与弹性模量呈正相关，纤维直径与弹性模量呈负相关；弹性模量不由单一因素决定，而是多因素相互作用的结果，研究结果可以为膜材多尺度分析和参数化设计提供科学依据。

• 常温黏弹状态沥青混合料受压应变特征

  王伟，谭忆秋，邢超，代明欣，徐永江

  为量化分析常温黏弹状态下不同结构沥青混合料的受压应变特征，采用数字散斑相关方法获取整个单轴压缩过程的图像，计算并可视化受载应变场，提出应变均值、相对应变强度概率和高应变占比等量化指标，建立结构特征与应变分布演化的联系。结果表明：常温黏弹状态下骨架作用发挥有限，单轴压缩破坏模式为剪切破坏；应变均值可表征沥青混合料的应力传递能力，竖直应变演化幅度和速率均大于水平应变；高应变占比可反映损伤程度和范围，借助应变特征可优化沥青混合料的结构设计。

• 水泥基胶凝材料演变与展望

  王栋民，许栋，张祖华，王吉祥

  波特兰水泥至1824年发明以来，凭借其更快的凝结速度、更高的强度以及更优异的耐久性等优势，迅速取代石灰成为建筑中最主要的胶凝材料，但其伴随着CO₂排放高的问题。近年来，为减少水泥行业排放的CO₂，碱激发材料、地质聚合物、超硫酸盐水泥和全固废胶凝材料等非波特兰胶凝材料成为研究热点。本文总结了这类材料的发展历史、种类、性能及其在低碳建筑中的应用潜力，旨在为中国建材行业的碳减排提供理论依据和技术路径。

• 超细磷渣粉对混凝土性能的影响及内在机理

  唐国旺，李建华，邓强，赵中军，袁荟凯

  探讨了超细磷渣粉对混凝土性能的影响，并且从微观角度分析了其内在机理。结果表明：超细磷渣粉具有显著的缓凝效果，虽然早期抗压强度较低，但28 d时混凝土的抗压强度和抗氯离子渗透性能均得到提升，原因在于研磨处理增强了超细磷渣粉的火山灰活性，改善了物理填充效应，使得硬化浆体的微观结构更加致密；超细磷渣粉适用于需要特殊缓凝或高抗氯离子渗透性能的混凝土工程，有助于减少水泥的使用，降低CO₂排放，具有较好的应用前景。

• 超高强螺旋筋约束高强混凝土轴压性能

  经承贵，游慧，徐仲恒，陈宗平

  为研究超高强螺旋筋约束高强混凝土的轴压性能，以混凝土强度等级、螺旋筋配箍率和螺旋筋屈服强度为变量，对32个圆柱体试件开展轴压试验。结果表明：超高强螺旋筋具有更长的弹性受力阶段，能够有效降低高强混凝土的脆性，并能确保其在受压时实现超过3.00%的塑性变形；超高强（1 774 MPa）螺旋筋试件的峰值应力、峰值应变和轴压延性系数分别约为普通强度（432 MPa）螺旋筋试件的1.4、4.4、1.6倍。

• 煤矸石-粉煤灰多孔骨料的制备及性能表征

  王萧萧，管雪怡，荆磊，刘曙光，闫长旺

  将煤矸石和粉煤灰烧结制成多孔骨料，并利用X-射线衍射、扫描电镜和压汞仪分析烧结过程中骨料物相组成、微观结构和孔隙结构的演变规律。结果表明：在预热温度500 ℃、预热时间20 min、烧结温度1 000 ℃、烧结时间10 min的工艺条件下所制备的煤矸石-粉煤灰多孔骨料，筒压强度为2.50 MPa，导热系数为0.141 6 W/（m·K）；当烧结温度由1 000 ℃升高至1 200 ℃时，莫来石堆积形成孔径d<1 000 nm的孔隙，中孔和大孔被平均厚度约为0.466 µm的液相覆盖，大孔体积分数减少34.49%，筒压强度提升，莫来石的高导热性和平均孔径的减小使多孔骨料导热系数增加；1 m³混凝土中多孔骨料的碳排放总量为140.200 kg CO₂ eq.，较Stalite骨料和粉煤灰轻骨料分别降低了56.2%和56.3%，更具绿色潜能。

• 引气型3DPCM气泡结构演变及力学性能

  余瑾瑶，于诚，张亚梅，贾子健，李昀煊

  通过引气剂改变3D打印成型水泥砂浆（3DPCM）气泡结构参数，研究3DPCM气泡结构演变规律，揭示气泡结构对3DPCM微观结构与宏观性能的影响。结果表明：3DPCM因浆体黏性较高和无振捣工艺的影响，气泡可稳定存在于浆体中且较难排出；3DPCM的强度普遍低于浇筑成型砂浆，随着引气剂用量的增大强度各向异性更显著，强度变异系数增大；3DPCM孔隙率高于浇筑成型砂浆，受横向牵引和纵向挤压影响，气泡多呈不规则长条状，易聚集在打印界面处，导致界面出现滑移，加速试件破坏。

• RTPF增韧水泥固化碳酸盐渍土的抗剪性能

  孙畅，王凤池，赵晗宇，陈昊

  基于增强碳酸盐渍土抗剪承载性能和提高废弃轮胎内聚合物纤维（RTPF）可持续利用的双重需求，提出利用RTPF增韧水泥固化碳酸盐渍土。通过三轴剪切试验和微观检测，探究了RTPF对水泥固化碳酸盐渍土抗剪性能的影响规律及作用机理。结果表明：随RTPF掺量增加，水泥固化碳酸盐渍土的抗剪强度先升高后降低，纤维束和纤维丝的最优掺量分别为1.0%~2.0%、0.1%~0.2%；RTPF可提高水泥固化碳酸盐渍土的黏聚力和内摩擦角；纤维束的增韧作用高于纤维丝；分段函数可准确描述RTPF增韧水泥固化碳酸盐渍土的应力-应变关系。

• 基于红外光谱的紫外老化沥青扩散行为研究

  王佳妮，潘阳光，薛忠军，徐立廷，任万艳

  为研究紫外光照射下老化沥青的扩散行为，通过对经历不同暗黑温度、暗黑时长的90^#基质沥青紫外老化试样进行不同深度的分层，利用组分分析、红外光谱、原子力显微镜及荧光显微镜等测试手段，对比分析老化沥青的轻、重质组分含量，羰基和亚砜基吸收峰强度，表面微观形貌及荧光显微图像。结果表明：表层老化沥青存在由表及里的扩散，各官能团与组分沿浓度梯度扩散，羰基和亚砜基含量变化率可较好地反映老化沥青的扩散程度；老化沥青的扩散程度与暗黑温度、暗黑时长正相关，其中，暗黑温度对老化沥青的扩散行为影响最大。

• 基于BSE图像的水泥基修补材料物相分析方法对比

  张高望，吕江鹏，陈泽鑫，袁捷，杨小刚

  基于背散射电子（BSE）图像，对比了频率-灰度直方图法、累计频率-灰度直方图法和高斯混合模型（GMM）法在水泥基修补材料（CRM）物相分析中的表现，并基于表现最优的方法研究了修补界面过渡区的物相占比。结果表明：GMM法具有最好的稳定性和一致性，推荐在物相定量分析的灰度阈值分割中使用；修补界面过渡区的孔隙和未反应颗粒分布较密，其中改性硅酸盐水泥基修补材料的未水化颗粒含量较高，磷酸盐水泥基修补材料的孔隙率较高，在修补工作中应作相应处理，以提升修补效果。