建筑材料学报杂志

建筑材料学报杂志2026年第1期

• 混凝土结构耐久性领域国家自然科学基金资助的回顾与展望（1987—2023）

  赵羽习，张鹏

  系统剖析近40 a中国国家自然科学基金对混凝土结构耐久性领域的资助特征与研究演进。1 300余项立项项目分析表明，该领域资助规模历经基础培育、需求提升、规模扩张和创新引领4阶段跃升。此领域研究具有环境响应特性与地域关联性，长三角、珠三角、北方沿海在氯盐侵蚀和钢筋锈蚀领域形成创新高地，中西部、东北部在冻融/盐蚀耦合等方面实现突破。资助项目分材料科学与结构工程两类，分别聚焦水泥基材料性能演变及劣化机制、混凝土结构全寿命周期服役性能退化机制，为重大工程建设提供理论支持。未来将发展低碳耐久高性能材料与结构体系，推进人工智能应用，深化分区规划与协同创新，拓展极端服役条件探索。

• 基于RTM的水泥石服役性能劣化行为研究

  李凯，王谱淞，史才军

  在富含碳酸水的服役环境下，水泥石会发生钙溶蚀，严重影响其服役性能。为了再现CO₂在水中的溶解-扩散过程及其与水泥矿物之间的相互作用，本文构建了反应传输模型（RTM）来研究地下水侵蚀过程中水泥矿物、溶质和孔结构的时空演变情况，评估了水泥石服役性能的劣化行为。结果表明：当水中溶解的CO₂含量较低时，沉淀析出的方解石将堵塞孔洞，抑制Ca²⁺流失；一旦CO₂溶解量超过了14.00 mmol/L，方解石因溶液酸性增加而发生溶解，会加速水泥石的性能劣化进程。

• 不同内部湿度下硬化水泥浆体的徐变特性

  王力兴，马刚，唐卓，谢友均，龙广成

  通过开展宏观与微观徐变试验，结合低场核磁共振（¹H-NMR）与氮吸附测试，系统研究了不同内部相对湿度（10%~98%）条件下硬化水泥浆体的徐变特性及其湿度响应机制。结果表明：随着内部相对湿度的降低，硬化水泥浆体的徐变变形逐渐减小，徐变模量显著提高，特征时间相应缩短；在10%~98%相对湿度范围内，徐变模量与相对湿度之间符合抛物线函数关系，基于此建立的徐变模量-相对湿度依赖模型表现出良好的预测能力；随着内部相对湿度下降，凝胶孔与过渡孔的孔隙体积及其水饱和度均呈下降趋势；徐变模量与凝胶孔水饱和度呈强线性负相关，与过渡孔水饱和度则呈现抛物线型关系。

• 基于孔隙网络的非饱和水泥基材料氯离子扩散数值研究

  王祉琦，童良玉，熊青香，刘清风

  采用孔隙网络建模（PNM）方法，考虑非饱和条件下水分在孔隙结构中的分布状态，建立了基于孔隙网络的非饱和水泥基材料氯离子扩散二维数值模型，并通过与文献数据对比，验证了模型的可行性。该模型在充分考虑孔隙率、孔径分布、连通度和迂曲度等孔隙结构特征的基础上，研究了水泥基材料微观孔隙结构对氯离子扩散性能的影响。结果表明：氯离子的扩散性能与水饱和度及孔隙结构密切相关；孔隙率的降低和平均孔径的减小会导致水泥基材料的氯离子扩散系数降低；迂曲度和连通度呈反比关系，当孔隙结构的连通度小于0.7且迂曲度大于1.5时，非饱和状态下的相对氯离子扩散系数低于0.2，表明材料的抗氯离子侵蚀性能显著提升。

• 基于ZnCdS@SiO2-CF光催化剂的水泥基自清洁涂层性能

  李相国，王力放，陶鸿涛，但建明，吕阳

  针对建筑外墙自清洁涂层需兼具污染物光催化降解与疏水的双重功能需求，开发了ZnCdS@SiO₂-CF核壳结构复合材料。采用分步离子交换-共沉淀法在常温下制备Zn_0.5Cd_0.5S半导体，通过原位水解包覆技术构建SiO₂壳层并接枝长碳氟链，形成具有低表面能修饰的微纳粗糙核壳结构复合材料。结果表明：Zn_0.5Cd_0.5S具有较大的比表面积；经正硅酸四乙酯水解包覆6 h后，复合材料具有最高粗糙度且能够有效遏制光生载流子的复合。喷涂结果显示：16.33 mg/cm²的涂覆量使水泥基自清洁涂层兼具超疏水性能、耐酸碱侵蚀性及机械稳定性；该涂层在可见光照射下对亚甲基蓝的降解率达79.52%，是二氧化钛的2.52倍。

• 正温温度循环对混凝土力学性能及微观结构的影响

  李沐洋，董芸，张璐，张振山

  在40~90、40~200 ℃正温温度循环条件下，研究了温度循环对C45、C60、C90混凝土抗压强度、劈裂抗拉强度、吸水率及孔隙结构的影响，揭示了温度循环对混凝土力学性能和微观结构的影响机理。结果表明：40~90 ℃温度循环使混凝土的水化进程加速，力学性能明显增强，90次温度循环后C45混凝土的抗压强度较初始值提升了41.5%；40~200 ℃温度循环使混凝土部分水化产物的数量减少，抗压强度随着循环次数的增加先提高后降低；由于较低的水化程度以及疏松的内部结构，40~200 ℃温度循环对低强度等级混凝土力学性能的影响更加明显；随着40~200 ℃温度循环次数的增加，混凝土的结构变得疏松，内部孔隙数量增多，有害孔和多害孔的占比增大。

• 岩石-混凝土界面冻融损伤劣化特性及断裂机制

  陆建友，吴成森，常旭，陈灯红

  基于体积膨胀理论建立离散元数值模型，系统模拟岩石-混凝土界面在冻融循环与动态三点弯曲荷载耦合作用下的损伤破坏过程。结果表明：岩石-混凝土界面裂纹扩展经历缓慢增长、快速增长和失稳破坏3个阶段；断裂韧度对加载速率有明显依赖性，在低加载速率（v=0.5~1.0 m/s）下，断裂韧度呈“微增-骤降”特征，当加载速率提升至1.3~1.7 m/s时，断裂韧度表现出“激增-骤降”规律；应力强度因子的增长速率随冻融循环次数的增加总体上呈下降趋势。

• 污泥气化渣包覆骨料混凝土单轴抗压性能与破坏模拟

  马军涛，薛佳熔，谭云飞，宋泽瑢，赵顺波

  采用水泥-粉煤灰复合体系对污泥气化渣进行包覆处理，将其用作轻骨料混凝土的粗骨料，系统研究了粗骨料类型及体积分数对混凝土性能的影响。建立了混凝土二维有限元模型，模拟单轴受压条件下混凝土破坏时的损伤分布及应力-应变曲线。结果表明：经水泥-粉煤灰复合体系包覆后，污泥气化渣在保留轻质特性的同时筒压强度由2.5 MPa显著提升至6.1 MPa；当粗骨料体积分数为40%时，污泥气化渣包覆骨料混凝土的损伤区域最小，抗压性能最优。

• 钢-FRP复合筋增强钢管超高性能混凝土组合柱抗震性能

  葛文杰，张志文，ASHOUR Ashraf，曹大富，李胜才

  针对钢管混凝土柱在地震作用下刚度退化快且残余变形大的问题，提出了一种配置钢-FRP复合筋（SFCB）的新型钢管超高性能混凝土（UHPCFST）组合柱，并通过低周往复加载试验对其抗震性能进行研究。结果表明：与配置钢筋或玄武岩纤维筋的UHPCFST组合柱相比，配置SFCB的UHPCFST组合柱的承载力、变形能力、耗能和残余变形介于二者之间；提高SFCB配筋率或者用超高性能混凝土（UHPC）代替普通混凝土填充钢管均可提升组合柱的抗震性能；增加轴压比可以提高组合柱的承载力、初始刚度和耗能，但加快了刚度退化速率并降低了变形能力；随着SFCB配筋率由3%提高至4%，组合柱综合性能系数提升了21%，而材料成本仅上升了5%。因此，在提升组合柱抗震性能方面，提高SFCB配筋率是最具经济效益的选择。

• 混凝土抗压强度测量不确定度的分析方法

  肖约，胡畔，谢佳伟，杨易，陈旭

  基于687组混凝土抗压强度数据，采用测量不确定度评定方法，评估了其标准不确定度和扩展不确定度。结合扩展不确定度区间转换结果，系统分析了强度分布特征、单值合格性判定及综合评定方法。结果表明：抗压强度区间可有效量化不确定因素影响，其平均强度区间与正态分布概率区间存在显著相关性；单值合格性判定方法能为临界值判定提供不确定性量化依据；综合评定方法可兼顾送检试件与实际检测条件的差异，为提升工程质量评定的严谨性和适用性提供重要依据。

• 基于热力学模型的固化土配合比参数优化与宏微观响应分析

  葛津宇，徐菲，韩雪松，钱文勋，孟星宇

  通过构建固化土的化学热力学模型，系统预测了含水率、固化剂掺量及掺入方式（内掺与外掺）对固化土矿物组成的影响，并基于预测结果确定了关键配合比参数，制备了相应试样。通过无侧限抗压强度测试、X射线衍射分析与²⁹Si核磁共振谱图表征，系统揭示了固化土宏微观性能对配合比参数的响应机制。结果表明：所建立的热力学模型能够可靠预测不同配合比条件下固化土矿物组成的演化趋势；固化剂掺量对固化土矿物组成影响显著，而对含水率的影响相对较小；固化剂对固化土强度的提升效应主要取决于以下4个因素，即反应产物的总量、产物的n（Al）/n（Si）、水化铝硅酸盐凝胶在整体胶凝体系中的占比，以及所有胶凝产物的平均链长。

• 大米发酵渣、液对脱硫石膏性能的影响

  葛翔宇，朱哲誉，曹季萍，郑为直，王苗苗

  将大米发酵渣（RR）和发酵液（RL）用于脱硫石膏（DG）砌块。结果表明：RR、RL可作为DG外加剂，具有增加DG标准稠度用水量、缓凝时间、吸水率和软化系数的作用；添加0.9%的RR、RL后，DG的软化系数分别增加了41.9%和35.4%，吸水率分别提升了57.9%和57.0%；RR、RL对DG的力学性能具有负面影响，但是其力学衰减程度与常见盐类外加剂相当；大米发酵物具有影响DG中二水硫酸钙（002）面生长的作用，但两者未形成共价键连接，且二水硫酸钙的晶体形貌未发生明显变化。

• 橡胶颗粒形状及掺量对橡胶砂剪切特性的影响

  王培，吴盛辉，程安，庄海洋，徐长节

  通过室内直剪试验，研究方形、扁平橡胶颗粒掺量对橡胶砂剪切特性的影响，并建立离散元（DEM）模型，采用真实河砂扫描数据文件、颗粒簇方法分别对砂粒、橡胶颗粒进行模拟，揭示橡胶砂的宏微观力学响应。结果表明：两种橡胶砂内摩擦角均随橡胶颗粒掺量增加而减小，5%掺量时达最大值；相同橡胶颗粒掺量下，方形橡胶砂抗剪强度更高，扁平橡胶砂剪胀抑制效果更显著；橡胶砂力链网络以“砂-砂”接触为主，其承担主要应力；与扁平橡胶砂相比，方形橡胶砂“砂-砂”接触比例更高，宏观表现为剪切强度更高。

• 基于响应面法和遗传算法的混凝土配合比多目标优化设计

  余志刚，孙仁发，刘洋，朱必洋，何倍

  为实现混凝土配合比多目标优化设计，通过单因素试验确定C40混凝土中矿粉掺量、粉煤灰掺量和水胶比的最佳范围；采用响应面法构建二次多项式回归模型，系统研究不同矿粉掺量、粉煤灰掺量及水胶比对混凝土坍落度和抗压强度的影响规律，并进一步应用非支配排序遗传算法（NSGA-Ⅱ）结合逼近理想解排序（TOPSIS）综合评价法实现混凝土配合比多目标优化设计。结果表明：通过响应面法建立的混凝土坍落度和28 d抗压强度回归模型相关系数分别为0.944 7和0.960 4，预测精度良好；粉煤灰掺量对坍落度的影响显著，而抗压强度主要受水胶比影响；优化后得到最优配合比方案为矿粉掺量8.66%、粉煤灰掺量25.00%、水胶比为0.34，预测值与试验值之间的相对误差小于5%。

• BFRP抗浮锚杆蠕变特性的现场试验

  白晓宇，郑海龙，崔维久，孙淦，闫楠

  以青岛某实际工程为依托，将玄武岩纤维增强复合材料（BFRP）抗浮锚杆应用于滨海地下结构的抗浮工程，并对BFRP抗浮锚杆开展现场蠕变性能试验；通过实时测试锚筋、锚固体位移，明确了BFRP抗浮锚杆荷载-位移的演化特征，揭示了BFRP抗浮锚杆锚筋内力的时空分布规律。结果表明：BFRP抗浮锚杆锚筋位移受荷载水平和加载时间的影响，锚筋和锚固体位移随加载时间增加均表现出初始蠕变、稳态蠕变两个阶段；在最大荷载水平下，锚筋轴力沿深度呈非线性分布，并随着深度的增加逐渐衰减，最深处轴力趋于零，在相同深度处，轴力随着加载时间的增加逐渐减小；锚筋-锚固体界面剪应力随深度增加呈现先增大后减小的分布特性，峰值出现在距孔口约0.75 m处，随加载时间增加峰值降低，剪应力衰减集中在0.7~1.7 m范围内。