建筑材料学报杂志

建筑材料学报杂志2026年第2期

• 复杂环境下混凝土表面涂层防护技术研究进展

  龙广成，何珍辉，谢友均，姚灏，廖志泓

  复杂服役环境对混凝土的长期性能提出了严苛要求，表面涂层防护技术是提升其耐久性的重要手段。本文从表面成膜封闭、表层渗透强化两种防护机制综述了混凝土表面涂层的技术原理和制备方法；阐述了严寒、海洋以及高原等三种典型复杂环境下混凝土表面涂层的主要类型与应用效果；探讨和展望了现有技术存在的问题和发展趋势，以期为复杂环境下混凝土服役性能的提升提供理论依据与实践参考。

• 钢纤维增强硫铝酸盐水泥基材料的动态力学性能

  汪峻峰，张锋，鲁刘磊，裴大田，张宗洋

  采用ϕ120分离式霍普金森压杆（SHPB）研究了不同应变率（80、135、180 s^-1）下钢纤维增强硫铝酸盐水泥（SAC）砂浆的动态力学性能，并通过X射线计算机断层扫描（X-CT）高分辨的三维重构，对劣化前后的细观结构进行了可视化表征和定量分析。结果表明：各组砂浆均呈现明显的应变率效应；掺加钢纤维显著提高了SAC砂浆的峰值应力，其最佳体积分数在0.3%~0.6%；SAC砂浆的峰值应力、峰值应变、弹性模量和应力-应变曲线下面积均随着应变率的增大而增大；在高应变率下，砂浆破坏主要表现为钢纤维的滑移或拔出；掺加钢纤维虽然增加了SAC砂浆的孔隙率，但能在基体中形成三维网络骨架来抑制主裂纹的扩展，钢纤维体积分数越大，微裂缝的占比越小。

• 铁尾矿蒸压材料物相演变调控及其强度形成机制

  苏宇峰，李博，李海峰，郭晓潞

  为实现铁尾矿资源化高效利用，以铁尾矿完全替代石英砂制备蒸压材料，系统考察蒸压温度与恒温时间对材料力学性能的影响，并借助X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）及能量色散谱（EDS）表征技术，分析水化产物的物相组成与微观形貌。结果表明：材料的最佳蒸压工艺参数为180 ℃恒温5 h，此条件下合成的物相主要为Ⅰ型水化硅酸钙（C-S-H（Ⅰ））、Ⅱ型水化硅酸钙（C-S-H（Ⅱ））及托勃莫来石；蒸压材料的物相演变与强度发展可划分为4个阶段，且托勃莫来石的含量变化与材料抗压强度呈高度正相关，证实其是材料强度形成的关键物相。

• 早强型固废基胶凝材料硬化体的宏观性能与微观机理

  廖述聪，张彪，王鑫，吴小缓，李志全

  基于工业固废协同利用原理，采用氨碱白泥、矿渣、钢渣和脱硫石膏制备了一种早强型固废基胶凝材料（SSC），研究了氨碱白泥对SSC力学性能、微观形貌、水化产物、孔隙结构、水化进程及Cl^-吸附效果的影响。结果表明：氨碱白泥能够加速SSC的早期水化，并显著提高其早期强度；当氨碱白泥、矿渣、钢渣和石膏的质量比为10.0∶49.5∶27.0∶13.5时，SSC胶砂试件的1、28 d抗压强度分别为12.9、44.5 MPa，Cl^-结合率为93%，SSC硬化体的水化产物紧密搭接、填充，形成了密实结构，其28 d龄期的水化产物主要包括水化硅（铝）酸钙凝胶、钙矾石和Friedel’s盐。

• 再生微粉对碱激发净浆早期性能及化学收缩的影响

  田家庆，秦拥军，朱胜超，罗玲

  为探究再生微粉（RCP）替代粉煤灰对碱激发净浆（AAB）性能的影响，设置10%、20%、30%这3种RCP替代率，系统分析其对AAB的凝结时间、流动度、抗压强度和化学收缩的影响规律，并结合扫描电子显微镜-能谱分析（SEM-EDS）、 X 射线衍射（XRD）和压汞法（MIP）等微观测试技术，表征水化产物组成、微观形貌及孔隙结构演变特征。结果表明：当RCP替代率为30%时，AAB凝结时间和流动度较未掺RCP试件分别降低38.6%和17.1%，7 d抗压强度和3 d化学收缩分别提升16.7%和326%。微观分析显示，RCP可显著提升AAB钙硅比，促进水化硅铝酸钙（C-A-S-H）凝胶生成，同时通过二次水化反应和物理填充效应优化AAB孔隙结构，显著提升其致密性。

• 复掺OPC全负温碱矿渣砂浆的性能演化及机理分析

  张红恩，何倍，许劲，宋金轩，蒋正武

  系统研究了硅酸盐水泥（OPC）掺量对全负温（-10 ℃成型及养护）碱矿渣砂浆（AASM）性能的影响规律及作用机制。结果表明：掺入OPC能够提高全负温碱矿渣砂浆的全龄期抗压强度，OPC的最佳掺量为胶凝材料总量的3%，该掺量下碱矿渣砂浆1、7、28 d抗压强度较未掺OPC时分别提升5.0%、23.5%、17.8%；OPC提升了负温下矿渣的水化反应程度，使水化产物生成量增加和微结构致密化，进而增强全负温碱矿渣砂浆抗压强度。

• CO2养护对混凝土碳化性能的影响

  马丛丛，杨长辉，白云，许涛，余林文

  通过对比CO₂养护与常规养护混凝土在不同龄期下的抗压强度、碳化速率、物相组成及微观形貌的变化，揭示了CO₂养护对混凝土碳化性能的影响规律。结果表明：CO₂养护显著改变了混凝土的微观结构演化，与传统碳化模型（碳化指数λ=0.50）相比，其碳化深度与龄期的关系更符合λ=0.21的幂函数模型。在碳化早期（<150 d），CO₂养护混凝土碳化速率较高、抗压强度增长较快。碳化速率高的主要原因为在CO₂养护期间熟料矿物被部分消耗，并在一定程度上抑制了后续水化，导致可碳化物质减少。而在碳化后期（>150 d），碳化产物填充孔隙从而降低了孔隙率，阻碍了CO₂向基体内部扩散，同时未碳化区域水化持续进行并生成大量水化产物，有效延缓了后期碳化进程，使碳化速率显著下降。

• 3D打印拓扑优化混凝土基础受压性能研究

  蒋友宝，高鹏翔，张明亮，周芷萱，戈畅

  结合试验与有限元分析（FEA），探究 3D 打印拓扑优化混凝土基础的受压性能。采用变密度法对矩形混凝土独立基础进行拓扑优化设计，并利用 3D 打印技术制作基础试件，随后开展轴压、偏压加载试验及有限元分析。结果表明：3D 打印拓扑优化混凝土基础试件的破坏裂缝形态与现浇基础试件存在差异，轴压时呈现弯曲裂缝、冲切斜裂缝及折线状裂缝；偏压时为弯曲裂缝及冲切斜裂缝。该基础试件承载性能优异，当体积为现浇基础试件的30% 时，极限承载力仅下降约25.0%；当偏心距由1/30基础宽度增至1/5基础宽度时，极限承载力下降约31.9%。

• 胶结砂砾石三维孔隙结构与层面抗剪性能的关系

  张亚楠，蔡新，陈徐东，郭兴文

  为探究不同层面处理方式下胶结砂砾石（CSG）内部孔隙结构与层面抗剪性能的关系，通过Python程序对3种层面处理方式下CSG的X射线计算机断层扫描图像进行预处理及三维重构，实现了CSG内部孔隙结构的三维可视化与定量表征；结合室内直剪试验，采用XGBoost算法建立了CSG三维孔隙结构参数与宏观力学性能之间的关系。结果表明：层面处理方式对CSG的三维孔隙结构和力学性能有显著影响，不处理层面的孔隙分布不规则，易导致应力集中，而层面铺设砂浆或净浆能有效改善CSG的孔隙结构；净浆的改善效果最佳，显著提升了CSG孔隙的均匀性与复杂性；孔隙球度与孔径分布之间呈双指数衰减关系，接近球形的孔隙有助于提高CSG的摩擦性能；研究结果可以优化CSG层面施工工艺，提升其力学性能。

• 沥青-凝灰岩集料界面黏附机理与改性效应

  胡永林，吕忠，金慧益，张裕卿，王俊涛

  基于纳观-微观-宏观多尺度框架，采用分子动力学模拟研究沥青-凝灰岩集料界面，构建了6种界面模型，并进行了拉伸模拟，探讨抗剥落剂和集料改性剂对界面黏附性能的影响及机制。结果表明：抗剥落剂通过极性基团调节沥青组分分布，信拓抗剥落剂（XT）的聚氧乙烯醚链解聚驱动沥青质向界面富集；硅烷偶联剂（Si）与路友抗剥落剂（LY）复配可协同增强界面黏附，其形成的酚羟基-氨基氢键和芳香环-烷基链π的互锁作用使界面黏附性能提升87.36%；提出的联合处理策略可有效平衡性能矛盾，模型LY-Si组在提升界面黏附性能的同时，将扩散能力增加3倍，实现了界面韧性与松弛能力协同提高；纳观模型可有效预测材料的黏附行为。

• 流态固化土流动性和强度的影响因素及固化机理

  水亮亮，郑晓光，戴腾，陈亚杰，谭学军

  通过流动度、无侧限抗压强度和显微分析等试验，研究了土样特性、固化材料类型、灰土比、水固比和温度等因素对流态固化土流动性和强度的影响规律，并分析其固化机理。结果表明：流态固化土流动性随水固比增加而增大，随灰土比增加而略有减小，随土样粒径减小而显著减小；流态固化土强度随灰土比增加而增加，在使用固化剂时，较使用水泥可在高水固比、低灰土比和低养护温度下快速形成更高强度，其固化机理为：固化剂较水泥可生成更多钙矾石（AFt），AFt在形成过程中消耗大量自由水，并有效填充土壤颗粒间隙，其与水化硅酸钙凝胶共同胶结土颗粒，提升了材料的微观密实度，从而提高了流态固化土的宏观强度。

• 无机胶复合竹梁耐火性能试验研究及数值分析

  张鑫，巩钰，赵明云，尹航，赵而年

  为了研究无机胶复合竹梁的耐火性能，对2根足尺无机胶复合竹梁开展了标准火灾试验。结果表明：无机胶的耐高温特性能有效延缓复合竹梁表面炭化向内发展，标准火灾下复合竹梁表面炭化均匀；当持荷比为0.3和0.4时，复合竹梁的平均炭化速率分别约为0.35、0.38 mm/min，且耐火极限均大于2.0 h。所建立的热-力耦合有限元模型能够有效模拟无机胶复合竹梁的耐火性能，复合竹梁的耐火极限与持荷比呈负幂指数关系，与跨高比线性负相关，与截面高度线性正相关。

• 防腐涂层厚度对水泥砂浆抗硫酸盐侵蚀性能的影响

  谢超，石玉峰，吴平，孙彬强，司卓卓

  为进一步明确防腐涂层厚度对水泥基材料防护效果的影响，研究了不同厚度涂层的水泥砂浆在硫酸盐侵蚀下抗折强度的变化规律，并采用核磁共振、扫描电镜、X射线衍射仪等技术分析了水泥砂浆的侵蚀状态，结合涂层抗渗性及黏结强度，阐明了涂层厚度对水泥砂浆抗硫酸盐侵蚀性能的影响机理。结果表明：水泥砂浆的抗硫酸盐侵蚀性能随着涂层厚度的增大呈现先上升后下降的趋势；在本文试验条件下，当涂层厚度为90 μm时，水泥砂浆抗折强度损失率、表面损坏等级和孔隙劣化程度均最低，防腐涂层防护效果最佳。

• 空鼓修复用相变微胶囊改性注浆材料的温控抑裂性能

  邹家华，毛筱霏，李东波，苏俊翔，王文喆

  针对壁画地仗层因温度梯度引发的空鼓现象及常规注浆材料温控局限性，开发了相变微胶囊（MPCM）改性注浆材料，并通过试验与数值模拟系统分析了其温控性能与抑裂机制。结果表明：MPCM具备良好的热稳定性，经200次相变循环后质量损失率仅为0.65%；当MPCM掺量为15%时，MPCM改性注浆试样的抗压强度为1.34 MPa，与壁画地仗层强度适配性良好；MPCM改善了注浆材料的温度响应行为，与未改性试样相比，掺15%MPCM的注浆材料的峰值温度降低4.9 ℃，升温速率下降5.2 ℃/h，有效缓解了因温度急剧变化引起的内部梯度应力；掺15%MPCM可使注浆材料裂纹尖端应力降低9.3%~12.1%，明显抑制裂纹的扩展。研究成果为壁画、遗址类文物空鼓注浆研究提供了新思路。