建筑材料学报杂志

建筑材料学报杂志2026年第3期

• 3D打印地聚合物砂浆配合比设计及响应面优化模型

  陈青亮，牟高峰，朱海峰，毛明杰，杨秋宁

  为了最大限度地提高固废资源化水平，采用再生混凝土微粉（RCP）和矿粉（GGBS），制备3D打印地聚合物，研究了液固比、胶砂比及水胶比对3D打印地聚合物砂浆（3DPGM）可打印性和流变性能的影响机制，并基于响应面法（RSM）构建了流变-力学多目标优化模型。结果表明：液固比、胶砂比及水胶比通过改变浆体的流变行为，可显著调控3DPGM的可打印性；采用动态屈服应力表征可打印性，定量得出具有最优打印窗口（30 min）的配合比；基于方差分析建立动态屈服应力-抗压强度-黏结强度的RSM回归模型，其多目标优化方案预测的最优配合比为液固比0.482、胶砂比0.675、水胶比0.344。

• 氯离子与硫酸根离子在水泥浆体中的耦合扩散

  汪伟，范志宏，杨海成，唐博文

  研究了不同复合盐环境下Cl⁻与SO42-在水泥浆体中的耦合扩散。结果表明：对于普通硅酸盐水泥浆体，复合氯盐溶液中的SO42-早期会抑制Cl⁻扩散，后期则转为促进作用；与复合氯盐溶液相比，亚硫酸盐溶液中SO42-对Cl⁻扩散的抑制作用更强，但该抑制作用随浸泡时间延长而减弱；普通硅酸盐水泥浆体对Cl⁻的吸附能力较弱，在SO42-作用下释放的自由Cl⁻更易向浆体内部扩散，对Cl⁻总扩散进程影响显著；矿渣-水泥浆体在单氯盐、复合氯盐及亚硫酸盐溶液中的180 d自由Cl⁻扩散系数分别为0.96×10⁻¹²、0.81×10⁻¹²、0.77×10⁻¹² m²/s；矿渣-水泥浆体对Cl⁻的吸附能力较强，SO42-作用下表层浆体释放的自由Cl⁻易被内部浆体的水化产物重新吸附，对总体扩散进程影响较小。

• 基于深度学习的水工混凝土空隙结构研究

  唐然，陈灯红，刘方，王乾峰

  考虑定量化表征水工混凝土的三维空隙结构几何形态参数，系统分析空隙结构几何形态参数的分布规律及内在相关性。同时，采用SHAP法开展可解释性分析，揭示输出目标与输入特征之间的复杂映射关系；基于深度神经网络（DNN）构建水工混凝土空隙形态特征与总空隙率的定量关联模型。结果表明：等效半径与磨圆度、空隙数量与熵、表面积与磨圆度之间存在较强的正相关性，欧拉特征数与分形维数呈现负相关性；对特征重要性进行排序，输入特征压缩至5个；构建的DNN预测模型训练集和测试集的决定系数分别为0.90和0.93，预测精度较高；本研究建立的空隙结构几何形态参数表征体系为水工混凝土性能优化提供了量化分析的工具模型与理论支撑。

• 掺碳纳米管固废混凝土的声发射损伤本构模型分析

  刘京红，刘轩，冯鹏龙，李兵兵，张凌博

  为明确掺加碳纳米管固废混凝土声发射参数与损伤演化关系，对不同再生骨料取代率和碳纳米管（CNT）掺量的固废混凝土进行单轴压缩声发射试验，根据声发射参数构建了损伤本构模型，通过应变-损伤变量进行固废混凝土内部损伤分析。结果表明：当CNT掺量为0.10%时，固废混凝土抗压强度最大，能量、累计振铃计数及b值变化相对密实；碳纳米管固废混凝土失稳破坏伴随能量、累计振铃计数和b值的突变。所建立的损伤本构模型有效拟合了试件的应力-应变全曲线，损伤变量随应变的增加呈现S型增长趋势，该模型可准确描述碳纳米管固废混凝土的损伤演化过程。

• 基于内聚力模型水泥稳定碎石的抗裂性能

  季节，李兴嘉，郑文华，董志磊，李少秋

  开发了以内聚力模型为本构单元的离散元模拟方法模拟半圆弯曲试验，通过裂缝数量、裂缝发展、开裂界面占比和接触力链从细观角度分析了级配类型、橡胶粉类型和再生集料对水泥稳定碎石（CSM）抗裂性能的影响。结果表明：CSM开裂可分为裂缝萌发、裂缝发展和裂缝贯穿三阶段；抗裂型级配与橡胶粉通过应力分散增强混合料抗裂性能，抗裂型级配在三阶段均发挥较强的作用，普通橡胶粉主要作用于裂缝发展阶段，改性橡胶粉与水泥界面黏结增强提升了混合料的抗裂性能，且主要作用于裂缝萌发和裂缝发展阶段；再生集料强度低且与水泥界面黏结差，其掺量越高混合料抗裂性能的降幅越大。

• 不同烧结温度下污泥基陶粒的孔隙特征及演化规律

  韩茗丞，吴凯，于龙，徐玲琳，杨正宏

  基于海岛模型提出了陶粒特征孔径演化预测方法，通过试验揭示了烧结制度对陶粒孔隙结构及力学性能的影响机制。结果表明：理论模型能定性反映陶粒孔隙率的变化趋势，结合初始孔洞、冷却气泡融合等因素可进一步提高模型的准确性；温度升高和时间延长会提高陶粒的孔隙率，导致其抗压强度下降；尽管高温烧结促进了珍珠石、钙长石等骨架矿物的生成，但孔隙率增加对陶粒强度的负面效应更为显著。研究结果可以为污泥基陶粒的孔隙调控和性能优化提供一定的理论依据。

• 葡萄糖酸钠对镁渣碳化行为的影响机理

  刘松辉，王恒，管学茂，刘小星，李根深

  通过开展温度变化、pH值演变、CO₂吸收量及抗压强度测试，并结合X射线衍射（XRD）、热重分析（TG-DTG）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）、扫描电镜（SEM）和低场核磁共振（LF-NMR）等分析手段，系统探究了葡萄糖酸钠（SG）掺量对镁渣（MS）碳化过程的作用机理。结果表明：适量SG可促进MS中钙、镁离子的溶出，进而促进碳化反应进行。MS抗压强度的提升得益于SG对于碳化产物晶体形貌的改善以及孔隙率的降低。当SG掺量为1%时，MS碳化24 h后的抗压强度较空白组提升47.1 MPa，孔隙率降至6.47%；当SG掺量增至3%和5%时，MS碳化产物减少，孔隙率增大，抗压强度显著下降。

• 硫酸盐侵蚀-高温耦合作用下钢筋/BFRC界面劣化机理

  卢丽敏，孙锦文，吴少华，张营营

  以受硫酸盐侵蚀的玄武岩纤维混凝土（BFRC）为研究对象，系统探究温度（20~700 ℃）与侵蚀龄期（0~210 d）对钢筋/BFRC界面黏结性能的影响，并建立了相应的黏结-滑移模型。结果表明：在耦合作用下，当温度低于300 ℃时，界面黏结强度随侵蚀龄期总体上呈先增后减趋势；当温度高于300 ℃时，界面黏结强度随侵蚀龄期持续下降。高温促使硫酸盐侵蚀产物分解，既抵消了侵蚀初期对钢筋与BFRC界面黏结性能的提升效应，又进一步加剧了钢筋与BFRC界面结构的劣化。

• P-N阻燃剂对低密度纤维板热烟释放性能的影响机制

  康地，张世琰，李志高，袁利萍，范友华

  为了提升纤维板的阻燃性能，以氨基三亚甲基膦酸（ATMP）、1，3，5-三（2-羟乙基）氰尿酸（THEIC）和三聚氰胺（MEL）为原料，合成了一种新型P-N阻燃剂1，3，5-三（2-羟乙基-氨基（亚甲基膦酸酯-二-亚甲基磷酸三聚氰胺盐））氰尿酸（TAM），并将其与竹纤维复合，通过热压工艺制备出阻燃低密度纤维板（LDF）。对TAM的化学结构进行了表征，并探讨了其添加量对LDF热解行为和阻燃性能的影响规律。结果表明：新型P-N阻燃剂TAM已成功合成，所制备的LDF具有良好阻燃性能；对比对照试样，当TAM添加量为15%时，LDF的极限氧指数达35.7%，峰值热释放速率（PHRR）降低了20.15%，总烟生成量TSP降低了84.70%，残炭率增加了66.25%；TAM在燃烧过程中通过气相稀释、自由基捕获和酸催化成炭机制，赋予纤维板优异的阻燃性能。

• 螯合反应型净味剂对橡塑沥青的净味效果与反应机理

  徐茜，张哲，刘悦，耿立涛，吕健涵

  为解决橡塑沥青传统抑烟净味技术效果不佳的问题，基于沥青技术性能测试、气味强度评价以及烟气气相色谱-质谱（GC-MS）分析，研究了螯合反应型净味剂在橡塑沥青中的净味效果与反应机理。结果表明：在0.015%~0.035%掺量范围内，净味剂对沥青技术性能无不利影响；掺加净味剂后，气味强度从4级降至0级，烟气质量减少15.4%~44.3%，烟气种类减少5~9种；随着净味剂掺量的增加，恶臭、有毒及小分子无味烟气含量下降，大分子无味烟气含量上升。该净味剂通过与烟气中含S、N、O及双键等富电子基团发生络合反应实现净味作用，反应程度取决于反应物含量及其化学活性。

• 竹材跨尺度数值模拟与非对称弯曲性能研究

  张小如，郝景新，吴新风，王鹏，张建军

  提出了一种针对竹材非均匀多孔复合结构的跨尺度数值模拟方法。通过耦合细观代表性体积单元（RVE）建模与宏观有限元分析，系统揭示了竹材非对称弯曲的内在机制：构建了包含多孔梯度特征的代表性体积单元（P-RVE）模型；采用渐进均匀化理论量化了其等效弹性参数；并通过非对称弯曲实验验证了宏观模型的可靠性；通过离散化重构薄壁组织与维管束的空间拓扑关系，不仅实现了对竹材横截面正交异性特征的参数化表征，还成功实现了跨尺度模拟。

• 纳米二氧化硅改性磷酸镁水泥砂浆的性能优化与微观机理

  贾亮，贾伟伟，吴旋

  以纳米二氧化硅（NS）等质量取代过烧氧化镁（MgO），制备了不同NS掺量（0%~4%）的磷酸镁水泥（MPC）砂浆，系统研究了NS对砂浆性能的影响。结果表明：当NS掺量为4%时，MPC凝结时间较基准组缩短22.7%；在3%掺量下，砂浆标准养护28 d的抗压强度较未掺NS组提升29.9%；浸水养护（7 d标准+28 d浸水）后，掺3%NS的砂浆表现出最优耐水性，其抗压与抗折强度保留率分别达1.170和1.023。微观分析表明，NS通过双重机制优化MPC砂浆性能：其一，纳米颗粒有效填充材料孔隙，提升微观致密度；其二，NS参与二次水化反应生成M-S-H凝胶，在孔隙内部形成致密保护层，从而显著增强耐水性。本研究明确了NS改性MPC砂浆的作用机理，确定3%为最佳掺量，为开发高性能混凝土修补材料提供了理论依据与技术参考。

• 空心玻璃微珠-玻璃纤维混凝土力学和声学性能的多目标优化

  胡晓鹏，孙佳佳，杨博，张航，仲帅

  通过向混凝土复合掺入空心玻璃微珠和玻璃纤维，分析了空心玻璃微珠和玻璃纤维对混凝土力学性能及吸声性能的影响规律，揭示了混凝土孔结构的演变规律及其与吸声系数的相关性。结果表明：空心玻璃微珠虽能提升混凝土的吸声性能，但会降低其力学性能；掺入适量的玻璃纤维可改善混凝土的力学性能，优化孔结构特征，增加孔结构的复杂性并提高其分形维数，进而提高降噪性能；通过响应面预测，结合非支配排序遗传算法（NSGA-Ⅱ）和逼近理想解排序（TOPSIS），空心玻璃微珠体积替代率为10%、玻璃纤维掺量为0.2%的混凝土综合性能最优，其抗压强度为45 MPa，吸声系数为0.121。

• 复合发泡型地聚物基防火保温板材的制备与性能

  韩记源，刘杨，杨进军，王俊胜

  针对传统有机保温材料易燃、无机保温材料隔热性能不足的问题，本文对矿渣粉基无机地聚物胶凝发泡材料和有机可膨胀聚苯乙烯（EPS）泡沫进行复合改性，通过引入可再分散胶粉和玻璃纤维构筑协同增强体系，探究EPS颗粒用量对防火保温板材密度、抗压强度及保温效果的影响规律，并考察其防火性能和燃烧行为。结果表明：所研制防火保温板材密度仅为176 kg/m³，导热系数低至0.049 W/（m·K），经耐火性能测试（200 ℃，60 min）其背温保持在57 ℃以下；板材的燃烧热值低至1.25 MJ/kg，燃烧增长速率指数为11.5 W/s，600 s的总热释放量仅为1.1 MJ。