- 张云升;田浩正;
为应对天然河砂资源匮乏及固废资源化利用的需求，机制砂逐渐成为制备低碳混凝土材料的关键原材料。本文立足西北地区，以机制砂混凝土(MSC)为研究对象，通过调研西北典型环境特征，设计了模拟盐渍土环境特性的实验室加速侵蚀模拟制度，系统研究了MSC在侵蚀模拟制度下的宏观性能劣化，探究了花岗岩石粉(GP)与侵蚀离子抑制剂(CEI)的协同配伍效应。研究通过分析原材料特性，并结合等温量热、热重分析(TG-DTG)和汞压入孔隙仪(MIP)等微观测试手段，揭示了侵蚀产物生成特性与微观结构失效机制。结果表明：5%(质量分数)CEI在胶凝体系中表现出时序水化调控效应(72 h累计放热量为169.87 J·g~(-1));5%CEI与10%(质量分数)GP在MSC的侵蚀后期中展现出较好的抗侵蚀性能，质量损失为2.98%。孔结构、侵蚀产物及微观形貌测试显示，MSC在受到侵蚀后，内部膨胀应力是导致其性能劣化的主要因素。本研究通过宏观性能、微观机理的综合分析，为MSC在西北盐渍土环境中的应用提供了重要的试验数据和技术支撑。
2025年11期 v.44;No.350 3964-3979页 [查看摘要][在线阅读][下载 3707K] - 黄恒;王艳;李文俊;张少辉;李兆光;李奥阳;
随着我国“冰上丝绸之路”的不断推进，极地基础设施研究已成为土木工程领域重点发展方向之一。本文针对极地建筑环境特征，选择四种典型工况(常温海水浸泡、低温气冻、低温海水盐冻及低温海水冻融循环)模拟极地海洋环境，系统研究了玻璃纤维复合材料(GFRP)在不同侵蚀环境下的拉伸强度、层间剪切强度及破坏形式，并对侵蚀后GFRP的化学组成与微观形貌变化进行分析。结果表明：低温下GFRP仍具有紧密的结构，但脆性增加导致破坏更为剧烈；在低温气冻和低温海水盐冻环境下，GFRP的拉伸强度显著提高了10%～20%,层间剪切强度提高了5%～15%。XRD分析表明，低温环境有效抑制了树脂水解，从而大幅度减缓了氯离子向纤维内部渗透，显著降低了氯离子对GFRP的侵蚀程度。
2025年11期 v.44;No.350 3980-3989页 [查看摘要][在线阅读][下载 3708K] - 金祖权;王宏;逄博;赵玲玲;许明飞;沈奥;
为阐明纤维增强聚合物(FRP)筋中树脂与纤维在海水海砂混凝土(SSC)孔溶液关键离子侵蚀下的劣化机理，本文研究了玻璃纤维增强聚合物(GFRP)筋在水、NaCl溶液、KOH溶液、Ca(OH)_2溶液、NaOH溶液及SSC模拟孔溶液中的性能劣化规律。通过接触角测试、拉伸与剪切强度试验、μ-XRF及SEM分析，系统探究了不同腐蚀环境中环氧树脂及GFRP筋的力学性能、离子侵蚀深度与微观结构演变。结果表明：GFRP筋的劣化过程分为两个阶段，即初期树脂开裂膨胀和后期纤维刻蚀；高温环境下腐蚀离子对GFRP筋性能影响显著，其中OH~-浓度影响最大(pH=13.4的NaOH溶液使GFRP筋拉伸强度下降43.4%),然后依次是Na~+、Ca~(2+)、K~+(在pH=12.4下，NaOH、Ca(OH)_2、KOH溶液中的拉伸强度损失率分别为31.6%、29.2%、22.7%);高温蒸馏水也会引发GFRP筋的轻微腐蚀，主要源于树脂达到玻璃化转变温度后产生的微裂纹。
2025年11期 v.44;No.350 3990-3999页 [查看摘要][在线阅读][下载 3325K] - 赵江航;陈邦辉;韩慧璇;徐俊;
新老混凝土交界面粗糙度及氯离子传输性能是影响装配式混凝土结构交界面性能的关键因素。本文以分形维数为整体粗糙度指标，结合均方根高度、标准差、相关长度和Hurst系数4个分项指标，采用傅里叶变换生成二维高斯曲面，通过随机数矩阵赋值重复构造1 000次，利用线性回归和多种权重方法建立粗糙度综合评价模型，并结合数值模拟系统分析了不同粗糙度交界面对氯离子传输及钢筋腐蚀行为的影响。结果表明：当均方根高度由0.6增加至1.8时，钢筋所处交界面的氯离子浓度达到临界值0.4%(质量分数)的时间由107 d延长至120 d;标准差由0.6增加至1.8时，钢筋所处交界面的氯离子浓度达到临界值0.4%(质量分数)的时间由108 d延长至121 d,均显示粗糙度的提升显著减缓了氯离子渗透与腐蚀速率。总体上，曲面交界面相较于平面交界面表现出更强的抗氯离子侵蚀性能，新老混凝土交界面粗糙度越高，钢筋抗氯离子侵蚀性能越强，结构耐久性与安全性显著提高。研究成果为可控粗糙度交界面的设计、寿命预测模型修正及混凝土结构耐久性理论完善提供了重要依据。
2025年11期 v.44;No.350 4000-4027+4036页 [查看摘要][在线阅读][下载 10640K] - 达波;陈轶骁;韩宇栋;卿家骏;余红发;
为解决热带岛礁环境下高强度珊瑚海水混凝土(CASC)的胶凝材料用量大，易产生温差裂缝和干缩裂缝，造成性能劣化加剧的问题，开展了不同强度等级低热CASC、低缩CASC的制备及其力学性能研究，探明了其放热、收缩和抗渗特性，揭示了低热CASC、低缩CASC的破坏形态和力学性能演变规律。结果表明：采用珊瑚微粉替代10%(质量分数)水泥可使CASC放热量降低5.4%,在CASC中掺入“膨胀剂+高分子吸水树脂”可使其收缩率降低10%;C30低缩CASC的抗渗等级为P14,C55低热CASC和低缩CASC的抗渗等级分别为P16和P17;硫酸盐对CASC水化过程具有促进与早强作用；掺入“膨胀剂+高分子吸水树脂”不仅能提高CASC的抗收缩性，而且能降低其脆性，提高力学性能，而掺入珊瑚微粉仅能降低其脆性。
2025年11期 v.44;No.350 4028-4036页 [查看摘要][在线阅读][下载 2917K] - 王昊天;杜振兴;张思远;武瑞凯;程方鸿;
泡沫混凝土的轻质化与功能化受限于泡沫稳定性不足导致的孔隙结构劣化。本研究创新性地利用椰油酰胺丙基甜菜碱(CAB)诱导硬脂酸钠(SS)在水溶液中自组装形成三维纳米纤维结构。通过泡沫稳定性测试、透射电子显微镜(TEM)和扫描电子显微镜(SEM)表征证实，该三维纳米纤维结构显著提升了液膜强度与体系黏弹性，在2.00%(质量分数)SS纳米纤维浓度下实现了120 h泡沫体积损失约2.10%、气泡直径细化至12.22μm的超稳定泡沫。以此泡沫为模板，成功制备出密度低至60 kg/m~3的超轻泡沫混凝土，其导热系数仅为0.056 W/(m·K),较密度为200 kg/m~3的泡沫混凝土降低52.14%,且热成像显示出优异的隔热性能。压缩试验表明该泡沫混凝土材料呈现类聚合物泡沫的密实化行为，抗压强度随密度降低而减小(密度为60 kg/m~3时为0.012 MPa),但纳米纤维网络通过抑制裂纹扩展优化了力学响应。耐火测试(1 000℃火焰灼烧2 min)证实泡沫混凝土试件表面形成烧结保护层，体积收缩约10%。本研究为兼具超轻、隔热与耐火特性的泡沫混凝土提供了可产业化的稳泡-功能一体化策略。
2025年11期 v.44;No.350 4037-4047页 [查看摘要][在线阅读][下载 4019K] - 惠迎新;顾士周;郭聚坤;郑立阳;陈伟;董旭光;
冻胀是造成季冻区路基破坏的一项重要诱因，为了研究粉煤灰路基在季冻地区服役内部温度、含水率和冻胀力的变化，本文利用自主研发的一维土柱固结试验设备开展粉煤灰柱单向冻结试验，并建立粉煤灰路基的水-热-力(THM)耦合模型，分析冻结过程中粉煤灰柱内部水分、温度迁移规律及冻胀力变化特征。结果表明：粉煤灰路基内部温度变化可按降温速率分为快速冻结、过渡冻结和稳定冻结三个阶段；冻结锋面随冻结时间不断下移，水分在冻结锋面处产生突变；通过有限元软件有效模拟了试验中的冻胀量变化及温度和水分的传递过程，并将试样划分为冻结区、正冻区和未冻区，试验结束后正冻区的范围明显增大，冻结区的范围逐渐趋于稳定；以冻结过程中路基含冰量来表征冻结对路基的损伤效应，发现路基损伤主要分布于路基表面，越接近路基内部，损伤程度越小。本文模拟了粉煤灰路基在季冻区长期服役的冻胀量变化，并解释了内部含水率与温度相互作用的机理。
2025年11期 v.44;No.350 4048-4059页 [查看摘要][在线阅读][下载 3185K] - 赵宇;古立新;沈光海;朱伶俐;
为研究极端环境下高性能水泥基材料的性能，本研究利用分离式霍普金森压杆(SHPB)装置，系统研究了高强高延性水泥基复合材料(HS-ECC)在循环冲击荷载下的动态压缩性能，重点分析了不同冲击速度和钢纤维体积掺量对动态压缩性能的影响。结果表明：钢纤维掺量为0.6%(体积分数)的HS-ECC试件，在承受6次冲击速度5 m/s的循环冲击后发生破坏，且随着冲击次数增加，HS-ECC试件的应变率增加；动态压缩强度、应变率和冲击韧度均随冲击速度显著增长；钢纤维掺入显著提高了HS-ECC的冲击极限承载力和韧性，当钢纤维掺量由0%增至0.6%时，试件的动态压缩强度提升23.4%,试件动态冲击韧度提升达52.9%,充分证明钢纤维掺量对HS-ECC动态力学性能的正向调控作用。HS-ECC在防爆抗冲击领域如军事防护或核电站防护墙等极端环境具有广阔的应用前景。
2025年11期 v.44;No.350 4060-4070页 [查看摘要][在线阅读][下载 3559K] - 李润康;廖宜顺;冯登宇;周琦;李文华;李凌云;
为实现铁铝酸盐水泥基材料早期强度快速发展并避免过快凝结，本研究探讨了硝酸钙与柠檬酸复掺对铁铝酸盐水泥水化过程与物理力学性能的影响。通过水化热、电阻率、流动度、凝结时间、抗压强度、水化产物和孔溶液电导率等分析测试，探讨了不同柠檬酸掺量对铁铝酸盐水泥水化的作用机理。结果表明，硝酸钙和柠檬酸复掺时，随着柠檬酸掺量增加，水泥浆体流动度显著提高，凝结时间延长，水化放热速率与电阻率增加速率降低，而孔溶液电导率显著高于空白组。当柠檬酸掺量从0.1%(质量分数)增大到0.3%时，硬化水泥浆体的28 d抗压强度从54.0 MPa减小到49.0 MPa,钙矾石(AFt)生成量显著减少。
2025年11期 v.44;No.350 4071-4079页 [查看摘要][在线阅读][下载 2056K] - 刘方宁;刘健;吕梁胜;
铝酸钙水泥具有早期强度高、耐火性能优异的优点，被广泛应用于应急抢险和高温环境中，在现场施工时，铝酸钙水泥的流变特性至关重要。本研究在铝酸钙水泥中加入粒化高炉矿渣粉和硅灰，制备了铝酸钙水泥复合浆体(以下简称浆体),并测定了其流变性能。通过测定Zeta电位、水化热、低场核磁共振弛豫信号、水膜厚度和絮凝结构，研究了粒化高炉矿渣粉和硅灰对浆体流变性能的影响机理。结果表明，粒化高炉矿渣粉在10%(质量分数)掺量内对浆体屈服应力影响较为明显，而硅灰对浆体屈服应力影响不明显。随着粒化高炉矿渣粉含量的增加，浆体塑性黏度值显著增加，而随着硅灰含量的增加，浆体塑性黏度值逐渐减小。粒化高炉矿渣粉可以加速水化，凝胶孔隙峰信号增强。加入硅灰后，弛豫信号强度明显增强，总孔隙度降低，孔隙结构得到优化。粒化高炉矿渣粉和硅灰的存在显著降低了浆体Zeta电位值和电导率。硅灰可以减少絮凝结构的生成数量，改善浆体堆积状态，从而释放体系中更多的过剩水，增大水膜层厚度，而粒化高炉矿渣粉则相反。
2025年11期 v.44;No.350 4080-4091页 [查看摘要][在线阅读][下载 3589K]
- 陈恒武;杜俊朋;王洪泰;曾思清;杨东来;张同生;韦江雄;余其俊;
提高建筑废弃物资源化利用率对降低环境负荷和推动绿色建材发展具有重要意义。本文通过优化砖混粗骨料级配与含量提升水泥稳定材料综合性能，研究砖混粗骨料单粒径级配(S)、双粒径级配(B)、三粒径级配(T)和相对体积分数(34.7%～68.4%)对水泥稳定材料力学性能、体积稳定性和水稳性能的影响。结果表明，采用三粒径级配(T)砖混粗骨料制备水泥稳定材料7 d无侧限抗压强度均稳定在4.0 MPa以上，31 d干缩系数低至31.0×10~(-6)/%。砖混粗骨料相对体积分数为54.7%时，水泥稳定材料综合性能最佳，7 d无侧限抗压强度为4.1 MPa, 28 d水稳系数为78.7%。优化骨料级配能够增强粗骨料间机械嵌合作用，改善水泥稳定材料力学性能；砖混粗骨料相对体积分数决定了水泥稳定材料骨架结构，骨架密实型水泥稳定材料综合性能最佳，这为优化再生水泥稳定材料配合比设计提供了理论依据与技术支撑。
2025年11期 v.44;No.350 4092-4102页 [查看摘要][在线阅读][下载 3901K] - 聂帅;姚俊;王发洲;
开发高活性低碳胶凝材料是推动水泥行业碳减排与绿色转型的关键路径。本文基于~(27)Al与~(29)Si固体核磁共振技术，系统揭示了低碳胶凝材料中非晶结构活性的本征起源与形成机制。研究发现：熔融急冷类工业固废中的钙镁铝硅玻璃相以Ca~(2+)、Mg~(2+)解聚硅酸盐网络为活性主要起源，Mg~(2+)部分取代Ca~(2+)引起的Al~(3+)局域结构扰动构成次级活性机制；而硅铝质煅烧黏土的活性则来源于多配位态Al的存在与转化，结构与局域化学环境最扭曲的五配位Al构成了硅铝质煅烧黏土的主要活性结构单元。在此基础上，提出“活性融合”的低碳胶凝材料设计策略，通过引入碳酸钙与黏土共同煅烧，实现硅酸盐网络解聚与多配位态Al两种活性结构起源的融合，~(27)Al与~(29)Si固体核磁共振测试证实了该融合机制的结构演变过程。Rapid-relevant-reliable(R~3)活性及力学性能测试进一步表明该融合体系在早期活性和中后期强度发展上均表现出较好的性能提升。研究构建了从原子尺度结构解析到多源活性融合的材料体系设计路径，为低碳胶凝材料的开发提供了新的理论支撑与实践策略。
2025年11期 v.44;No.350 4103-4112+3886页 [查看摘要][在线阅读][下载 2637K] - 范定强;吕学森;陆建鑫;郭柄霖;潘智生;
为推动建筑材料低碳化，本文提出生物炭增强的CO_2泡沫混凝土设计方案，系统研究其力学、热工及降碳性能，并研究生物炭对碳化养护的影响与作用。研究结果表明：生物炭的多孔结构与高比表面积可显著改善CO_2传质与界面反应条件，促进碳化反应进行并提高碳化深度与碳封存效率；同时5%(质量分数)掺量的生物炭使泡沫混凝土抗压强度提升约15%,并同步降低导热系数，显著改善热绝缘性能；此外，通过“负碳材料+减碳替代+主动固碳”三重协同降碳策略，10%(质量分数)生物炭掺量下泡沫混凝土的单位碳足迹下降约60.6%。本研究揭示了生物炭提升固碳型泡沫混凝土性能与碳固存的机制，为绿色低碳建筑材料开发提供了理论与实验支撑。
2025年11期 v.44;No.350 4113-4122页 [查看摘要][在线阅读][下载 2869K] - 惠永军;张俊杰;张戈;元成方;
采用黄河砂制备水泥基复合材料(ECC),基于可打印性能评价体系(可挤出性、可建造性、流动度、流变性、凝结时间、水化热),深入探究了黄河砂ECC的可打印性能。研究表明：挤出宽度和总垂直高度均随黄河砂取代率的增加而增大；总垂直高度变化率、底层长条厚度的变化率，以及顶层宽度的一半与底层宽度一半的差值与总垂直高度实际值的比值(tan θ)随着黄河砂取代率的增加持续降低。流动度随黄河砂取代率增加呈先降后升趋势，当取代率为100%(质量分数)时达到峰值。随着黄河砂取代率的增加，触变环面积与静态屈服应力持续增大，而动态屈服应力和稠度系数则持续减小，黄河砂ECC表现出剪切变稀的假塑性流体特性。初凝时间随黄河砂取代率的增加持续缩短。水化热试验中，前50 h内累计的放热量达总水化热的90%,水化热曲线呈双峰特征，表明黄河砂ECC早期水化反应迅速，中期水化过程稳定，有利于打印构件早期强度的发展。
2025年11期 v.44;No.350 4123-4131+4146页 [查看摘要][在线阅读][下载 2401K] - 张林晓涵;王琰帅;彭容新;董必钦;
针对天然骨料(NA)资源短缺与固废累积带来的可持续发展挑战，本研究基于磷石膏(PG)-石灰石粉(LP)-七铝酸十二钙(C_(12)A_7)协同体系，通过热重分析、扫描电子显微镜-能谱、纳米压痕等测试手段，提出了高炉矿渣(GGBS)改性固废基碳铝酸盐人造骨料的设计方法。结果表明，该骨料的主要水化产物为钙矾石(AFt)、单碳型碳铝酸钙(Mc)、氢氧化铝(AH_3)和水化硅铝酸钙(C-A-S-H)凝胶。GGBS的引入提高了LP中碳酸钙的反应程度，增加了C-A-S-H凝胶的生成量，提高了骨料强度。当骨料中掺入15%(质量分数)的GGBS(SL-C)时，人造骨料混凝土的28 d抗压强度为51.68 MPa,达到天然骨料混凝土(NAC)抗压强度(71.87 MPa)的71.9%。微观力学与化学成分分析进一步表明界面过渡区(ITZ)存在显著的化学组分富集效应。SL-C样品ITZ中Ca与Si元素富集促进了水化硅酸钙(C-S-H)凝胶的生成，适中的Si/Al摩尔比(1.0～3.0)有利于形成致密的水化硅铝酸钠(N-A-S-H)凝胶，保证了AFt和单硫铝酸盐(AFm)的生成，增强了ITZ的力学性能。
2025年11期 v.44;No.350 4132-4146页 [查看摘要][在线阅读][下载 5181K] - 肖月;李超;陈宗武;王凤;
为解决传统热阻轻骨料形态不佳导致的沥青混合料性能劣化问题，并促进粉煤灰、赤泥等固废的高值化利用，本研究以天然骨料为形态原型，设计仿形轻骨料成型方法，优化原材料配比与烧结温度制度，制备出仿形轻骨料，并系统研究其性能及在热阻式沥青混合料中的应用效果。结果表明，粉煤灰和赤泥在成陶、助熔和产气组分上具有良好互补性，粉煤灰、1#赤泥、2#赤泥的最佳质量配比为4∶1∶1,水泥和水的适宜用量分别为5%和24%。基于“天然骨料原型-复刻形态特征模具-仿形轻骨料”形态传递路径成型轻骨料，采用两阶段保温制度(500和900℃下各保温30 min),于1 175℃烧结30 min,可制得性能优异的仿形轻骨料：表观密度低至1.731 g·cm~(-3),筒压强度超出规范下限20.6%,磨耗损失低于规范上限33.6%,形态保持率不低于67.5%,且富含低导热的斜长石矿物和孔隙构造。仿形轻骨料掺量为18%时，沥青混合料的性能比较均衡：-15～45℃宽温域内的间接拉伸回弹模量提升了5.6%～134.3%;水稳定性与温度稳定性均优良；热导率与热扩散率分别减小了29.4%和45.1%,在室内辐照试验的升降温阶段，轻骨料均显著降低了试件内部温度的变化速率。
2025年11期 v.44;No.350 4147-4161页 [查看摘要][在线阅读][下载 5793K] - 王黎明;程书凯;刘其文;
面对煤矸石堆积带来的环境压力以提升其在工程应用潜力。以净浆流变阈值理论为基础，通过粉煤灰和煅烧煤矸石粉确定自密实混凝土净浆流变性，进行煅烧煤矸石粉-水泥-粉煤灰三元胶凝体系的自密实混凝土配合比试验。利用朗肯主动土压力原理对净浆屈服应力模型进行优化，通过双线性插值方法对模型进行定量评估，并对优化模型的准确性进行验证。结果表明：当m(水泥)∶m(粉煤灰)∶m(煅烧煤矸石粉)为67.5∶22.5∶10.0、饱和减水剂掺量为1.3%(质量分数)时，自密实混凝土净浆流动性最优。当胶砂质量比为0.6～0.8、最优砂率为50%(质量分数)时，自密实混凝土流动性最优。利用朗肯主动土压力原理修正后净浆屈服应力力学模型较原模型绝对精度提高了14.97个百分点，提高了煅烧煤矸石粉-水泥-粉煤灰三元胶凝体系的自密实混凝土工作性能预测精度。
2025年11期 v.44;No.350 4162-4175页 [查看摘要][在线阅读][下载 4061K] - 曹宝栋;康佳佳;翟胜田;
本研究采用普通和改性的橡胶集料制备不同掺量与粒径的普通/改性橡胶集料水泥砂浆(CRM/MRM),探究橡胶对砂浆流动度、流变性及力学性能的影响。结果表明：在流动性方面，CRM流动度较低，仅有90～95 mm,而MRM流动度达220～225 mm,且均一性良好；在流变性方面，CRM表现为胀塑性流体(剪切稠化),MRM呈假塑性流体(剪切稀化),且两者触变性和流变性均随橡胶掺量增加而增大；在力学性能方面，橡胶的掺入显著降低了砂浆抗压与抗折强度，且抗折强度的降幅小于抗压强度的降幅。改性橡胶体系28 d抗压与抗折强度较未改性体系分别提升70.5%和32.6%;大粒径橡胶更有利于维持抗折强度。微观分析表明：改性处理使橡胶-水泥界面过渡区厚度从160μm降低至80μm,消除了界面空穴，形成梯度硬度结构，促使材料破坏模式由脆性向延性转变。
2025年11期 v.44;No.350 4176-4187页 [查看摘要][在线阅读][下载 3355K]