超硫酸盐水泥的化学收缩特性研究

张雪梅, 靳晴晴, 常硕, 王露, 李照祺, 张兴照, 刘数华

2026, 45(7): 2215-2225. doi:10.16552/j.cnki.issn1001-1625.2025.1297

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化学收缩引起的体积变形，易导致材料开裂，破坏结构完整性。超硫酸盐水泥作为一种新型低碳胶凝材料，其水化过程、化学收缩特性与传统硅酸盐水泥具有显著差异。本文采用粒化高炉矿渣、磷石膏及水泥熟料制备磷石膏超硫酸盐水泥（SSC），探索磷石膏改性、磷石膏掺量、熟料掺量和水胶比对SSC化学收缩的影响，并结合微观测试表征探讨影响机理。结果表明，在7 d龄期时，SSC体系化学收缩值约为0.046 mL/g，大约占普通硅酸盐水泥（OPC）的77%，煅烧磷石膏超硫酸盐水泥（CSSC）的化学收缩值较SSC降低了17.39%，而石灰中和磷石膏超硫酸盐水泥（NSSC）的化学收缩值较SSC体系增加了65.21%。随着磷石膏掺量的增加，SSC化学收缩增加，磷石膏掺量为13%（质量分数，下同）时，化学收缩最小。随熟料掺量的增加，SSC的化学收缩值先减小后增大。当熟料掺量为5%（质量分数）时，化学收缩值最小。对于SSC体系，随着水胶比的增加，化学收缩值降低。而15%磷石膏与5%熟料的协同作用，可以实现钙矾石生成量与水化硅酸钙（C-S-H）凝胶结构的最佳匹配，达到化学收缩调控最优值。

油酸改性超细水泥对注浆材料性能的影响

曹宇杰, 刘律, 黄栋, 黄超群, 刘云鹏

2026, 45(7): 2226-2236. doi:10.16552/j.cnki.issn1001-1625.2026.0054

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超细水泥（UPC）在混凝土微裂缝修复中面临低水灰比下浆体流动性差、孔隙率高、易溶蚀等问题。本研究提出采用油酸对UPC进行表面改性，以同步提高其可注性与疏水性。采用球磨法制备了油酸掺量为0%~0.3%（质量分数）的油酸改性UPC。系统评估了改性UPC浆体的流变性能、抗压强度、水化热、疏水特性、界面粘接强度，并通过FTIR、SEM、TG、LF-NMR等微观手段揭示其改性机理。结果表明：适量（0.1%）油酸改性可降低注浆材料的黏度，改善流变特性；同时，该掺量下油酸对水泥水化的抑制作用较小，对浆体的强度影响不大，并显著降低浆体的自收缩。油酸参与水泥颗粒表面改性，使硬化后浆体的接触角从48.6°增至126.4°。然而，过量（>0.2%）油酸会严重抑制水化反应，使浆体28 d抗压强度从54.95 MPa降至23.08 MPa，并且增大自收缩与孔隙率。本研究探讨了油酸在UPC中的作用机制与掺量阈值，为开发高性能微裂缝防渗修复材料提供了支撑。

赤泥基复合水化晶种对硅酸盐水泥砂浆性能的影响

李富云, 黄胜晶, 焦威力, 邓孝炜, 陈春恒, 韦驰, 赖芳, 李晶

2026, 45(7): 2237-2249. doi:10.16552/j.cnki.issn1001-1625.2025.1317

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为提升赤泥在水泥基材料中的高效资源化利用，本研究采用酸浸预处理结合水热合成的方法制备了赤泥基复合水化晶种（RM-CAW），并将其掺入水泥砂浆中，系统研究其对水泥水化反应、微观结构及力学性能的影响。通过力学性能测试及X射线衍射（XRD）、热重分析（TG）、扫描电子显微镜（SEM）、比表面积及孔径分析等表征手段，对RM-CAW的增强机制进行了探讨。结果表明，掺入RM-CAW的水泥砂浆在7和28 d均表现出更优的力学性能，其中掺入5.0%（质量分数）RM-CAW的砂浆（HARM-5.0）28 d抗折强度和抗压强度较基准水泥砂浆分别提高11.1%和6.9%。RM-CAW的引入促进了水化硅酸钙（C-S-H）等水化产物的生成，显著改善了界面过渡区结构并提高了体系致密性，促进了孔隙细化与大孔比例降低。

盐冻-干湿循环下钢纤维混凝土耐久性研究

马越, 张博, 吴守军, 刘彦钰, 刘彪, 贺维

2026, 45(7): 2250-2259. doi:10.16552/j.cnki.issn1001-1625.2026.0059

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寒区海洋环境下，混凝土常受氯盐侵蚀、冻融及干湿循环耦合作用，对混凝土结构安全造成严重威胁。本文通过盐冻循环、盐冻-干湿循环试验，研究了不同环境下普通混凝土（NC）与钢纤维混凝土（SFRC）的质量损失率、相对动弹性模量、抗折强度损失率和弯曲韧性演变规律，在此基础上结合SEM微观分析，探究SFRC在盐冻-干湿循环下的损伤机理。结果表明，盐冻-干湿循环会显著加速混凝土性能的劣化，盐冻-干湿循环4次后，NC的相对动弹性模量降至60%以下，NC与SFRC的抗折强度分别降低33.3%与29.5%，钢纤维的加入能提高混凝土在盐冻-干湿环境下的耐久性。SFRC的弯曲韧性随循环次数的增加而下降，盐冻-干湿循环4次后其峰值荷载下降27.6%，双峰特征趋于消失，纤维-水泥界面过渡区的劣化是影响其弯曲性能的主要因素。盐冻-干湿循环形成的裂缝扩展、侵蚀离子扩散、化学侵蚀的交替过程造成混凝土物理力学性能的退化。

冻融作用下钢-PVA混杂纤维增强混凝土与钢筋黏结性能试验研究

许成祥, 王瑞, 许奇琦, 杨曌

2026, 45(7): 2260-2274. doi:10.16552/j.cnki.issn1001-1625.2025.1263

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为研究冻融作用下钢-聚乙烯醇混杂纤维增强混凝土（S-PVA HFRC）与钢筋的黏结性能，本文选取钢纤维体积率、PVA纤维体积率、矿粉取代率为正交试验因素设计并制作了75个S-PVA HFRC试件，对其进行不同次数冻融循环作用，并完成单调荷载下的中心拉拔试验。研究了不同参数下S-PVA HFRC试件中心拉拔试验的破坏形态、黏结强度、界面黏结刚度及韧性等，探讨了各参数对冻融作用下S-PVA HFRC黏结滑移力学性能的影响规律。结果表明：S-PVA HFRC试件均表现为钢筋拔出破坏；S-PVA HFRC试件黏结强度随冻融次数增加呈降低的趋势，在历经相同次数冻融循环后，S-PVA HFRC试件的黏结强度和峰值滑移均高于未掺纤维的混凝土试件，历经50次冻融循环后S-PVA HFRC试件黏结强度提升最为显著，相较于未掺纤维混凝土试件，钢纤维体积分数为1.3%、PVA纤维体积分数为0.2%、矿粉取代率为15%（质量分数）时S-PVA HFRC试件提升幅度最大，达53.75%；掺入混杂纤维能有效减缓冻融损伤对界面黏结刚度的影响，并显著提高试件的耗能能力；提出的考虑冻融作用下S-PVA HFRC与钢筋之间的黏结-滑移模型，与试验实测结果吻合良好。

剥落区和界面剪应力对超高性能混凝土纤维拔出行为的影响

向孤聪, 牛艳飞, 林喜华, 袁棕, 郭彦龙, 袁利军

2026, 45(7): 2275-2289. doi:10.16552/j.cnki.issn1001-1625.2025.1236

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为探究剥落区与界面剪应力对超高性能混凝土（UHPC）中钢纤维拔出行为的影响，本文研究了不同养护龄期（7、14、28 d）和嵌入角（0°、30°、45°、60°）下钢纤维的拔出行为，评价了基体剥落的程度，并利用细观力学模型对拔出行为进行了分析。结果表明：在不同嵌入角下，拔出荷载和平均粘结强度在45°处最大，拔出能在60°处最大；基体的剥落面积受养护龄期的影响较小，但受嵌入角的影响较大，最大剥落面积出现在60°，并建立了剥落面积与嵌入角之间关系的评估方程；界面剪应力的衰减决定了荷载-滑移曲线的下降段（脱粘阶段）的变化趋势，随着养护龄期和嵌入角的不同，下降段曲线形状由凹形转变为凸形，且凸形的曲率逐渐增大；将形状系数η的取值从-0.10扩展到-0.05，并引入一个取值范围为-8~-2的界面强化指数b，可有效评价界面剪应力的变化，数值分析结果与实验结果吻合较好。

复合降碱改性生态多孔混凝土抗硫酸盐侵蚀性能研究

欧阳琦, 尹健, 李思娇, 陈怡豪, 覃宇航, 曾一

2026, 45(7): 2290-2298. doi:10.16552/j.cnki.issn1001-1625.2025.1298

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为提升生态多孔混凝土（EPC）在硫酸盐-干湿循环环境下的服役耐久性，采用硅藻土（DE）、草酸（OA）和硫酸铁（FS）构建复合降碱体系，制备了不同碱度梯度的EPC试件，系统研究了其在硫酸盐-干湿循环作用下的宏观性能演化及微观结构变化规律。通过相对抗压强度和质量损失率表征EPC的宏观劣化行为，并借助XRD、FTIR和SEM分析其水化产物与微观结构特征。结果表明，适度降碱可显著提升EPC的抗硫酸盐侵蚀性能，其中OA-FS复合体系掺量为1.2%（质量分数）的组（pH=9.0~10.0）在经历24次硫酸盐-干湿循环后仍保持最高的相对抗压强度（72.59%）。微观表征显示，DE-OA-FS复合体系通过促进C-S-H凝胶生成与结构稳定化、减缓Ca（OH）₂的快速消耗并抑制钙矾石（AFt）等侵蚀产物的集中析出，优化了EPC孔结构与化学稳定性，从而延缓了裂纹扩展与碳化劣化进程。研究结果可为EPC在复杂侵蚀环境下的耐久性优化设计与工程应用提供技术参考。

盐冻环境下CO₂养护生物炭再生混凝土的损伤规律与寿命预测

王梦瑶, 赵远卓, 杜文风, 赫中营

2026, 45(7): 2299-2311. doi:10.16552/j.cnki.issn1001-1625.2025.1257

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为提升寒冷盐碱地区再生混凝土的耐久性，以C30再生混凝土为对象，设置 0%、2.0%、4.0%、6.0%、8.0%（质量分数）五个生物炭掺量梯度，并采用普通养护与CO₂养护两种方式，通过硫酸盐冻融循环试验测定了质量损失率、相对动弹性模量及抗压强度损失率等宏观指标，结合核磁共振技术对孔隙结构进行微观分析，并基于Weibull 分布构建了损伤模型，用于预测混凝土在盐冻环境下的服役寿命。结果表明：生物炭可显著改善再生混凝土抗盐冻性能，最优掺量为4.0%，在该掺量下，普通养护试件经300次冻融循环后，质量损失率、相对动弹性模量及抗压强度损失率较基准组分别改善46.8%、58.0%与22.7%；采用CO₂养护可进一步提升性能，同掺量下质量损失率与抗压强度损失率较普通养护组分别降低36.8%、33.1%。生物炭多孔吸附特性与CO₂养护碳化致密化作用协同优化了混凝土的孔隙结构，减少有害孔比例。基于Weibull分布的损伤模型拟合效果良好，预测华北地区该最优组合试件服役寿命可达9 288 d，较基准组提升175.4%。研究证实，生物炭与CO₂养护的协同作用对再生混凝土抗盐冻性能具有“1+1>2”的增强效果，可显著延长其在寒冷盐碱环境下的服役寿命。

谐振骨料特性对超材料混凝土防爆减振性能的影响

傅友云, 陈志华, 贺锋, 刘刚

2026, 45(7): 2312-2323. doi:10.16552/j.cnki.issn1001-1625.2025.1193

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为研究超材料混凝土在爆炸冲击下的减振性能，基于局域共振超材料理论，建立了100 cm×100 cm×30 cm的超材料混凝土三维数值模型，并采用ALE方法模拟TNT爆炸荷载，系统分析了谐振骨料的材料属性、几何尺寸及非均匀分布对超材料混凝土减振性能的影响。结果表明：超材料混凝土可通过局域共振有效衰减爆炸应力波；在本文设定的参数水平下，涂层弹性模量对振动速度峰值的影响最显著，而各参数对应力峰值均无统计显著性影响；谐振骨料底部富集分布未降低整体减振性能，而周期性排布因兼具局域共振与布拉格散射效应，展现出更优的整体减振性能；采用优化参数组合的4层谐振骨料结构可实现93.5%的冲击能量衰减率。该研究为超材料混凝土的材料选择、参数设计及工艺控制提供了理论参考。

水泥基材料中高吸水树脂吸水行为的敏感性研究

杨进, 刘潇, 贺行洋, 苏英, 王金付

2026, 45(7): 2324-2334. doi:10.16552/j.cnki.issn1001-1625.2026.0034

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为系统研究高吸水树脂（SAP）在水泥基材料环境中的吸水行为差异，本文选取聚丙烯酸钠型（AA-SAP）与聚丙烯酰胺型（AM-SAP）两类典型树脂，重点考察胶凝材料类型、聚羧酸减水剂（PCE）掺量、搅拌速率、环境温度及外部压力对其吸水行为的影响。结果表明，AA-SAP借助离子型结构产生的静电斥力，吸水速率显著高于依赖氢键作用的AM-SAP。在地聚物等高离子强度孔隙液中，SAP溶胀受到明显抑制。PCE掺量对AA-SAP的吸水能力存在最佳响应区间，而AM-SAP的吸水能力随PCE掺量增加持续下降。提高搅拌速率可借助伯努利效应促进溶胀，AA-SAP响应更显著。升温能促进两类SAP的溶胀，进而提高吸水能力，外部压力则会抑制两类SAP的网络扩张，导致吸水倍率下降。SAP的吸水行为由其分子结构与外界环境共同调控，AA-SAP适用于低离子强度、中低剪切或温升条件，而AM-SAP在高离子强度、高压环境中表现出更优的稳定性。研究结果对于不同类型SAP在混凝土中的应用具有理论和实际指导意义。

循环流化床炉渣粒径对水泥基复合胶凝材料性能的影响

荆宏宇, 段思宇, 杨嵩桥, 王永岗, 周冬冬, 路广军, 马志斌

2026, 45(7): 2335-2346. doi:10.16552/j.cnki.issn1001-1625.2026.0038

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为推动循环流化床炉渣（CFBS）的资源化利用并降低水泥行业碳排放，本研究通过机械粉磨制备了不同粒径的CFBS，并将其作为辅助胶凝材料与水泥复配。首先分析了不同粉磨时间CFBS的粒度分布、比表面积及微观形貌变化，然后分析了CFBS对复合胶凝材料工作性能及力学性能的影响规律，并借助XRD、TG-DTG、FT-IR和SEM分析复合胶凝材料水化特性。结果表明，粉磨45 min时CFBS细化效果最佳，中值粒径D₅₀为8.69 μm，比表面积达到870 m²/kg，超过最佳粉磨时间会导致颗粒团聚，D₅₀增大。减小粒径能有效激发CFBS活性，使复合胶凝体系相较于纯水泥体系呈微膨胀，并在D₅₀最小时获得较优的力学性能与最短的凝结时间。减小CFBS粒径可提高胶凝体系的水化速率，促进C-（A）-S-H凝胶和钙矾石的生成，使结构更加致密，力学性能更为优异。本研究为基于CFBS粒径调控的复合胶凝材料设计与性能优化提供了参考。

湿磨碳化钢渣对磷建筑石膏性能及微观结构的影响

金子豪, 邹自勇, 贺行洋, 苏英, 陈淑琴

2026, 45(7): 2347-2356. doi:10.16552/j.cnki.issn1001-1625.2026.0031

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面向建材低碳转型及固废资源化利用需求，本文提出采用湿磨碳化钢渣改性低碳磷建筑石膏，构建新型高性能石膏胶凝材料。结果表明，经过碳化处理的钢渣，对磷建筑石膏的工作性能与耐水性能均有明显的改善作用，且可通过增加湿磨碳化时间降低其对力学性能的劣化作用。碳化60 min钢渣的综合效果最优，在保证工作性能与力学性能的同时，使磷建筑石膏耐水性能得到了较大的改善。体系中形成了CaCO₃与二水硫酸钙（CaSO₄·2H₂O）“双晶相”复合结构，对石膏力学性能有一定的负面作用，但起到了保护石膏晶体结构、增加其耐水性能的作用。

机械活化与热活化对镍铁渣活性的提升机制研究

吕鹏, 陆波涌, 钱伦, 黄身烨, 宋佳欣, 谢隆杰, 黄伟

2026, 45(7): 2357-2367. doi:10.16552/j.cnki.issn1001-1625.2025.1179

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为实现镍铁渣的高效资源化利用，本文系统研究了机械活化与热活化对其火山灰活性的影响机制。通过激光粒度分析、X射线衍射（XRD）、比强度法及电化学交流阻抗谱等表征方法，综合表征了不同活化条件下镍铁渣的颗粒特性、晶体结构、力学性能及电化学行为。结果表明：机械活化60 min可显著细化颗粒并诱导晶格非晶化，使镍铁渣28 d活性指数提升至0.88；500 ℃热活化能有效破坏稳定晶相并促进活性组分溶出，镍铁渣28 d活性指数达0.93。电化学分析进一步表明，上述优化条件显著提高了体系的电荷转移电阻，促进了致密微观结构的形成。本研究明确了机械活化与热活化提升镍铁渣活性的最优路径，为其在胶凝材料中的高效利用提供了依据。

基于材料基因的不同钢渣处理方式下的水泥碳核算方法

杜礼文韬, 任雪红, 张洪滔, 叶家元, 张文生

2026, 45(7): 2368-2378. doi:10.16552/j.cnki.issn1001-1625.2026.0050

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传统碳排放计算方法通常采用行业或国家的平均排放因子，无法精准反映水泥在反应过程中各矿物形成特性对碳排放的调控机制。本文基于水泥四种主要矿物，提出了材料基因碳排放核算方法，并以此方法计算了钢渣在水泥中不同应用方式的碳排放差异，与传统碳排放计算方法进行了对比。结果表明，材料基因核算方法与传统方法计算结果相近，在钢渣用作水泥生产替代原料、水泥混合材、碳化胶凝材料等不同应用案例中，利用碳化钢渣粉制备水泥的碳排放强度比最低，在去除运输的影响后，碳排放强度比为16.04 kgCO₂/MPa。尤其当公路运输距离超过300 km时，各类钢渣处理方式制备水泥的减碳效果差异减小，均趋近于零，应用意义不大。材料基因方法能反映材料在反应过程中的热力学特性对碳排放的调控机制，可以为水泥企业筛选和优化钢渣利用方案提供数据依据。

真空脱水快速评估碱激发矿渣的收缩性能及机理研究

田成龙, 陶圆, 刘乐平, 相继春, 崔学民, 贺艳

2026, 45(7): 2379-2388. doi:10.16552/j.cnki.issn1001-1625.2026.0012

摘要 ( 55 )

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针对碱激发矿渣（AAS）收缩率大、现有测试方法周期长的问题，本研究采用真空脱水技术快速评价其收缩性能，研究真空脱水温度（40、50、60 ℃）对AAS收缩性能与微观结构的影响机制。通过监测AAS内部相对湿度与孔溶液表面张力的动态变化，结合多尺度微观分析技术，揭示了温度-水分迁移-结构演化的耦合规律。结果表明，真空脱水显著改变了AAS的收缩进程，AAS早期收缩加速，28 d总收缩率显著降低，其中40 ℃处理后的减缩效果最佳。适度升温（40~50 ℃）可促进游离水脱除并优化孔隙结构，增大的毛细管压力在AAS材料早期黏塑性阶段通过孔径优化-蠕变耗散协同作用有效降低了收缩应力；然而，温度过高（60 ℃）会导致毛细管压力积累速率超过蠕变耗散能力，引起应力-应变失配，进而诱发微裂纹与增加孔隙率。

天然石膏掺量对高铝精炼渣复合胶凝材料水化及性能的影响

张柳, 龚明, 丁盼, 周飞, 杨奉源, 卢忠远, 李军

2026, 45(7): 2389-2396. doi:10.16552/j.cnki.issn1001-1625.2025.1291

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高铝精炼渣是粗钢二次精炼过程排放的固体废弃物，其组成、结构及特性与铝酸盐水泥近似，具备作为低等级铝酸盐水泥潜质。本文采用高铝精炼渣和天然石膏配制了复合胶凝材料，研究了天然石膏掺量对高铝精炼渣复合胶凝材料水化及性能的影响。结果表明，天然石膏的掺入可降低复合胶凝材料标准稠度用水量，使含40%~60%（质量分数，下同）天然石膏的复合胶凝材料标准稠度用水量降低至约27.6%。复合胶凝材料凝结硬化相比纯高铝精炼渣更快，含10%~40%天然石膏的复合胶凝材料的初凝时间为18~24 min，终凝时间为64~71 min；进一步提高天然石膏含量，复合胶凝材料凝结时间延长。随着天然石膏掺量增大，复合胶凝材料胶砂抗压强度呈先上升后下降趋势，含50%天然石膏的复合胶凝材料胶砂28 d抗压强度最高，达到29.8 MPa，但低于纯高铝精炼渣胶砂；合适含量的天然石膏可克服高铝精炼渣胶砂抗折强度倒缩问题，含40%和50%天然石膏的复合胶凝材料胶砂抗折强度无倒缩，28 d抗折强度可约达6.0 MPa，高于纯高铝精炼渣胶砂。复合胶凝材料胶砂28 d干燥收缩率随着天然石膏含量增加呈先提高后降低趋势，含10%天然石膏的复合胶凝材料胶砂28 d干燥收缩率最高可达0.073 2%；天然石膏含量30%~60%的复合胶凝材料胶砂干燥收缩率则均低于纯高铝精炼渣胶砂。天然石膏对高铝精炼渣水化影响较大，天然石膏与高铝精炼渣中铝酸钙及其水化产物优先反应生成钙矾石（AFt），减少了亚稳态铝酸钙水化产物含量，使复合胶凝材料水化体系结构更为稳定。

掺玻璃粉的改性聚丙烯纤维增强水泥基材料力学性能研究

王富桓, 李艳杰, 吕浩平, 杨令强

2026, 45(7): 2397-2407. doi:10.16552/j.cnki.issn1001-1625.2025.1265

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本研究旨在系统探究玻璃粉与改性聚丙烯纤维复合增强水泥基材料的力学性能与微观机理，并通过多指标优化确定最优配合比，以制备一种绿色高性能纤维增强水泥基复合材料。本试验选用不同比例的玻璃粉替代粉煤灰，采用长度分别为6、12和20 mm的改性聚丙烯纤维进行单掺或两两混掺，通过流动度测试、抗折试验、抗压试验、抗拉试验和四点弯曲试验系统研究了纤维增强水泥基复合材料的工作性能和力学性能，并通过SEM测试，探究了玻璃粉和改性聚丙烯纤维提高该复合材料性能的微观层面机理。最后通过多因素灰色关联度决策模型确定最优配合比。结果表明，玻璃粉替代率的提高可以有效提高纤维增强水泥基复合材料的力学性能，替代率为100%时，试件的抗折强度最高提升了79.28%，抗压强度最高提升了40.72%，抗拉强度最高提升了80.00%，韧性指数最高达到30.962。SEM分析表明，玻璃粉颗粒与水化产物紧密结合，并紧密嵌入基体，显著提升了水泥基材料的致密性，从而改善材料的力学性能。基于灰色关联度决策模型，确定100%玻璃粉替代率与20 mm改性聚丙烯纤维为最优配合比，综合性能有显著提升。

回收风机叶片纤维与玻璃纤维对硅酸盐水泥性能的影响

余哲俊, 王景然, 张锦化, 韩兵强, 倪月娥

2026, 45(7): 2408-2418. doi:10.16552/j.cnki.issn1001-1625.2026.0062

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为解决废弃风机叶片的固废处理难题，并探究其在建筑材料中的高价值化利用潜力，本文对比分析了不同掺量（0.5%、1.0%、1.5%，质量分数）的回收风机叶片纤维（RWTBF）和玻璃纤维对硅酸盐水泥水化进程的影响，重点探究了两种纤维对水泥基体力学性能和显微结构的作用规律。结果表明，两种纤维的引入均延长了水泥的初凝和终凝时间，对早期水化过程产生了一定缓凝作用。在力学性能方面，回收风机叶片纤维表现出更显著的增强效果。28 d龄期时，添加1.5%回收纤维组的抗折强度达11.7 MPa，显著优于对照组的8.8 MPa及同等掺量玻璃纤维组的9.4 MPa。同时，相较于对照组68.7 MPa的抗压强度，添加1.5%回收纤维组提升至71.4 MPa，同等掺量的玻璃纤维组的抗压强度提升至70.9 MPa。微观结构分析显示，与玻璃纤维相比，回收风机叶片纤维在水泥基体中构建了更有效的网络结构，从而大幅提高了净浆的抗折强度。回收风机叶片纤维用于水泥胶凝材料不仅能有效提升材料性能，还为解决风电废弃物的高值化回收利用提供了可行途径。

硅灰-粉煤灰复掺对混凝土强度演化与抗渗性能的影响机理

肖伟, 李一航, 王栋琦, 钟祖良, 周仁, 朱开新

2026, 45(7): 2419-2427. doi:10.16552/j.cnki.issn1001-1625.2026.0110

摘要 ( 71 )

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为促进硅灰与粉煤灰等工业固废在建材领域的高效利用，推动混凝土材料的绿色低碳发展，本文采用坍落度、扩展度、单轴抗压强度、抗渗试验及SEM-EDS微观分析方法，对四组不同掺合料体系混凝土进行了系统研究，包括基准组JZ（C30混凝土）、单掺硅灰组D1（8%（质量分数）硅灰）及复掺组D2（8%硅灰+10%（质量分数）粉煤灰）和D3（8%硅灰+20%粉煤灰）。结果表明：D1组的单轴抗压强度在1、3 d龄期均最高，其中3 d单轴抗压强度达17.9 MPa，较JZ组的15.6 MPa提高约15%；D2组的28 d单轴抗压强度为38.6 MPa，相较于其他组最高，且渗水高度最低，表现出最佳综合性能；D3组工作性能虽优于D2组，但单轴抗压强度与抗渗性能均弱于D2组。硅灰与粉煤灰复掺促进了二次水化反应，有利于水化产物的进一步生成与基体致密化。总体来看，硅灰主导早期结构致密化与单轴抗压强度形成，而粉煤灰主要通过后期重构孔结构与阻断渗透通道提升混凝土耐久性能，二者复掺可实现力学性能与抗渗性能的协同提升。

硫酸钙晶须对粉煤灰-水泥复合材料水化和微观结构的影响

张文琮, 保钦凡, 王雨秋, 满保良, 黄果, 郭荣鑫

2026, 45(7): 2428-2437. doi:10.16552/j.cnki.issn1001-1625.2026.0080

摘要 ( 44 )

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固体废弃物的高值化协同利用已成为水泥基材料绿色低碳发展的重要途径。本文研究了1%、3%、5%（质量分数）掺量硫酸钙晶须对粉煤灰-水泥复合材料的微观结构、水化反应及力学性能的影响。实验结果表明：掺入1%硫酸钙晶须可促进铝酸盐水化反应及钙矾石生成，从而优化粉煤灰-水泥复合材料的微观结构致密性和力学性能。然而，当硫酸钙晶须掺量大于1%时，随着硫酸钙晶须含量的增大，过量硫酸盐会导致体积稳定性变差，进而降低粉煤灰-水泥复合材料强度。综合分析表明，硫酸钙晶须在粉煤灰-水泥复合材料体系中最佳掺量为1%。本研究为硫酸钙晶须在粉煤灰-水泥复合材料中的设计提供了理论依据。

粉煤灰-电石渣-脱硫石膏胶凝材料力学性能与反应特性

王月, 丛培良

2026, 45(7): 2438-2447. doi:10.16552/j.cnki.issn1001-1625.2026.0104

摘要 ( 35 )

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为实现粉煤灰（FA）、电石渣（CCR）与脱硫石膏（DG）等工业固废的高效协同利用，本研究设计21组不同配比，制备了FA-CCR-DG三元复合胶凝材料，系统测定了浆体的工作性、7与28 d抗压强度，并利用X射线衍射（XRD）、热重-微分热重（TG-DTG）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）及扫描电子显微镜（SEM）分析了产物的物相组成与微观结构，同时借助GEM-Selektor软件进行了热力学模拟以预测长期相演变。结果表明，浆体流动度随电石渣含量增加呈降低趋势，凝结时间随脱硫石膏含量增加而缩短。7 d抗压强度与硫铝摩尔比（S/Al）呈强正相关，而28 d抗压强度则与钙硅摩尔比（Ca/Si）呈强正相关。当粉煤灰、脱硫石膏、电石渣的质量比为70∶5∶25时，28 d抗压强度最高，达到15.04 MPa。在该配比下，试样生成了更多的C-（A）-S-H凝胶和钙矾石，产物相互穿插，结构更为密实。热力学模拟预测，长期平衡下高脱硫石膏含量体系趋向于生成更多的二水石膏相，而高电石渣含量体系趋向于生成较多的凝胶相，这为评估材料的长期耐久性提供了参考。

多源固废基胶凝充填体的配比优化与微观机理研究

王言珩, 张家伟, 任凯, 严国超, 孔少奇, 李岗, 李博宇, 吴旷旷

2026, 45(7): 2448-2465. doi:10.16552/j.cnki.issn1001-1625.2026.0067

摘要 ( 111 )

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针对现有研究对多源固废基胶凝充填体的组分协同与配比优化认识不足，以及复杂体系中各组分的水化机理、强度发展及微观结构演化尚不清晰的问题，本研究以煤矸石为骨料，粉煤灰和钢渣为主要胶凝组分，电石渣与脱硫石膏为复合激发剂并辅以少量水泥（掺量与煤矸石质量相等），制备了一种用于矿井充填的多源固废基胶凝充填体。通过正交试验与微观测试手段，研究了该材料的力学性能与胶结作用机理。结果表明，多源固废基胶凝充填体的抗压强度随养护龄期显著提高，3、7、28 d平均抗压强度分别为2.058、3.604、7.211 MPa，最优配比（煤矸石骨料、水泥、粉煤灰、钢渣、电石渣、脱硫石膏和水的质量比为1∶1∶1.9∶0.9∶0.3∶0.15∶1.615）时28 d抗压强度达12.96 MPa。影响因素分析表明，早期强度主要受水胶比控制，中期强度受水胶比与电石渣掺量共同影响，后期强度的关键影响因素为粉煤灰掺量。微观分析揭示，水化过程早期以钙矾石（AFt）为主，中期水化硅酸钙（C-S-H）与水化硅铝酸钙（C-A-S-H）凝胶大量生成，后期水化硅（铝）酸钙（C-（A）-S-H）凝胶成为主要胶结相，结构致密化是强度发展的微观基础。本研究为多源固废资源化利用与绿色矿山充填胶凝材料开发提供了实验依据与技术参考。

多因素交互作用下固废基生态矿区充填材料的制备及性能研究

郝贠洪, 佟海岩, 王栋民, 孙浩, 杜根杰

2026, 45(7): 2466-2477. doi:10.16552/j.cnki.issn1001-1625.2025.1229

摘要 ( 23 )

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本研究以粉煤灰与脱硫石膏为主要原料，制备了多固废、大发泡、高流变、中强度的固废基生态矿区充填材料。分析了水胶比、粉煤灰掺量、发泡倍率等因素对充填材料坍落扩展度和28 d抗压强度的影响，通过流动性试验、强度试验、微观结构试验等方法研究了固废基生态矿区充填材料的性能。结果表明，材料的基础配比为：水胶比0.51~0.55、粉煤灰掺量55%~60%（质量分数）、脱硫石膏掺量15%~20%（质量分数）、发泡倍率2.0~3.0倍、减水剂掺量0.6%~0.8%（质量分数）。此时材料的坍落扩展度为226~273 mm、28 d抗压强度为2.11~5.93 MPa。当固废掺量为60%~70%时，脱硫石膏与粉煤灰形成质量比近似为1∶4的协同体系，生成的水化硅酸钙凝胶与钙矾石交错紧密，微观结构证实了材料宏观力学性能得到提高。水化产物可有效固封重金属，生态风险低，符合矿区充填的环境安全要求。

赤泥与再生微粉协同调控磷石膏-矿渣基全固废胶凝材料的耐久性能与微观结构研究

刘鑫, 李明阳, 张细和, 蓝少丁, 高旭

2026, 45(7): 2478-2490. doi:10.16552/j.cnki.issn1001-1625.2025.1258

摘要 ( 97 )

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本文采用磷石膏、矿渣、再生微粉、赤泥和生石灰制备磷石膏-矿渣基全固废胶凝材料，研究再生微粉和赤泥对胶凝材料力学性能、耐久性能和微观结构的影响及协同效应。结果表明，再生微粉和赤泥的掺入显著增强了胶凝材料的力学性能和耐久性能，复掺10%（质量分数）再生微粉与10%（质量分数）赤泥的试样性能相对较优，28 d抗压强度和抗折强度分别为43.2和7.4 MPa，相较磷石膏-矿渣基体系分别提升57.1%和57.4%，非稳态氯离子迁移系数和干燥收缩分别降低42.5%和43.6%，硫酸盐耐蚀系数由73.6%提高至85.6%。再生微粉兼具物理填充与化学活性，为水化反应提供成核位点和活性组分；同时，赤泥能提高体系碱度并引入额外的硅铝质矿物相，加速前驱体的溶解与聚合，并激发再生微粉潜在的火山灰活性。再生微粉与赤泥协同促进了水化硅（铝）酸钙凝胶的形成，并保持稳定的钙矾石产物数量，从而优化水化产物组成，实现孔隙结构致密化和宏观性能的全面提升。本研究有望为绿色胶凝材料的制备和固体废弃物的资源化利用提供技术借鉴。

Y₂O₃添加剂对熔盐法制备的Al₂O₃-SiC复合粉体及其陶瓷材料性能的影响

孙怡静, 郑丽君, 罗旭东, 高艺萌, 曲佳音

2026, 45(7): 2491-2498. doi:10.16552/j.cnki.issn1001-1625.2026.0068

摘要 ( 65 )

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为了进一步探讨Al₂O₃-SiC复合陶瓷的制备工艺，以硅灰、Al粉和炭黑为原料，Y₂O₃为添加剂，NaCl和KCl为熔盐介质，通过熔盐法合成Al₂O₃-SiC复合粉体，系统研究了合成温度、Y₂O₃加入量对物相组成及显微结构的影响。结果表明，随着Y₂O₃添加量从0%增加到3%（质量分数）时，晶相以α-Al₂O₃和β-SiC相为主，晶须长度为0.5~3.0 μm，直径为20~70 nm。SiC晶须合成机理表明，在合成过程中起主导作用的是气-固生长（V-S）机理，添加3%Y₂O₃的复合粉体采用无压烧结法在1 500 ℃保温4 h制备的Al₂O₃-SiC复合陶瓷材料的显气孔率为25.3%，体积密度为1.98 g·cm^-3，耐压强度为16.4 MPa。

透明Na₂O-ZnO-MgO-Al₂O₃-SiO₂微晶玻璃析晶行为与性能研究

曹澄, 李雪荣, 何思懿, 耿超, 孙文浩, 许文鹏, 江徳梅, 王海风

2026, 45(7): 2499-2509. doi:10.16552/j.cnki.issn1001-1625.2025.1316

摘要 ( 54 )

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采用熔融-热处理法制备了Na₂O-ZnO-MgO-Al₂O₃-SiO₂（NZMAS）微晶玻璃，研究了Na₂O含量从0%~10%（摩尔分数）对NZMAS微晶玻璃结构、析晶及性能的影响。结果表明，随着Na₂O含量增加，玻璃转变温度与析晶温度降低。当Na₂O含量为0%和2%时，样品析出晶相为MgAl₂Si₃O₁₀与堇青石；当Na₂O含量为4%时，样品中MgAl₂Si₃O₁₀相消失，以堇青石相为主；进一步提高Na₂O含量至10%，样品中出现钠霞石相。Na₂O含量为8%的玻璃，经820 ℃核化5 h、970 ℃晶化1 h后，制得晶粒均匀细小的微晶玻璃，其平均晶粒尺寸为105.9 nm，可见光透过率约80%，并具有较高的维氏硬度和弯曲强度，分别为7.31 GPa和134 MPa。经460 ℃ KNO₃熔盐离子交换4 h后，微晶玻璃的维氏硬度与弯曲强度进一步提高，分别为7.81 GPa和375 MPa。研究表明，该材料兼具优异光学与力学性能，在移动终端盖板领域具有重大的应用潜力。

以低浓度甲烷为燃料的固体氧化物燃料电池的制备及性能

朱丽华, 田倩文, 程思懿, 徐锋, 李佳哲, 陈希叶

2026, 45(7): 2510-2519. doi:10.16552/j.cnki.issn1001-1625.2026.0079

摘要 ( 43 )

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固体氧化物燃料电池可实现低浓度甲烷的高效转化，具有安全、环保等多重价值。本文在利用溶胶凝胶法合成阳极材料La_0.3Sr_0.7Fe_0.7Ti_0.3O₃（LSFT）、乙二胺四乙酸钙钠（EDTA-CA）联合络合法合成电解质材料Sm_0.2Ce_0.8O_1.9（SDC）和阴极材料La_0.6Sr_0.4Co_0.2Fe_0.8O₃（LSCF）的基础上，制备了电解质支撑型固体氧化物燃料电池LSFT/SDC/LSCF，并以低浓度甲烷为燃料，在650~800 ℃测试了电池的电化学性能。结果表明：合成的LSFT和LSCF为较纯净的立方钙钛矿结构，且孔隙发育，SDC为结构致密的立方萤石结构；制备的电池LSFT/SDC/LSCF可实现电-氢联产，燃料气中甲烷浓度越高，电池的电化学性能越好，而且电池性能受温度的影响较为显著。以体积分数为30%的低浓度甲烷为燃料气，800 ℃时电池极化阻抗为0.15 Ω·cm²，甲烷转化率为30.4%，氢气选择性为45.8%。研究结果可为基于固体氧化物燃料电池的低浓度甲烷，尤其是低浓度煤矿瓦斯利用的深入研究提供参考。

F127/纤维素复合固态电解质的双锂盐调控与电池性能研究

游翔, 汤俊彦, 吴恙, 王玮, 王鑫昕, 易潇, 阳畅畅, 孔令慧, 张涛, 张刚

2026, 45(7): 2520-2530. doi:10.16552/j.cnki.issn1001-1625.2025.1208

摘要 ( 15 )

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针对聚醚类固态电解质与锂金属负极之间界面稳定性差的问题，本研究采用双锂盐策略，设计并制备了一种F127/纤维素复合固态电解质。通过热熔法将LiTFSI和LiDFOB复配的双盐体系与F127共混，制备均匀的聚合物浆料，并将其灌入纤维素多孔膜中，获得结构致密的复合电解质。研究表明，LiDFOB的引入能显著改善电解质/锂金属界面性能，促进形成稳定的固体电解质界面（SEI）层。电化学测试结果表明，双盐电解质在60 ℃下的离子电导率达2.0×10^-4 S·cm^-1，锂离子迁移数提升至0.31。基于该电解质组装的Li/Li对称电池极限电流密度提高至0.5 mA·cm^-2，在 0.1 mA·cm^-2/0.1 mAh·cm^-2条件下稳定循环超过2 000 h。LFP/Li全电池在2.0 C倍率下的放电容量达111.11 mAh·g^-1，在0.5 C下循环800次后容量保持率为66.38%。本研究通过一种简单可行的双盐策略，协同提升了电解质的离子电导率与界面稳定性，为高能量密度固态锂金属电池的电解质设计提供了新思路。

银负载与羟基化协同改性氮化硼及其光催化性能研究

盛海龙, 耿永娟, 周安杰, 李绍纯

2026, 45(7): 2531-2539. doi:10.16552/j.cnki.issn1001-1625.2026.0017

摘要 ( 56 )

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为提升六方氮化硼（h-BN）的可见光催化活性，研究采用边缘羟基化与银纳米颗粒负载的协同改性策略。通过水热法在h-BN边缘引入B—OH基团，进而利用自组装与水热还原过程负载银纳米颗粒，成功制备了Ag/h-BN-OH复合材料。采用X射线衍射、透射电子显微镜、X射线光电子能谱等手段对材料的结构与组成进行表征；通过紫外-可见漫反射光谱、电化学阻抗谱、瞬态光电流响应及电子顺磁共振波谱系统分析了材料的光电化学性质。结果表明，边缘羟基化显著提高了银纳米颗粒的负载量（达5.3%），且银颗粒的等离子体共振效应将材料光吸收边红移至500 nm，表观带隙降至2.09 eV，有效拓宽了可见光响应范围。复合材料表现出优异的电荷分离效率与更强的羟基自由基生成能力。在可见光照射下，其对罗丹明B的60 min降解率高达91%。研究证实，通过构筑边缘羟基活性位点与等离子体金属的协同体系，可有效克服宽带隙h-BN中光生载流子复合速度快、可见光利用效率低等核心瓶颈，为设计高效氮化硼基光催化材料提供了新思路。

纳米TiO₂在水中分散稳定性的影响因素及光催化性能研究

李玉祥, 赵蓉, 鲁勃, 闫文丽, 马翌博, 范海宏, 程峰

2026, 45(7): 2540-2548. doi:10.16552/j.cnki.issn1001-1625.2025.1251

摘要 ( 20 )

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纳米TiO₂的分散稳定性极大影响其应用性能。本文采用溶胶凝胶法制备不同粒径的纳米TiO₂，将其分散到水中，对不同条件下的纳米TiO₂分散稳定性进行了表征与分析，并研究其降解罗丹明B的光催化性能。结果表明，纳米TiO₂在水中的沉降速率随晶粒尺寸的减小而降低。纳米TiO₂分散液pH值为2时，分散稳定性最好；pH值为4时，由于接近等电点，沉降速率大；纳米TiO₂分散液在碱性环境下的Zeta电位绝对值小于在酸性环境下的，分散液的稳定性差。六偏磷酸钠对纳米TiO₂的分散效果最佳，加入量为30%（质量分数）时，10 d后分散液仍保持很好的稳定性。纳米TiO₂的分散稳定性越好时，光催化降解率越高，使用粒径为31.0 nm的纳米TiO₂，加入六偏磷酸钠作分散剂，调节纳米TiO₂分散液pH值为2时，罗丹明B溶液30 min降解率达到90.1%，60 min降解率达到99.2%，说明改善纳米TiO₂在水中的分散性能极大地提高其光催化效率。

钼酸钠复合溶液下预应力锈蚀钢绞线的再钝化研究

单志龙, 张云升, 张守祺, 张宇, 刘庆阳, 王友平

2026, 45(7): 2549-2560. doi:10.16552/j.cnki.issn1001-1625.2026.0019

摘要 ( 26 )

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为了延长预应力钢筋混凝土结构的使用寿命，本文研究配制了钼酸钠复合溶液用于对锈蚀钢绞线进行再钝化处理。通过电化学测量、力学测试和微观结构表征，对未锈蚀钢绞线、锈蚀钢绞线及再钝化处理钢绞线进行了对比研究。结果表明，再钝化处理显著提升了钢绞线的抗腐蚀性能：电位发生正向移动，腐蚀电流密度降低，奈奎斯特电容弧增大。再钝化后钢绞线的屈服强度和抗拉强度基本保持不变，但锈蚀导致延展性降低15%，再钝化处理可恢复10%的延展性损失，且再钝化后钢绞线与混凝土之间的黏结强度与未锈蚀相比有所提高。微观结构分析揭示，再钝化钢绞线的性能提升源于由钼酸盐和磷酸盐相构成的致密针状薄膜的形成。这些发现证实再钝化技术能在不降低抗拉性能的前提下有效恢复锈蚀钢绞线的性能，为预应力混凝土基础设施提供了极具前景的修复方案。

再生骨料水泥稳定碎石力学性能分析与最优配合比预测

申彦利, 魏冠超, 王鹏, 王嘉炜, 徐磊, 王辉, 王志岭, 卫爱魁

2026, 45(7): 2561-2572. doi:10.16552/j.cnki.issn1001-1625.2025.1285

摘要 ( 28 )

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为实现废旧道路混凝土再生骨料在道路基层中的资源循环利用，采用试验分析和人工智能相结合的方法，研究不同水泥掺量（3.50%、4.50%、5.50%，质量分数）和再生骨料掺量（4.15%、56.20%、78.10%、100.00%，质量分数）对废旧道路混凝土再生骨料水泥稳定碎石的最大干密度、最佳含水率、无侧限抗压强度、抗压回弹模量和劈裂强度的影响，基于机器学习与遗传算法（GA）构建再生骨料水泥稳定碎石7、90 d无侧限抗压强度预测和级配优化模型。结果表明：水泥掺量越高，再生骨料水泥稳定碎石的力学性能越好；再生骨料掺量提高会降低水泥稳定碎石的最大干密度并提高最佳含水率；适量再生骨料可提升水泥稳定碎石的7、90 d无侧限抗压强度和90 d劈裂强度，而抗压回弹模量随再生骨料掺量的增加逐渐降低，当再生骨料掺量为78.10%、水泥掺量为5.50%时，7、90 d无侧限抗压强度代表值分别为4.24、7.07 MPa，90 d劈裂强度与抗压回弹模量分别为0.64、1 925 MPa，均满足相关规范要求。根据再生骨料水泥稳定碎石力学性能的分析结果，选择随机森林模型结合遗传算法的方式进行级配优化，得到最优配合比下7 d无侧限抗压强度预测值为5.82 MPa。

基于平衡设计法的硅质砂岩用作沥青稳定碎石基层配比设计研究

邹德强, 万兵, 杨博, 汤佳乐, 任江瀚

2026, 45(7): 2573-2582. doi:10.16552/j.cnki.issn1001-1625.2025.1294

摘要 ( 34 )

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为了进一步丰富沥青路面可用石料种类，以实现公路建设资源利用最大化。本文以西南地区硅质砂岩作为高等级沥青路面基层集料，通过测试其力学特性及路用性能指标，对比传统马歇尔配比设计法和基于抗高温变形与抗低温开裂性能平衡的配比设计法来确定硅质砂岩沥青稳定碎石的最佳油石比。结果显示：硅质砂岩集料的各项性能指标均符合规范要求，其在天然状态下单轴抗压强度大于80 MPa，在饱水状态下单轴抗压强度为42 MPa；由马歇尔设计法和平衡设计法确定的最佳油石比分别为4.1%与3.8%，在满足低温性能要求的基础上，按平衡设计法得到硅质砂岩沥青稳定碎石的动稳定度比按马歇尔设计法相应结果高44.2%，更适用于高温地区；通过浸水残留稳定度与冻融劈裂试验发现，硅质砂岩沥青稳定碎石的水稳定性较差且不满足规范要求，通过掺入占集料总质量1.4%~2.0%的42.5级普通硅酸盐水泥代替矿粉作为抗剥落剂，可使硅质砂岩沥青稳定碎石的浸水残留稳定度和冻融劈裂强度比分别提升34.2%和36.7%，以满足规范要求。最后，通过在不同温度与加载频率下动态模量试验，基于时温等效原理，运用Sigmoidal函数建立了硅质砂岩沥青稳定碎石的动态模量主曲线，在相应标准温度20 ℃与荷载作用频率5 Hz下的硅质砂岩沥青稳定碎石动态模量为5 614 MPa，具有良好的承载能力，其用作高等级沥青路面基层是合理、可行的。

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