CO₂养护硅酸钙板的研究进展

叶俊豪, 陈阁, 房晶瑞, 白锋, 秦贺胜, 王丽娜

2026, 45(6): 1851-1863. doi:10.16552/j.cnki.issn1001-1625.2025.1248

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硅酸钙板主流工艺的蒸压养护环节能耗高、碳排放占比高，CO₂养护技术能够同时实现硅酸钙基材料界面强化与CO₂封存，但目前该技术在硅酸钙板领域的应用缺乏系统总结，制约了其工艺优化与工程推广。本文系统综述CO₂养护硅酸钙板的研究进展：首先阐述蒸压养护工艺关键步骤及制品常见缺陷，进而阐明CO₂养护中硅酸钙矿物的碳化过程、产物特性与多尺度机理。在此基础上，从力学性能和碳封存效率等方面对比CO₂养护与蒸压养护板的性能，分析该技术的优势与局限。最后展望工艺参数协同优化及纤维-基体界面定向调控碳化机理等未来研究方向。研究表明，CO₂养护通过产物填充孔隙和界面增强来提升材料性能，并实现CO₂稳定封存，但仍存在养护效率偏低、长期稳定性不足等挑战。本文可为硅酸钙板绿色制造升级与建材行业降碳路径提供参考与实践依据。

多元组分对磷酸钾镁水泥高温下性能劣化的影响

周正, 周宇通, 赵洲峰, 裘吕超, 张士元, 王莉婷, 彭博, 蹇守卫, 谭洪波

2026, 45(6): 1864-1875. doi:10.16552/j.cnki.issn1001-1625.2025.1276

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磷酸钾镁水泥（MKPC）在高温作用下易发生水化产物脱水分解，从而引发强度衰减、体积收缩等劣化行为，限制了其在高温环境下的工程应用。为解决此问题，本文采用正交试验设计，系统研究了水胶比及硅溶胶掺量、膨胀蛭石掺量和玻璃微珠掺量对MKPC高温劣化行为的影响规律，并通过XRD、SEM和TG-DSC等微观测试分析了其作用机理。结果表明，膨胀蛭石与玻璃微珠在高温作用下可有效减缓强度衰减和体积收缩，是抑制MKPC高温下性能劣化的关键组分。当水胶比为0.25，硅溶胶、膨胀蛭石和玻璃微珠的掺量（质量分数）分别为5%、15%和12%时，MKPC在高温下表现出良好的强度稳定性和体积稳定性。微观分析结果表明，膨胀蛭石通过促进耐火硅酸盐相生成构建高温骨架结构，玻璃微珠则通过软化形成玻璃相增强颗粒间连接，二者协同作用，从物相组成和微观结构层面有效提升了MKPC的高温结构稳定性。

冻融循环对硅烷改性ECC力学与吸水性能的影响

刘亚君, 薛善彬, 郑子昊, 史志浩, 王文焕

2026, 45(6): 1876-1891. doi:10.16552/j.cnki.issn1001-1625.2025.1154

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本文利用多种材料测试技术研究了内掺硅烷类型对工程水泥基复合材料（ECC）力学和吸水性能的影响规律和机理，分析了冻融循环后未改性ECC和内掺异辛基三乙氧基硅烷（IOTS）改性ECC的力学和吸水性能演化规律与微观机制。结果表明：除γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷（KH570）外，IOTS和N-（β-氨乙基）-γ-氨丙基三甲氧基硅烷（KH792）未对ECC的力学性能产生显著负面影响，KH570和KH792均明显延缓胶凝材料的水化放热。IOTS改性试件表现出最佳的疏水性，且在严重冻融损伤后仍能保持疏水特点。冻融循环后，IOTS改性试件的抗压强度劣化速率高于未改性试件，但其抗折强度更高。随着冻融循环次数的增加，两类试件单位面积吸水质量与时间平方根之间的关系由单线性转变为双线性，且初期线性阶段时长随冻融循环次数的增加而缩短。研究成果能够为ECC的疏水设计及其在冻融环境中的应用和耐久性评价提供理论依据。

低浓度CO₂条件40 ℃环境对水泥胶砂早期碳化与水化反应进程影响研究

胡庆浩, 李绍纯, 陈旭, 张书畅

2026, 45(6): 1892-1902. doi:10.16552/j.cnki.issn1001-1625.2025.1148

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为响应建筑材料低碳发展战略，探索低浓度CO₂条件下水泥基材料早期性能的优化路径，本研究在3%（体积分数）CO₂浓度、40 ℃的环境中，设置2、6、12 h三个早期碳化时间节点，研究了碳化-水化协同作用对水泥胶砂力学性能及微观结构演化的影响。结果表明，碳化6 h时水泥基材料的综合性能最优，28 d抗压强度提升至58.6 MPa，较纯水化样品提高15.1%。此时，体系中CaCO₃生成量及结晶度均达到较高水平，方解石占比显著增加。压汞分析结果显示，碳化6 h能有效改善试件表层孔隙结构，使孔隙率降低至21.8%，从而提高材料的致密性与稳定性。而随着碳化时间延长，试件表层孔隙结构劣化，强度下降，出现过度碳化现象。

TEOS-IBT协同改性水泥净浆的疏水性能及机理研究

成子高, 丛贇, 张琰, 李根, 郅天一, 谭洪波

2026, 45(6): 1903-1913. doi:10.16552/j.cnki.issn1001-1625.2025.1160

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为提升水泥基材料的疏水性能，采用异丁基三乙氧基硅烷（IBT）与正硅酸四乙酯（TEOS）对P·I 52.5水泥净浆（水灰比0.35）进行单掺与复掺改性，IBT或TEOS的掺量设置为1%~6%（质量分数），并在固定IBT掺量3%的基础上复掺1%~3%的TEOS。通过流动度、凝结时间、抗压强度、接触角、毛细吸水系数（S）、水化热等测试，并结合SEM、FTIR、XRD等手段对水泥净浆进行表征。结果表明：复掺体系能显著增强表面疏水性，IBT-3%+TEOS-3%复掺使接触角增大至140.0°，较单掺3% IBT时的接触角增大了58.37%。在水分传输性能方面，IBT-4%将毛细吸水系数S由对照组的0.004 19 mm·s^-1/2降至0.000 99 mm·s^-1/2；在固定IBT掺量为3%的基础上复掺TEOS（1%~3%）时，S为0.002 93~0.003 63 mm·s^-1/2，虽高于IBT-3%单掺组，但较对照组降低13%~30%。基于上述结果，本研究揭示了TEOS和IBT内掺改性水泥净浆的作用机制，为疏水型水泥基材料的设计提供了可操作依据。

3D打印混凝土力学各向异性及孔隙演化机理

马莲霞, 刘超, 陈伟, 朱文轩, 赵维飞, 杨秋菊

2026, 45(6): 1914-1923. doi:10.16552/j.cnki.issn1001-1625.2025.1282

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3D打印混凝土（3DPC）的各向异性与层间弱化是制约其结构应用的瓶颈。本研究旨在通过宏微观跨尺度分析，探究3DPC的可建造性、力学行为与孔隙结构间的内在关联。首先设计了适用于挤出工艺的材料体系，随后，结合X射线计算机断层扫描（X-CT）与数字图像相关（DIC）技术，定量分析了孔隙特征及其对损伤演化的影响。结果表明，3DPC具有优异的触变性与可建造性，在极限堆叠试验中实现了19层连续打印而不发生塌陷。DIC分析揭示了显著的裂缝演化各向异性，X方向加载导致裂缝由边缘向上下扩展，Y方向加载呈现底部向上蔓延特征，而Z方向加载则诱发沿层间界面的45°剪切破坏。微观分析进一步证实，3DPC内部形状复杂的孔隙及层间界面是裂缝萌生的源头。本研究不仅验证了材料的打印性能，更为揭示3DPC损伤机理及实现裂缝精准控制提供了依据。

高海拔山区隧道喷射混凝土配合比优化设计及性能研究

李悦, 周光辉, 杨斌, 晋凯凯, 蒋泽洲, 邱梓恒, 邵伟伟

2026, 45(6): 1924-1936. doi:10.16552/j.cnki.issn1001-1625.2025.1281

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为制备适用于高海拔山区隧道用喷射混凝土，本文采用正交试验研究了早强掺合料掺量、水胶比、速凝剂掺量和砂率对喷射混凝土坍落度、8 h和28 d抗压强度的影响。结果表明，早强掺合料掺量和水胶比对喷射混凝土的流动性能和抗压强度影响显著，砂率对喷射混凝土的流动性能、早期及后期抗压强度均有影响，但影响相对较小，速凝剂掺量对喷射混凝土早期及后期抗压强度影响较小。其次，通过极差分析和灰靶决策理论得到较优的喷射混凝土配合比：早强掺合料掺量为26%（质量分数），水胶比为0.30，速凝剂掺量为7%（质量分数），砂率为50%。最后，通过XRD、TG和SEM微观测试分析了速凝剂和早强掺合料对喷射混凝土性能的影响机制，二者具有协同作用，可大幅提升水泥浆体早期强度。研究成果为高海拔艰险山区隧道喷射混凝土的优化设计与制备提供了技术支撑。

基于SHPB与直剪装置的UHPC力学性能试验研究

杨恒, 李萌萌, 陈江瑛

2026, 45(6): 1937-1946. doi:10.16552/j.cnki.issn1001-1625.2025.1156

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在实际工程中混凝土构件不仅承受压缩载荷，还常需承受拉伸与剪切载荷，探究超高性能混凝土（UHPC）在不同应力状态及加载速率下的力学行为对结构安全性设计至关重要。本文利用万能试验机、分离式霍普金森压杆（SHPB）及自行设计的直剪装置，分别对掺入与未掺入钢纤维的UHPC开展了准静态和动态加载下的压缩、劈拉及剪切试验。结果表明：无论是在准静态还是在动态条件下，钢纤维的掺入均显著提升了UHPC的各项力学指标；掺入与未掺入钢纤维的UHPC均表现出显著的应变率强化效应。特别是在剪切试验中，钢纤维和高应变率虽然改变了应力峰值的演化特征，但并未改变试样呈Ⅰ型与Ⅱ型混合断裂的破坏模式。

纳米钙矾石对超硫酸盐水泥基泡沫混凝土性能的影响

赵辉, 晏伟, 贾少朕, 刘亚坤, 汪雷, 孟江, 王军, 张淼

2026, 45(6): 1947-1958. doi:10.16552/j.cnki.issn1001-1625.2025.1128

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超硫酸盐水泥基泡沫混凝土（SSC-FC）因碳排放量少和成本较低，在建筑节能领域具有广阔的应用前景。然而，SSC-FC早期水化缓慢，水化产物生成不足，导致孔壁致密性差，力学性能与抗碳化能力不足，这些问题严重限制了SSC-FC的工程化应用。本研究利用纳米钙矾石（nano AFt）的晶核诱导效应强化SSC-FC的孔壁结构，系统分析了nano AFt掺量对SSC-FC力学性能及抗碳化性能的影响规律，并采用水化热、XRD、SEM等方法揭示了nano AFt对SSC-FC水化历程、物相组成及孔隙结构演变的作用机制。结果表明：nano AFt的掺入加速了早期水化反应，促进了AFt在孔壁界面处生成，这一过程使孔壁结构更加致密。当nano AFt掺量为8%（质量分数）时，SSC-FC的7 d抗压强度由1.26 MPa提高至2.08 MPa，28 d抗压强度由2.37 MPa提高至3.61 MPa。此外，nano AFt能够细化孔径分布，降低孔隙配位数，减少连通孔的数量，从而有效限制了CO₂的传输。在1 d加速碳化条件下，掺加8% nano AFt的样品仍保留25 mm的未碳化区域，碳化系数由0.88提高至0.92。

铝相对钙矾石生长调控及稳定性研究

唐佩, 赵东升, 陈伟

2026, 45(6): 1959-1967. doi:10.16552/j.cnki.issn1001-1625.2025.1246

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钙矾石是硫酸盐基低碳胶凝材料的主要水化产物，对材料力学性能、耐久性等有重要影响，探究钙矾石的形成与演化过程至关重要。铝相常被用作调控钙矾石生长的关键组分，现有研究多关注外掺铝相对低碳胶凝材料宏观性能的提升，而对钙矾石的形成机制尚需深入完善。本文以六水氯化铝（AC）、十八水合硫酸铝（AS）、聚合硫酸铝（PAS）、偏铝酸钠（NA）四种铝相为原料合成钙矾石，并研究铝相种类对合成钙矾石生长行为及稳定性的影响。结果表明：60 ℃是钙矾石的最佳合成温度，其中AS参与形成的钙矾石质量分数最高，为94.23%；与其他铝相相比，AS参与形成的钙矾石晶体最大失重温度为120.4 ℃，热稳定性最优，晶体结构更稳定，长径比变化幅度小，分布在14.5左右。本研究为后续低碳胶凝材料体系的优化设计与性能提升提供了理论基础。

一步法制备单碳铝酸钙在不同环境下的稳定性

王英翔, 丁天慧, 冀志江, 解帅, 吴子豪, 马超, 余海燕

2026, 45(6): 1968-1978. doi:10.16552/j.cnki.issn1001-1625.2025.1237

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本文采用一步法工艺制备单碳铝酸钙，通过在80、90及100 ℃下使钙源、铝源与碳酸盐直接反应合成材料。利用X射线衍射、扫描电子显微镜及热重分析等手段，系统研究了单碳铝酸钙在不同酸碱度、温度条件及氯盐、硫酸盐及其混合溶液中的稳定性。结果表明，该材料在碱性环境（pH≥11）中展现出优异的化学稳定性，初始热分解温度为130 ℃，在450 ℃时完全分解为CaO和Al（OH）₃。在氯盐环境中，单碳铝酸钙极易固化环境中的游离Cl^-并反应生成弗里德尔盐，其固化速率与环境中的Cl^-浓度呈正相关性。在90 ℃下制备的单碳铝酸钙具有最高的Cl^-反应活性。在硫酸盐溶液中，单碳铝酸钙极易与 $S O 4 2 -$ 反应生成钙矾石。在CaCl₂-Na₂SO₄混合盐溶液中， $S O 4 2 -$ 相比于Cl^-具有更高的反应优先级，低浓度（0.2 mol/L）时，主要生成物为钙矾石与碳酸钙；高浓度（0.5、1.0 mol/L）时，生成物主要向二水石膏相转化。本研究为一步法制备单碳铝酸钙作为钢筋阻锈剂在实际工程中的应用可行性提供了新的思路和数据支持，证实其稳定性与制备温度、环境离子类型及浓度密切相关。

活化工艺对高岭土基低碳水泥性能的影响

廖云天, 彭文洁, 李博, 陈伟, 郑旭航

2026, 45(6): 1979-1987. doi:10.16552/j.cnki.issn1001-1625.2025.1116

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本文利用活化高岭土、石灰石粉和少量水泥熟料制备低碳水泥，系统研究了机械化学法活化和热活化两种工艺对高岭土微观结构、低碳水泥性能及其水化产物组成与结构的影响规律。结果表明，经活化处理后，高岭土转变为无定形态。机械化学法活化对高岭土活性的提升效果优于热活化。当掺入质量分数为40%的机械化学法活化高岭土和质量分数20%的石灰石粉，并外掺质量分数5%的氢氧化钙时，所制备的低碳水泥3和28 d抗压强度分别为14.8和39.4 MPa，主要水化产物是水化硅酸钙（C-S-H）凝胶、钙矾石（AFt）和水化硫铝酸钙（AFm）。外掺氢氧化钙可进一步激发高岭土的火山灰反应，促进更多水化产物的生成，优化浆体的孔隙结构并提升力学性能。本研究探索了基于活化高岭土制备低碳水泥的技术路径，在60%熟料质量替代率下实现良好的性能发展，为低碳水泥的开发提供了有效路径。

基于正交试验的多元共混绿色ECC制备与性能预测

赵天璞, 占雪芳, 刘晓军, 黄聃, 赵怡彬, 王皓磊

2026, 45(6): 1988-2001. doi:10.16552/j.cnki.issn1001-1625.2025.1245

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为降低水泥用量、促进固废资源化和提高工程水泥基复合材料（ECC）的强度和延性，本文研究了稻壳灰（RHA）、稻草灰（RSA）、玉米秸秆灰（CSA）多元共混部分替代水泥对ECC静力学性能的影响，基于正交试验原理设计了9组多元共混绿色ECC，开展了单轴拉伸、立方体抗压和四点弯曲性能试验，分析了RHA、RSA和CSA等因素在不同质量替代率（0%，5%和10%）下对ECC各项性能指标的影响，并建立了多元共混绿色ECC的静力学性能预测模型。研究结果表明，当RHA和CSA替代率均为5%时，多元共混绿色ECC的28 d抗拉强度、极限拉伸应变和极限弯曲荷载能力分别较基准ECC提高15.31%、46.64%和24.45%，各项性能最优；控制多元共混绿色ECC拉伸性能和挠度的主导因素是RHA，控制其抗压及抗弯强度的主导因素是CSA，而RSA的影响可忽略不计；本文建立的多元共混绿色ECC抗压强度二次回归模型和极限拉伸应变的线性回归模型的精度较高，可用于其静力学性能的预测，为农业固废灰在ECC中的应用提供了理论支撑。

石粉对硫铝酸盐水泥基注浆材料性能的影响

赵飞飞, 张海波, 柴虎成

2026, 45(6): 2002-2010. doi:10.16552/j.cnki.issn1001-1625.2025.1164

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为解决硫铝酸盐水泥基注浆材料（SCGM）放热快、凝结硬化时间不稳定、成本相对较高等问题，以及进一步促进机制砂石粉资源化利用和绿色建材发展，本文研究了石粉对SCGM流动性、泌水率、凝结时间和抗压强度等性能的影响，并通过XRD、SEM、TG-DTG、NMR等微观测试手段探究石粉对SCGM工作性能的影响机理。结果表明：石粉可以促进SCGM的水化，提高28 d力学性能，填充材料空隙；当石粉掺量为5%（质量分数）时，SCGM试样与未掺石粉试样相比，3 d强度下降11.4%，28 d强度上升10.5%，孔隙率下降10.3%；此外石粉可改善SCGM流动性，延长凝结时间。

复掺粉煤灰与矿渣粉的混凝土自收缩预测模型

古盛斌, 李北星, 翁贤杰, 田沈华

2026, 45(6): 2011-2020. doi:10.16552/j.cnki.issn1001-1625.2025.1238

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为准确预测粉煤灰（FA）与矿渣粉（GGBS）复掺对混凝土早期自收缩行为的影响，本文通过试验系统研究了FA与GGBS总掺量为20%、30%、40%和50%（质量分数），以及FA与GGBS掺入比分别为3∶0、3∶1、3∶2、3∶3（质量比）的共计16组配合比混凝土的自收缩发展规律，基于此建立了相应的自收缩预测模型。结果表明：当FA与GGBS掺入比固定时，混凝土自收缩率随掺合料总掺量的增加而降低；当总掺量不变时，自收缩率随GGBS占比提高而显著增大。灰色关联分析进一步表明，FA掺量是影响自收缩的主导因素，其影响程度高于GGBS。在此基础上，本文对经典混凝土自收缩模型（B4模型）进行了修正，引入了表征复掺效应的修正项K_fs，并采用了与最终自收缩值相关的时间发展指数n_fs，从而构建了一个适用于FA与GGBS复掺混凝土的自收缩预测模型。经验证，该模型预测结果与试验数据吻合良好，可为相关工程中混凝土自收缩预测提供理论依据。

海水干湿循环下硅灰石-矿渣-偏高岭土地聚合物的性能与机理

王晓彬, 罗李亭, 何梓湘, 陈娟

2026, 45(6): 2021-2033. doi:10.16552/j.cnki.issn1001-1625.2025.1224

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为探究偏高岭土地聚合物砂浆在海洋环境中的服役性能，本文重点研究了硅灰石和矿渣复掺改性偏高岭土地聚合物砂浆在海水干湿循环与全浸泡两种侵蚀方式下的性能劣化规律与机理。以硅灰石与矿渣的质量比（1∶2、1∶1和2∶1）为变量，制备了硅灰石-矿渣-偏高岭土地聚合物砂浆及纯偏高岭土砂浆（MK），对比研究了在0~90个侵蚀周期内的表观形貌与物理性能、力学性能变化，并结合SEM、XRD等微观测试手段分析劣化机制。结果表明，干湿循环的破坏远大于全浸泡，这是因为干湿循环是一种由盐结晶压力和离子“泵吸”效应驱动的“物理-化学”耦合侵蚀。硅灰石和矿渣复掺能显著提升偏高岭土地聚合物砂浆的抗侵蚀耐久性，其中硅灰石和矿渣的质量比为1∶1（WSM15）时性能最佳。与基准MK相比，WSM15的抗压强度提升了59.3%，质量损失率降低了30.97%。复掺的增效作用源于硅灰石和矿渣的物理、化学协同效应。

复合矿物掺合料对热湿养护水泥砂浆强度和毛细吸水率的影响

胡成, 王启杰, 向玮衡, 梁钰湲, 曹康, 蔡广润

2026, 45(6): 2034-2040. doi:10.16552/j.cnki.issn1001-1625.2025.1262

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为驱动建材行业绿色低碳转型，本研究以钢渣、矿渣及粉煤灰作为矿物掺合料替代40%（质量分数，下同）的水泥，系统研究了在热湿养护下不同配合比设计对复合胶凝材料力学性能、毛细吸水特性及微观性能的影响。试验结果表明：在力学性能方面，当粉煤灰含量为10%时，砂浆试件的抗折与抗压强度高于0%与20%粉煤灰掺量的组别；同时，随着钢渣掺量的增加、矿渣掺量的下降，砂浆试件的抗折与抗压强度也逐渐下降。另外，当钢渣掺量为10%、矿渣掺量为20%时，抗折与抗压强度仅次于钢渣掺量为0%、矿渣掺量为30%的组别，两者的抗折强度增长量相近，而抗压强度增长量前者高于后者。在毛细吸水特性方面，随着钢渣掺量的增加，毛细吸水系数在逐渐上升，这反映了孔隙结构的劣化。在微观性能方面，钢渣掺量的增加会使复合胶凝材料的活性成分减少，但适量掺加能够促进矿渣的水化反应。

多元复合固废胶凝体系的力学性能与收缩特性

程坤阳, 刘晓林, 冯元, 王彦鹏, 张蕊, 于本田

2026, 45(6): 2041-2051. doi:10.16552/j.cnki.issn1001-1625.2025.1217

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为推进工业固废的高效再生利用并降低水泥基材料的碳排放，本文利用凝灰岩石粉、粉煤灰、矿渣粉和硅灰协同替代部分水泥，制备了多元复合固废胶凝体系。通过火山灰活性和强度指数测试筛选出4组具有高活性特征的配合比，并对其流动度、早后期强度（抗压/抗折强度）、自收缩及干燥收缩性能进行了系统测试。结合核磁共振、X射线衍射及扫描电镜，分析了材料的微观演变机制。试验表明，多元固废的引入虽导致早期强度略有降低，但显著改善了早期自收缩（降低了18.3%~29.7%）。然而，受早期水化进程延缓导致自由水蒸发增加的影响，体系的干燥收缩率有所增大（提高了44.0%~58.3%）。微观分析揭示：固废的掺入在早期稀释了熟料浓度，降低了反应速率，有利于减小自收缩；但在干燥环境中，较慢的水化导致自由水散失增加，从而增大了干燥收缩。随着龄期延长，多元固废参与二次水化，生成的凝胶产物填充了内部缺陷，显著提高了无害孔与少害孔比例，从而优化了整体孔隙结构。

钢渣-矿渣-水泥-脱硫石膏四元胶凝体系的水化硬化机理与性能优化研究

吴言坤, 陈健, 郝建帅, 房奎圳

2026, 45(6): 2052-2062. doi:10.16552/j.cnki.issn1001-1625.2025.1110

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为实现大宗工业固废的高附加值资源化利用，本文构建了以钢渣（SS）-矿渣（GBFS）协同为核心，辅以水泥与脱硫石膏（DG）激发的四元胶凝体系。本研究通过系统的配合比设计与压汞法孔隙测试（MIP）、扫描电子显微镜（SEM）等微观表征手段，揭示了该四元胶凝体系在复合激发作用下的协同水化机制，阐明了水化产物钙矾石（AFt）与水化硅酸钙（C-S-H）凝胶交织生成、持续消耗Ca（OH）₂，从而驱动孔隙显著细化与结构致密化。研究确定了各关键组分的最优质量分数：矿渣40%、水泥10%、脱硫石膏8%~12%。水化动力学分析表明，体系呈典型的三段式放热特征，依次对应铝酸盐相反应、水泥主矿物水化及矿渣后期激发。其中石膏提供的硫酸盐与水泥提供的碱度共同激发了矿渣与钢渣的活性，促使水化产物AFt与C-S-H凝胶持续生成并大量消耗Ca（OH）₂。MIP与SEM测试结果进一步证实，四元胶凝体系在28 d龄期时实现了显著的微观结构致密化，有害孔（>50 nm）占比大幅降低，无害凝胶孔（<50 nm）占比从68%增至81%，C-S-H凝胶亦由交错分布发展为连续的蜂窝状结构，与AFt晶体紧密交织形成致密网络。本研究阐明了四元胶凝体系通过协同激发与孔隙细化实现强度发展的机理，为开发高性能低碳建筑材料提供了技术路径。

碳化回收水泥混凝土粉末对泡沫混凝土性能的影响

何彦辉, 王欢, 邹勇, 陈诚, 许芃, 何智浩

2026, 45(6): 2063-2074. doi:10.16552/j.cnki.issn1001-1625.2025.1151

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在“双碳”目标背景下，水泥工业的高能耗和高排放问题亟待解决，建筑固废的资源化利用成为低碳建材发展的重要途径。本研究采用普通硅酸盐水泥为基体，通过加速碳化处理制得回收水泥混凝土粉末（RCCP）和碳化回收水泥混凝土粉末（碳化RCCP），并分别以0%、20%、40%、60%（质量分数）替代水泥，制备泡沫混凝土。通过流动性、干密度、吸水率、抗压强度、XRD、TG-DSC、SEM、MicroCT及导热系数测试，分析了碳化RCCP对泡沫混凝土工作性、显微结构及热学性能的影响。结果表明：随着RCCP替代率增加，浆体流动性下降，当替代率为60%时，碳化与未碳化试样的流动度分别较基准样下降约8.0%与11.0%；随着碳化RCCP替代率增加，试样抗压强度先增大后减小，当替代率为20%时，28 d抗压强度达到峰值，比RCCP试样提高6.3%；随着RCCP替代率增加，孔隙率增大，导热性能有所改善，当碳化RCCP替代率为60%时，导热系数较RCCP试样降低6.8%。

生物质基高性能结构碳材料的研究进展：碳纤维、碳（碳化物）基体与碳涂层

李楚星, 王洪磊, 周新贵, 余金山

2026, 45(6): 2075-2091. doi:10.16552/j.cnki.issn1001-1625.2025.1088

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碳材料在推动人类文明发展的过程中发挥着关键作用，但因其制备所依赖的化石原料面临资源短缺、环境污染等严峻挑战。生物质凭借来源广泛、可再生、碳中和等特性成为替代化石原料的理想碳源，现有生物质碳领域的综述多关注高比表面积功能碳材料，而本文聚焦于高性能结构碳材料，并系统综述其最新研究进展，具体包括以下三个方向：针对生物质碳纤维力学性能不足的问题，从原料筛选与前驱体改性两方面提出优化策略；梳理基于糖溶胶-凝胶工艺的碳基体及碳化物超高温陶瓷基体的制备与性能研究，并探讨糖溶胶-凝胶工艺的优势与现存挑战；阐述基于糖类水热碳化技术制备的碳涂层的形成机制、质量调控策略及其作为界面相对复合材料力学性能的影响规律。

钛酸锶钡陶瓷调谐性能的研究进展

赵毅, 冉东升, 靳一航, 夏晨渝, 程璐, 刘文凤

2026, 45(6): 2092-2103. doi:10.16552/j.cnki.issn1001-1625.2025.1222

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钛酸锶钡（Ba_1-_x Sr _x TiO₃）陶瓷作为一种环境友好型铁电材料，具有介电性能优异、介电非线性显著、化学稳定性良好、居里温度可调等优势，在无铅介电调谐材料中备受关注。因制备工艺简单、生产成本相对低廉，钛酸锶钡陶瓷在现代通信系统、电子信息装备及可调谐微波器件中展现出广阔的应用前景。近年来，为满足新一代可调谐微波器件的应用需求，围绕钛酸锶钡陶瓷调谐性能的提升与综合介电特性的优化开展了大量研究。本文从掺杂改性、设计多相复合材料及制备工艺优化三个关键方向，系统综述了钛酸锶钡陶瓷调谐性能的研究进展与发展现状，为未来高性能介电调谐材料的研发与应用提供了参考。

不同烧结温度下TiO₂掺杂对YSZ陶瓷强度的影响

张宏佳, 冯晋阳, 程凯新, 张强, 郝小勇

2026, 45(6): 2104-2112. doi:10.16552/j.cnki.issn1001-1625.2025.1200

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氧化钇稳定氧化锆（YSZ）陶瓷因高强度、耐高温和生物相容性优异而成为机械、电子等领域的重要材料，但其烧结温度过高导致能耗与成本攀升，在保证性能前提下降低烧结温度已成为当前研究的热点。本文采取常压烧结法在不同烧结温度下制备了不同TiO₂掺量的YSZ陶瓷，系统研究了在不同烧结温度下TiO₂掺量对YSZ陶瓷致密性、相组成和力学性能的影响。结果表明，TiO₂的掺入可以降低YSZ陶瓷的烧结温度，促进晶粒生长和烧结致密化，有利于四方相氧化锆的稳定。在较低烧结温度（1 350、1 400 ℃）时，YSZ陶瓷的抗折强度随TiO₂掺量（0.5%~0.7%，摩尔分数）的提高呈先降低后增强趋势，7.0%TiO₂掺量的YSZ陶瓷的抗折强度最高，分别为530.4和576.3 MPa。在较高烧结温度（1 450、1 500 ℃）时，微量TiO₂（0.5%~1.0%）的掺入可提高YSZ陶瓷的抗折强度，而随着TiO₂掺量的提高，YSZ陶瓷的抗折强度总体呈逐渐下降的趋势。其中1 450 ℃下1.0% TiO₂掺量的YSZ陶瓷抗折强度为660.7 MPa，1 500 ℃下0.5% TiO₂掺量的YSZ陶瓷抗折强度为633.1 MPa。

微波烧结/热等静压制备Al₂O₃/SiC_w复合陶瓷的微观组织与性能研究

范鑫芳, 洪东波, 林亮亮, 郑爱钦, 王珏, 殷增斌

2026, 45(6): 2113-2121. doi:10.16552/j.cnki.issn1001-1625.2025.1174

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氧化铝（Al₂O₃）陶瓷具有高硬度、优异的耐磨性和化学稳定性，在结构陶瓷领域具有广阔的应用前景。本研究采用微波烧结/热等静压（HIP）工艺制备了高性能Al₂O₃/SiC_w复合陶瓷材料，研究了微波烧结工艺、碳化硅晶须（SiC_w）含量和HIP后处理对Al₂O₃/SiC_w微观组织和力学性能的影响。结果表明，当SiC_w含量为7%（质量分数）时，在1 650 ℃下保温10 min微波烧结制备的Al₂O₃/SiC_w的力学性能最佳，其相对密度、维氏硬度和断裂韧性分别为99.2%、18.62 GPa和4.85 MPa·m^1/2；经HIP处理后，试样的性能均有所提升，其中添加10% SiC_w的试样具有最佳的力学性能，相对密度从97.55%提升至99.56%，维氏硬度和断裂韧性分别为19.55 GPa和5.05 MPa·m^1/2，相比于HIP处理前，维氏硬度提升了10.8%，断裂韧性提升了10.0%。

双金属醇盐法制备高纯超细镁铝尖晶石粉体

王颖, 雷牧云, 凌昊, 王海丽, 李祯, 黄存新

2026, 45(6): 2122-2128. doi:10.16552/j.cnki.issn1001-1625.2025.1188

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本文创新性地采用双金属醇盐法结合行星球磨技术，成功制备出平均粒径D₅₀为0.42 μm、低硬团聚且纯度大于99.99%（质量分数）的高纯镁铝尖晶石（MgAl₂O₄）粉体。通过优化醇盐水解条件与球磨机械参数，实现尖晶石相粉体低温合成与纳米级分散，显著降低能耗。所得粉体经60 MPa下1 550 ℃真空热压烧结4.0 h结合热等静压（1 750 ℃，200 MPa下烧结2.0 h）后处理，成功制备出直线透过率高达83.5%@600 nm（接近理论透过率86%）的高光学质量MgAl₂O₄透明陶瓷。本研究证实双金属醇盐法在制备满足透明陶瓷严苛要求的超细粉体方面具有显著优势，为高性能尖晶石光学材料的开发提供了重要的粉体基础。

盐酸法钛白废液制备氧化铁红及其在黑色陶瓷色料中的应用

段宁, 张帆, 陆成龙, 张银凤, 李力持

2026, 45(6): 2129-2140. doi:10.16552/j.cnki.issn1001-1625.2025.1214

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盐酸法钛白废液富含氯化亚铁，可对其进行回收利用，从而实现盐酸法钛白废液的资源化处理。本研究通过除杂-氧化-煅烧工艺路线，以盐酸法钛白废液为原料制备氧化铁红，进而合成Fe-Cr系黑色陶瓷色料并应用于黑色陶瓷。考察了反应物摩尔比、Fe²⁺初始浓度、曝气速率及氧化温度对氧化铁黄制备的影响，并探究了煅烧温度对氧化铁红、Fe-Cr系黑色陶瓷色料的形成及黑色陶瓷发色的影响。结果表明：盐酸法钛白废液提纯后得到氯化亚铁净化液，在反应物摩尔比为2.4∶1、Fe²⁺初始浓度为0.5 mol/L、曝气速率为1.5 L/min、氧化温度为40 ℃的条件下制得氧化铁黄，经750 ℃煅烧可得到纯度为98.384%、中位粒径为3.575 μm、L^*、a^*、b^*值为38、24.8、21.5的氧化铁红。以此为原料，在1 250 ℃下合成的Fe-Cr系黑色陶瓷色料应用于黑色陶瓷时，发色效果最优，L^*=36.54、a^*=1.05、b^*=0.86，各项指标与标准样品高度吻合。本研究实现了盐酸法钛白废液的高值转化，提高了经济和环境效益。

钠钙硅透明微晶玻璃的力学和电气性能调控研究

孙思嘉, 甄宇, 王道静, 沈毅, 赵骞, 韦婷婷, 马涛, 单万宁, 陆平, 许银生

2026, 45(6): 2141-2150. doi:10.16552/j.cnki.issn1001-1625.2025.1219

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绝缘子是一种能够耐受高压和机械应力作用的特殊绝缘控件，在架空输电线路中起重要作用。然而，传统的钢化玻璃绝缘子容易自爆，陶瓷绝缘子质量大、不透明，难以发现细小裂缝及内部缺陷和损伤，因此迫切需要开发具有高电气强度和高机械强度的透明绝缘材料。本工作选取钠钙硅体系（Na₂O-2CaO-3SiO₂）作为基质材料，通过引入成核剂和设计合理的热处理制度制备了一系列微晶玻璃，利用Al₂O₃与K₂O调控样品的机械与电气性能，系统地探究了K₂O的引入与热处理工艺对微晶玻璃的析晶行为、微观结构、抗弯强度、击穿强度及电气性能的影响。结果表明：随着K₂O引入量的增大，Na⁺和K⁺共存产生混合碱效应，样品的体积电阻率上升。微晶化后样品透过率在500 nm处大于50%，体积电阻率大于1×10¹¹ Ω·m，抗弯强度大于120 MPa，维氏硬度大于6 GPa，相对介电常数为7~9（1 MHz），电击穿强度大于20 kV/mm，有望应用于高压电网体系输变电设备中的绝缘子材料领域。

CeO₂对透明锂铝硅微晶玻璃析晶行为与性能的影响

邬兰宇, 章向华, 刘尧龙, 陆平, 张丹丹, 马桔萍, 李翰林, 林思慧, 许银生

2026, 45(6): 2151-2159. doi:10.16552/j.cnki.issn1001-1625.2025.1213

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稀土氧化物CeO₂不仅影响玻璃熔制澄清工艺，而且能控制析晶和提升玻璃的透过率，改善玻璃材料的力学、抗辐照等性能，从而拓宽锂铝硅（LAS）微晶玻璃在航空航天等严苛环境中的应用。本文研究了微量CeO₂掺杂（≤1.0%，质量分数）对LAS微晶玻璃结构、析晶行为及性能的调控机制。结果表明，CeO₂的引入可有效调节玻璃网络中Q⁴结构单元含量，适量CeO₂（<0.5%）对LAS玻璃析晶具有抑制作用，但过量CeO₂（≥0.5%）反而促进析晶，使结构解聚。LAS微晶玻璃的晶粒尺寸随CeO₂含量增加先减小后增大。通过优化CeO₂的含量，实现了微晶玻璃晶粒的细化，提升了微晶玻璃的维氏硬度、断裂韧性、透过率及抗辐照性能。当CeO₂含量为0.3%时，可获得晶粒细小、性能优异的微晶玻璃，维氏硬度达7.45 GPa，断裂韧性为0.93 MPa?m^1/2，并有较好的抗辐照性能。

溶胶-凝胶法制备介孔硅酸钙调湿材料及其性能研究

杨雪, 姜洪义

2026, 45(6): 2160-2170. doi:10.16552/j.cnki.issn1001-1625.2025.1182

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为实现环境湿度的高效调控并降低能源消耗，本研究聚焦于具有调节湿度功能的介孔硅酸钙材料的孔结构设计与性能优化。采用溶胶-凝胶法结合真空干燥，以正硅酸乙酯（TEOS）为硅源、四水合硝酸钙（Ca（NO₃）₂·4H₂O）为钙源，系统考察了醇水比（摩尔比，n（C₂H₅OH）/n（H₂O）=1/2~1/6）、钙硅比（摩尔比，n（Ca）/n（Si）=0.9/1~1.5/1）及焙烧温度（100~1 000 ℃）对材料结构与性能的影响。通过FT-IR、XRD、SEM、BET、TG-DTG及24 h吸放湿率测试进行系统表征，揭示了上述参数与材料孔隙结构、物相组成及调湿性能之间的构效关系。结果表明，在醇水比1/4、钙硅比1.4/1、焙烧温度500 ℃的优化条件下，材料呈现3.8~20.8 nm的窄分布介孔结构，并表现出优异的调湿能力（24 h吸湿率为207.36%，24 h放湿率为172.17%）。本研究为开发高性能介孔硅酸钙调湿材料提供了系统的工艺路线与理论基础，对推动建筑节能与绿色调湿材料的发展具有积极意义。

单轴应变对Bi₂WO₆载流子有效质量的影响

李佳, 吴培栋, 刘剑

2026, 45(6): 2171-2180. doi:10.16552/j.cnki.issn1001-1625.2026.0128

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利用第一性原理密度泛函理论计算Bi₂WO₆的能带结构、电子态密度、力学性质和载流子有效质量，研究x、y、z三个方向不同单轴应变对材料能带结构及光生载流子有效质量的影响。弹性常数计算结果表明，Bi₂WO₆在力学性能方面具有很强的稳定性，且呈现出明显的各向异性。能带结构计算结果表明，Bi₂WO₆是带隙为2.422 eV的间接带隙半导体材料，随着单轴应变的作用，带隙具有可调性，其中沿x方向带隙变化范围最大。施加应变后，Bi₂WO₆的电子带隙范围为1.851~2.796 eV。此外，载流子的有效质量可通过应变进行调控。Bi₂WO₆电子和空穴有效质量的差异会随着单轴张应变增大而显著增加，这非常有利于光生电子和空穴的有效分离，这与Bi₂WO₆粉体在强机械力作用下表现出更优催化性能的实验现象相吻合。该研究为深入理解压电催化材料机械外力-能带结构-催化活性之间的内在联系提供了理论依据。

芦苇纤维增强流态粉煤灰的力学性能及微观结构分析

肖庆一, 张紫腾, 马明晓, 荆文龙, 李子祎

2026, 45(6): 2181-2190. doi:10.16552/j.cnki.issn1001-1625.2025.1117

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为解决软土地区桥涵台背回填中流态粉煤灰材料因沉降收缩和干燥收缩引起的开裂问题，本文通过在流态粉煤灰中掺入0.2%~1.0%（质量分数）的碱处理芦苇纤维，研究芦苇纤维增强流态粉煤灰轻型路基填料的力学性能，并结合扫描电子显微镜分析了材料的微观结构演化机理。结果表明，芦苇纤维最佳掺量为0.4%，相比于未掺芦苇纤维的对照组，此掺量下的复合材料90 d干缩值降低25.8%，180 d抗压强度提高12.8%，90 d劈裂抗拉强度提高21.2%；28与90 d水稳定系数分别提升至0.938和0.969，90 d冻融循环稳定系数达0.941；当芦苇纤维掺量超过0.6%后，复合材料的整体性能下降。微观结构分析显示，芦苇纤维在养护后期与基体形成致密的凝胶桥接结构，有效提高了材料的抗裂性、强度与长期耐久性。

基于响应面法的四川盆地沟谷相软弱土固化配合比优化研究

黄锐, 康鹏, 李勤良, 王涛, 邹东, 张俊云, 张乐, 陈春陆

2026, 45(6): 2191-2202. doi:10.16552/j.cnki.issn1001-1625.2025.1097

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为解决四川盆地沟谷相软弱土路基的工程问题，本研究采用普通硅酸盐水泥、粉煤灰、玄武岩纤维和聚乙烯醇树脂制备复合固化剂，以无侧限抗压强度为评价指标，优化固化剂配合比以提升其对软弱土的固化效果。首先通过单因素试验确定了各材料的合理掺量范围，在此基础上，采用中心复合设计响应面法设计了四因素五水平的试验方案，建立了不同养护龄期（7， 28， 60 d）下固化土无侧限抗压强度与各因素间的二次回归模型，并分析了各因素及其交互作用对强度的影响规律。结果表明：所建模型拟合度良好（R2>0.952 4），通过模型优化得到复合固化剂的最优配合比为m（水泥）∶m（粉煤灰）∶m（玄武岩纤维）∶m（聚乙烯醇树脂）=8.00∶4.91∶0.34∶0.46，该配合比下，各龄期强度的预测值与试验值相对误差均小于10%，验证了模型的可靠性。机理分析表明，水泥水化产物的胶结作用、粉煤灰的微集料填充效应、玄武岩纤维的加筋作用及聚乙烯醇树脂形成的网络结构，共同提高了土体的强度和稳定性。本研究为四川盆地沟谷相软弱土固化提供了可靠的材料配合比方案和依据。

生物聚合物协同纤维固化黄土的三轴压缩与崩解特性研究

倪静, 张航, 朱莉莉

2026, 45(6): 2203-2214. doi:10.16552/j.cnki.issn1001-1625.2025.1109

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黄土强度低且水敏性高，给黄土地区土木工程带来了严峻挑战。为应对传统水泥/石灰固化剂存在的高碳排与生态破坏等问题，本文采用环境友好型生物聚合物黄原胶与椰壳纤维联合固化黄土，通过三轴剪切试验、崩解试验及SEM微观测试等手段，分析了不同生物质材料配比对固化黄土的应力-应变关系、抗剪强度参数与崩解特性的影响，并阐述了协同固化机理。三轴试验表明，黄原胶与椰壳纤维可显著提升土体抗剪强度，且改良效果与掺量呈正相关。其中，黄原胶对黏聚力的增强作用优于对内摩擦角的影响，而椰壳纤维的作用则相反。崩解试验表明，随着黄原胶与椰壳纤维掺量的增加，崩解率逐渐降低、崩解过程明显延缓，且黄原胶起主导作用。SEM试验表明，黄原胶通过胶结土颗粒、填充孔隙与形成阻水凝胶膜，发挥胶结与阻塞作用；椰壳纤维则通过嵌入土体形成三维网络，促进应力传递并抑制裂缝扩展；二者协同作用下，黄原胶可促进土颗粒与纤维间的黏结，形成“黄原胶-纤维-黏土”复合基质，增强界面约束与增韧效果，从而提升土体的抗剪强度与水稳定性。本研究为黄土地区推广应用生态友好型固土技术提供了重要的数据与理论支撑。

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