3D打印混凝土层间界面粘结强度研究进展

贺智敏, 陈信策, 卢博文, 张桂新, 柳俊哲

2026, 45(8): 2583-2599. doi:10.16552/j.cnki.issn1001-1625.2026.0115

摘要 ( 85 )

HTML ( 11)

PDF (5490KB) ( 38 )

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

挤出式3D打印混凝土（3DPC）因逐层堆叠的成型工艺，层间粘结强度成为影响结构整体性能的关键因素。本文系统综述了3DPC层间粘结强度的最新研究进展。首先，从材料层面分析了胶凝材料配合比、骨料、外加剂、纤维及纳米材料等对界面性能的调控机制；其次，从工艺层面探讨了打印参数、养护温湿度等因素的作用规律，并归纳了化学粘结剂喷涂与物理增强技术的强化效果。此外，深入对比层间直接拉伸、劈裂抗拉及剪切等宏观力学测试方法的适用性与局限性，结合最新发布的行业标准进行评述，并综述了扫描电子显微镜、纳米压痕等微观测试手段和无损检测技术在界面粘结机理研究中的应用。最后，指出了当前研究在多因素耦合作用及长期耐久性方面的不足，并对未来提升层间粘结性能的研究方向进行了展望。

铁相含量对铁铝酸盐水泥抗侵蚀性能的影响机理研究

李红轩, 王亚丽, 裴天蕊, 汪智勇, 齐冬有

2026, 45(8): 2600-2611. doi:10.16552/j.cnki.issn1001-1625.2026.0143

摘要 ( 68 )

HTML ( 11)

PDF (6930KB) ( 33 )

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

铁铝酸盐水泥因烧成温度低、碳排放少，且具备优异的抗侵蚀性能，在海洋工程中具有重要应用前景。本文制备四种不同铁相含量的水泥试样，对其开展氯盐溶液和硫酸盐溶液浸泡试验，结合XRD、TG、MIP、SEM等分析手段，系统研究了铁相含量对水泥试样抗侵蚀性能的影响机理。研究结果表明，随着铁相含量的增加，水泥试样的氯离子扩散系数降低、结合氯离子能力增强，抗硫酸盐侵蚀性能显著提升。当主要矿物无水硫铝酸钙、硅酸二钙与铁相的比例都接近30%时，水泥试样表现出最优的抗侵蚀性能，其结构致密、孔隙率低，水化产物中钙矾石与铁胶、铝胶协同作用，有效阻碍离子渗透，提升耐久性。

响应面法优化D-甘露糖醇改性磷酸镁水泥性能研究

王秋澳, 陈烽, 彭荩影, 李悦, 钱珊珊

2026, 45(8): 2612-2623. doi:10.16552/j.cnki.issn1001-1625.2026.0255

摘要 ( 80 )

HTML ( 4)

PDF (3368KB) ( 32 )

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

针对磷酸镁水泥（MPC）因传统缓凝剂硼砂掺入后导致早期强度损失的问题，采用响应面法研究D-甘露糖醇与硼砂复配体系对MPC性能的影响及协同调控机理。结果表明：D-甘露糖醇的缓凝效应在低硼砂掺量（2.50%~3.50%，质量分数）时更为显著；高硼砂掺量（4.50%~5.01%）下强度随D-甘露糖醇掺量增加呈先升高后降低趋势，而低硼砂掺量下则呈现单调下降规律。通过模型优化获得最佳配合比，即硼砂掺量为2.50%（质量分数），D-甘露糖醇掺量为4.78%（质量分数），在该配合比下，凝结时间为29.0 min，1 d抗折强度、抗压强度分别为8.6和48.1 MPa。优化后的复配体系通过分散-成膜效应调控pH值演变特征，降低MPC早期水化速率；该体系可在水化特定阶段加速保护膜的解离，释放氧化镁颗粒表面的活性位点，提高水化产物的生成量，改善基体密实度，促进早期强度发展。

石灰石粉-矿渣-水泥(LS³)胶凝体系的水化动力学模型及力学性能预测

吴浪, 潘文馨, 胡佳欣, 雷斌, 艾建平

2026, 45(8): 2624-2636. doi:10.16552/j.cnki.issn1001-1625.2026.0220

摘要 ( 39 )

HTML ( 6)

PDF (3402KB) ( 9 )

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

矿渣与石灰石粉因成本低廉、低碳环保等优势，在水泥基材料中的应用日益广泛，将二者与水泥复合使用时，可发挥协同反应效应，从而改善混凝土的力学性能。为建立石灰石粉-矿渣-水泥（LS³）三元复合胶凝体系的一体化水化-强度优化模型，本文构建了一个整合化学反应、微观结构演化与宏观力学性能的水化-强度集成预测模型，用于模拟该体系的水化过程并计算各组分的反应程度。采用Bernard-Ulm-Lemarchand模型分析水化过程中的相体积分数演化，并结合反应程度、配合比与Powers理论，建立了凝胶-空间比与抗压强度之间的关系。在此基础上，通过参数分析计算得到混凝土强度等响应曲线。结果表明，石灰石粉主导早期（2~7 d）强度发展，而矿渣在后期（90~360 d）成为强度增长的主要驱动力。研究提出，石灰石粉掺量8%~12%、矿渣掺量15%~25%为该体系实现全龄期强度均衡发展的优化区间，抗压强度预测值与实测值的相关系数达0.95，均方根误差为1.35 MPa，所构建模型的预测结果与独立试验数据吻合良好。本研究为低碳胶凝材料的精准设计与工程应用提供了理论模型与计算依据。

不同钙硅比水化硅酸钙的太赫兹时域光谱研究

李战国, 陈莹, 李悦, 李翔宇

2026, 45(8): 2637-2649. doi:10.16552/j.cnki.issn1001-1625.2026.0083

摘要 ( 63 )

HTML ( 3)

PDF (2270KB) ( 7 )

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

水化硅酸钙（C-S-H）是水泥基材料强度的主要来源，其结构具有无序非晶特征。揭示C-S-H的中程有序结构与宏观性能之间的关联，仍是水泥材料研究中的关键难题。本文利用太赫兹时域光谱技术（THz-TDS），系统研究了钙硅比（钙与硅的摩尔比，Ca/Si）为0.5~1.7时合成C-S-H的低能动力学特征。结合X射线衍射、傅里叶变换红外光谱及热重分析等表征手段，并引入有效介质理论去除微量结晶杂质的干扰，成功提取了C-S-H的本征太赫兹光学参数。并通过介电损耗归一化处理，在约1 THz处观测到C-S-H的玻色峰（boson peak）特征，并发现玻色峰强度随Ca/Si呈非单调演变，在Ca/Si为1.0处达到最大，并向两侧递减。基于太赫兹玻色峰频率，可计算得到中程序特征长度为1 nm量级。本研究表明，太赫兹玻色峰可作为探测C-S-H凝胶微观结构演变及刚度特性的有效指纹，为理解水泥水化产物的“结构-性能”关系提供了新的物理视角。

内掺硬脂酸钙乳液对混凝土性能的影响及作用机制

张翔, 王玉凤, 雷真

2026, 45(8): 2650-2663. doi:10.16552/j.cnki.issn1001-1625.2026.0182

摘要 ( 46 )

HTML ( 4)

PDF (8986KB) ( 8 )

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

为系统研究内掺硬脂酸钙乳液对混凝土性能的影响规律及其作用机制，本文制备了水灰比分别为0.4与0.5，硬脂酸钙乳液有效掺量为0%、0.5%、1.0%、2.0%（质量分数）的混凝土试件，开展了工作性能、力学强度、孔结构与微观结构、疏水性、自清洁性、光稳定性及抗氯离子渗透性能等综合测试。结果表明：硬脂酸钙乳液能改善混凝土的工作性能，并使试件表面接触角由约60°提高至120°，但该乳液会抑制水泥的水化反应，导致混凝土结构致密性下降，进而影响混凝土各龄期的强度发展。经硬脂酸钙改性的混凝土表面对亲水性粉尘、疏水性石墨粉及含油脂污染物均表现出良好的自清洁效果。当硬脂酸钙掺量不高于1.0%时，混凝土的毛细吸水能力与氯离子渗透程度显著降低；而当掺量增至2.0%时，因孔隙结构劣化，混凝土的抗渗性能出现逆转，甚至劣于基准组。经180 d模拟光老化后，试件接触角下降不足1°，疏水性能保持相对稳定。

冲击荷载下碳纤维对聚合物改性混凝土力学性能的影响

李梦阳, 张超, 王志航, 张悦, 宋晓博, 白二雷, 马建军

2026, 45(8): 2664-2675. doi:10.16552/j.cnki.issn1001-1625.2026.0170

摘要 ( 64 )

HTML ( 2)

PDF (7206KB) ( 19 )

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

为探究冲击荷载下碳纤维对聚合物改性混凝土（PMC）力学性能的影响，制备了碳纤维体积掺量分别为0%、0.1%、0.2%和0.3%的碳纤维增强聚合物改性混凝土（CFRPMC），通过静态力学性能试验和利用分离式霍普金森压杆（SHPB）进行冲击压缩试验，获得了不同碳纤维掺量下CFRPMC静态加载下的力学表现、动态应力-应变曲线、动态抗压强度、动态峰值应变、动态峰值韧度及破坏形态。结果表明，CFRPMC的力学性能随碳纤维体积掺量的增加呈先增强后减弱的趋势。CFRPMC的静态力学性能在碳纤维掺量为0.2%时达到最优，抗压强度、劈拉强度与抗折强度较未掺纤维时分别提升9.0%、48.9%与43.8%，拉压比与折压比显著提高，脆性明显改善。冲击荷载下，CFRPMC表现出显著的应变率强化效应，动态抗压强度、动态峰值应变和动态峰值韧度随应变率的提高而不断增大。在相近应变率下，碳纤维体积掺量为0.2%的CFRPMC动态抗压强度最大，较未掺加碳纤维时提高23.5%，且冲击韧性是未掺加碳纤维时的2.1倍。碳纤维的掺入能有效延缓裂缝扩展，使CFRPMC的破坏形态由脆性粉碎向块状破坏转变，且破碎块度分析进一步表明细颗粒碎块占比减少。然而，过量碳纤维（0.3%）易引发团聚，在混凝土内部形成缺陷，导致性能回落。综合静动态力学性能与破坏形态分析，碳纤维体积掺量为0.2%时，CFRPMC可实现强度与韧性的协同优化，抗冲击能力和能量吸收效率显著提升。

磁化水对不同强度等级混凝土性能与微观结构的影响

刘莉, 丁盼, 向洋生, 侯莉

2026, 45(8): 2676-2685. doi:10.16552/j.cnki.issn1001-1625.2026.0201

摘要 ( 64 )

HTML ( 1)

PDF (6244KB) ( 11 )

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

本研究在固定磁场强度（1 T）与水流速度（1.33 m/s）条件下，通过不同磁化次数（1、5、10次）处理拌合水，制备了C20、C40、C60、C80四个强度等级的混凝土，系统探究了磁化水对混凝土工作性能与力学性能的影响规律，并结合扫描电子显微镜（SEM）与压汞法（MIP）对其微观结构进行表征。结果表明：磁化水可显著改善混凝土的工作性能，其中C60混凝土的坍落度和扩展度增幅最大，分别为41.17%与20.27%；力学性能提升以C40混凝土最为明显，3、7和28 d抗压强度最大增幅分别达16.81%、18.37%与10.22%，整体趋势随磁化次数增加呈先增后减，磁化5次时最为显著。微观分析表明，磁化水能促进水泥水化进程，使水化硅酸钙（C-S-H）凝胶生成量增加，浆体结构更致密以及细化孔隙结构，降低中值孔径与平均孔径，优化孔径分布。本研究明确了磁化次数对混凝土宏观性能与微观结构的调控规律，为磁化水技术在混凝土工程中的应用提供了实验依据与理论支持。

SAP对碱激发泡沫混凝土自收缩与热力学性能的影响

李明明, 姜东兵

2026, 45(8): 2686-2698. doi:10.16552/j.cnki.issn1001-1625.2026.0127

摘要 ( 106 )

HTML ( 4)

PDF (7121KB) ( 34 )

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

碱激发泡沫混凝土（AAFC）具有轻质高强、保温隔热等优势，但收缩开裂风险高的本征缺陷限制了其在实际工程中的应用。本研究以矿渣为主要凝胶材料，系统探究了高吸水树脂（SAP）的形态与吸/释水行为对AAFC工作性能、自收缩、抗压强度及导热系数的影响规律，并结合TG、SEM、¹H NMR及毛细管压力等测试揭示其作用机制。结果表明：高吸水倍率、不规则形状的聚丙烯酸钠SAP（SAP-A）的掺入将急剧增大浆体的屈服应力与塑性黏度，显著增加孔径为500 μm以上大孔的比例，导致AAFC的28 d抗压强度较未添加SAP的空白组降低了30.5%；吸水倍率适中、球形结构的丙烯酸-丙烯酰胺共聚SAP（SAP-M）的引入有利于气泡的均匀分散，优化孔径分布，保证AAFC强度稳定发展并降低导热系数至0.089 W/（m·K）。此外，SAP-M在终凝之后快速释水，3 d释水量较SAP-A增加32.6个百分点，有效减缓了毛细管压力的发展，自收缩抑制效率提升了28.7%。

混搅挤一体化快速3D打印实现速凝混凝土可连续建造的验证

李维红, 邓永杰, 王朝英, 钟建军, 吕立博, 麻海燕, 余红发, 李栋伟

2026, 45(8): 2699-2710. doi:10.16552/j.cnki.issn1001-1625.2026.0014

摘要 ( 28 )

HTML ( 1)

PDF (3943KB) ( 2 )

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

为解决混凝土3D打印中因采用“先搅拌、后输送”工艺导致的速凝水泥基材料开放时间与凝结时间协同困难、无法满足建筑结构连续建造需求的问题，本研究采用自主研发的混搅挤一体化速凝混凝土3D打印设备，创新性地采用双管道分别输送干料与液体，并在喷头内实现即时混合、搅拌和挤出，成功突破了该技术难题。以速凝磷酸镁水泥（MPC）砂浆为打印材料，系统探究了打印构件凝结层数随时间的演化规律，以及凝结-未凝结交界处（凝结线）材料抗压强度与未凝结层总自重应力之间的动态匹配关系，验证了该一体化工艺实现速凝材料连续建造的可行性。结果表明：MPC砂浆打印构件已凝结层上方始终保留4~7层未凝结层，且未凝结层数随打印进程逐渐减少；凝结线处打印层抗压强度始终为未凝结层总自重应力的25.6倍及以上，该打印层的强度发展速率为未凝结层自重应力发展速率的26.7倍及以上，这表明底部凝结层可持续支撑上部未凝结层自重，从而证实混搅挤一体化3D打印工艺可实现MPC砂浆快速连续建造。本研究结论为提升速凝水泥基材料3D打印效率、优化工艺流程提供了参考。

基于机器学习的混凝土抗压强度预测：模型筛选与性能比较

田沈华, 李北星, 肖祥, 周骏康

2026, 45(8): 2711-2723. doi:10.16552/j.cnki.issn1001-1625.2026.0140

摘要 ( 74 )

HTML ( 2)

PDF (2693KB) ( 26 )

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

为构建精准的混凝土抗压强度预测模型并对比不同机器学习模型的预测效果，本研究基于1 030组包含水胶比、龄期、骨胶比等8项特征的数据，对17种经典机器学习算法进行模型训练，并从中筛选出6种精度较高的模型。进一步将这6种模型分别与贝叶斯优化（BO）、麻雀搜索算法（SSA）、模拟退火算法（SA）、正余弦优化算法（SCA）及粒子群优化算法（PSO）5种超参数优化算法相结合，优化得到30个融合模型。通过对优化后的模型进行筛选，选取精度较高的模型进行外部验证与沙普利加法解释（SHAP）可解释分析。结果表明：经SSA优化的最小二乘提升模型（LSBoost-SSA）、经BO优化的极端梯度提升模型（XGBoost-BO），以及经SSA优化的轻量级梯度提升树模型（LGBM-SSA）性能表现最佳；在外部验证中，XGBoost-BO表现最优，其强度预测误差可控制在5 MPa以内；SHAP分析显示，水胶比、龄期和水泥用量是影响混凝土抗压强度的关键因素。

盾构渣土的现场处置技术及制备壁后注浆材料的研究进展

雷正辉, 赵成军, 李永骝, 闫虹伏, 冯天佑, 陶仁成, 季秋玲, 高梓聪, 马玉玮

2026, 45(8): 2724-2736. doi:10.16552/j.cnki.issn1001-1625.2026.0046

摘要 ( 62 )

HTML ( 1)

PDF (4355KB) ( 17 )

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

随着城市轨道交通的快速发展，盾构渣土的高效处置已成为制约隧道工程可持续发展的关键问题。利用盾构渣土制备壁后注浆材料，不仅可实现渣土的就地资源化利用，显著降低注浆成本，也符合国家对于建筑固废“减量化、资源化、无害化”的政策导向。本文系统阐述了盾构渣土的来源、分类及现场减量化处理工艺，重点综述了利用盾构渣土制备壁后注浆材料的研究进展与工程应用情况。研究表明，经分级处理后，渣土中的粗颗粒可替代细骨料提供骨架支撑，细颗粒具备替代膨润土的潜力；通过优化固化剂体系、调控粒径分布与水固比，可有效提升渣土利用率，改善浆液的流动性、稳定性和抗压强度。工程实践表明，渣土基注浆材料在控制沉降、管片上浮和防渗等方面表现良好，但仍面临渣土成分差异大、缺乏标准规范及长期性能数据不足等挑战，未来需加强标准化与耐久性研究。

磷酸基地质聚合物固化放射性废物研究进展

秦庸博, 张丽, 郭喜良, 王吉, 任亚峰, 韩旭, 杨子洁, 闫晓俊, 高超

2026, 45(8): 2737-2748. doi:10.16552/j.cnki.issn1001-1625.2026.0091

摘要 ( 38 )

HTML ( 2)

PDF (962KB) ( 15 )

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

磷酸基地质聚合物凭借优异的机械性能、耐高温性能和耐腐蚀性，在放射性废物固化领域展现出良好应用潜力。然而，磷酸基地质聚合物的固化机理复杂，且相关研究起步较晚，存在技术研究不够系统、固化机理认知尚不深入等问题。本文系统梳理了磷酸基地质聚合物对不同类型离子及放射性废物的固化研究成果，通过与普通硅酸盐水泥、碱激发地质聚合物的固化机理进行对比，综合评估了磷酸基地质聚合物的固化效果。同时，结合当前研究进展和发展趋势，剖析了磷酸基地质聚合物在放射性废物固化领域应用存在的瓶颈及未来研究方向，为磷酸基地质聚合物固化技术的后续研究与推广提供了方向。

一种含粘结集块岩的高保真嫦娥五号模拟月壤

张青青, 朱泉峣, 肖磊, 孟子津, 孙华君

2026, 45(8): 2749-2759. doi:10.16552/j.cnki.issn1001-1625.2026.0139

摘要 ( 62 )

HTML ( 1)

PDF (5933KB) ( 21 )

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

月壤是月面原位资源利用（ISRU）的直接对象，而粘结集块岩作为月壤的重要组分，其微观结构直接影响ISRU技术的可靠性。然而，粘结集块岩内部标志性的亚微米/纳米级单质铁（Fe⁰）和多孔囊泡结构在实验室环境下难以复现，导致现有模拟月壤保真度普遍不足。本研究以嫦娥五号（CE-5）月壤为目标，通过精确矿物匹配与可控原位热还原工艺，重点攻克了玻璃基质中Fe⁰原位析出的制备难题，成功研制出高保真WUT-1模拟月壤。分析结果显示，WUT-1在化学成分、物相组成及宏观物理性质上与真实月壤高度吻合，并精准复现了非均质微观结构。该研究显著提升了模拟物在微观结构和基础物理化学性质上的科学保真度，可为月面着陆、原位建造及资源提取等关键技术的地面验证提供高可靠性测试材料。

复合固废矿物掺合料替代粉煤灰抑制混凝土碱硅酸反应的机制

许晴, 杨淑庆, 冯炜, 李林, 崔宏志

2026, 45(8): 2760-2769. doi:10.16552/j.cnki.issn1001-1625.2026.0120

摘要 ( 61 )

HTML ( 4)

PDF (4220KB) ( 20 )

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

针对粉煤灰资源区域分布不均、大坝工程就近稳定供给受限的问题，本研究利用工程周边区域固废制备复合固废矿物掺合料替代粉煤灰，抑制混凝土中的碱硅酸反应并实现固废就地资源化，通过活性指数、水化热与膨胀率评价反应活性与抑制效果，结合孔溶液离子分析与背散射扫描电子显微镜表征解析抑制机理，采用抗压强度测试、压汞法孔隙率测试与热重分析评估性能影响。结果表明，复合固废矿物掺合料的石灰消耗活性达52.3%，与粉煤灰相当。复合固废矿物掺合料的替代率不低于20%时，可控制碱硅酸反应膨胀至限值以下。孔溶液离子分析结果揭示碱金属离子浓度降低并调控铝组分的抑制机制。热重与孔隙率分析表明，同一配合比下，体系中Ca（OH）₂持续消耗且孔隙结构随龄期增长呈自致密化趋势。本文为粉煤灰供给受限地区的混凝土碱硅酸反应防控提供了低碳抑制策略。

矿物掺合料对低热水泥水化动力学的影响

周骏康, 李北星, 田继坤, 田沈华

2026, 45(8): 2770-2781. doi:10.16552/j.cnki.issn1001-1625.2026.0226

摘要 ( 66 )

HTML ( 1)

PDF (2648KB) ( 11 )

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

为揭示矿物掺合料对低热水泥水化动力学的影响规律，采用等温量热法测定了20%（质量分数，下同）、30%、40%掺量下单掺粉煤灰、单掺矿渣粉，以及粉煤灰-矿渣粉复掺的三种胶凝体系的水化放热速率和放热量。结合Krstulovic-Dabic水化动力学模型，定量分析了各水化阶段动力学参数的变化规律，并通过力学性能测试进行验证。结果表明，矿物掺合料的掺入降低了低热水泥的水化热和胶砂强度。Krstulovic-Dabic模型拟合显示，粉煤灰和矿渣粉对水化动力学的影响呈不同规律，单掺粉煤灰及粉煤灰-矿渣粉复掺时，扩散控制阶段速率常数 $K 3'$ 随掺量增加而降低，而单掺矿渣粉时该常数随掺量增加而升高。在矿物掺合料总掺量恒定的条件下，粉煤灰-矿渣粉复掺体系在各水化阶段的水化速率常数及转变水化程度均介于单掺粉煤灰与单掺矿渣粉体系之间，体现了二者在低热水泥中的协同作用。力学性能测试从宏观上验证了粉煤灰与矿渣粉复掺对强度发展的协同优化效应。综合考虑强度发展和水化温升控制，粉煤灰与矿渣粉复掺是实现低热水泥性能优化的平衡策略。

钼尾矿生态型超高性能混凝土性能及综合效益研究

冯俊杰, 李毅霄, 马艳, 耿圣涵, 申星月, 严少洋, 王新武, 刘琦

2026, 45(8): 2782-2793. doi:10.16552/j.cnki.issn1001-1625.2026.0154

摘要 ( 67 )

HTML ( 3)

PDF (3141KB) ( 18 )

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

针对超高性能混凝土（UHPC）生产过程中存在的高碳排放和高能耗问题，提出钼尾矿粉-砂协同利用策略，旨在实现钼尾矿全组分高值化利用。基于颗粒最紧密堆积理论和湿堆积密度法优化配合比，采用机械活化钼尾矿粉替代胶凝材料、钼尾矿砂替代石英砂，制备钼尾矿生态型UHPC，并探究其性能与综合效益。结果表明，单掺钼尾矿粉不超过30%（质量分数）或钼尾矿砂不超过75%（质量分数）时，UHPC兼具良好的工作性能、较高的抗压强度和致密的孔结构。当复掺20%（质量分数）钼尾矿粉与75%（质量分数）钼尾矿砂时，生态型UHPC坍落扩展度为585 mm，满足施工流动性要求；抗压强度为154.8 MPa，较基准组（未掺钼尾矿）提高3.1%；钼尾矿资源化利用率达48.8%；单位体积单位强度下的碳排放、能耗和成本较基准组分别降低17.5%、14.9%和30.6%。研究结果可为UHPC低碳制备与钼尾矿高值化转化提供参考。

混掺陶瓷-纤维-橡胶复合砂浆的宏观性能与微观结构分析

徐广, 杜向琴, 吴廷杰, 朱元帅, 王春益, 刘兴杰

2026, 45(8): 2794-2805. doi:10.16552/j.cnki.issn1001-1625.2026.0178

摘要 ( 27 )

HTML ( 3)

PDF (8157KB) ( 8 )

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

为缓解砂资源日益枯竭问题并改善砂浆的脆性缺陷，本研究利用陶瓷砂、橡胶微粒等质量替代机制砂并外掺聚丙烯纤维（PPF），设计、制作了9组不同配合比的复合砂浆试件。通过流动度测试、力学性能测试，以及扫描电子显微镜（SEM）、能谱仪（EDS）和压汞法孔隙率测试（MIP）试验，研究了陶瓷砂、PPF及橡胶微粒对砂浆工作性能、力学性能和微观结构的影响。结果表明，陶瓷砂替代50%（质量分数）机制砂时，砂浆的流动性不受影响，28 d抗压强度得到提高。复掺PPF与橡胶微粒会降低砂浆的流动度、抗压强度、劈裂抗拉强度及抗折强度，但优化了复合砂浆试件的韧性。陶瓷砂-砂浆界面密实饱满，陶瓷砂替代率为50%时，砂浆的孔隙率、平均孔径和孔隙面积均降低。PPF与橡胶微粒使砂浆界面过渡区变得薄弱，且PPF会增大砂浆的平均孔径及孔隙率，橡胶微粒则细化孔径体积、改善孔径分布，但会增加有害孔数量。

电化学活化赤泥对过硫磷石膏矿渣水泥性能的提升研究

唐佩, 朱美怡, 肜鹏杰, 陈伟

2026, 45(8): 2806-2816. doi:10.16552/j.cnki.issn1001-1625.2026.0130

摘要 ( 76 )

HTML ( 2)

PDF (3170KB) ( 19 )

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

过硫磷石膏矿渣水泥作为一种低碳环保的新型胶凝材料，在工业固废资源化利用方面展现出广阔的应用前景。本研究采用电化学方法对拜耳法赤泥进行活化处理，并将处理后的赤泥应用于过硫磷石膏矿渣水泥体系中，系统考察了电化学活化赤泥对过硫磷石膏矿渣水泥力学性能、水化产物和微观结构的影响规律，揭示了其作用机理。结果表明，电化学处理实现了赤泥的活化，这种处理方式提高了赤泥中活性铝的溶出能力。经电化学处理后赤泥中部分结晶矿物向非晶态发生转变，赤泥滤液中铝元素浓度提升了18.6倍，而铁元素浓度降低了95.4%，这种组分变化提高了赤泥的火山灰活性。同时，电化学活化赤泥的掺入显著改善了过硫磷石膏矿渣水泥的力学性能，有效解决了该类水泥早期强度偏低的难题。掺入20%（质量分数）电化学活化赤泥的浆体3 d抗压强度达到24.1 MPa，相比未掺电化学赤泥的过硫磷石膏矿渣水泥组提升了6.3倍；28 d抗压强度达到45.8 MPa，相比未掺电化学赤泥的过硫磷石膏矿渣水泥组提高了40.5%，实现了早期和后期强度的同步提升。电化学活化赤泥通过提供活性铝和增强碱激发作用两个途径显著促进了早期水化反应的进行，掺入电化学活化赤泥后试样的水化诱导期从约40 h缩短至3 h，水化放热峰出现时间大幅提前。本研究为赤泥高值化利用及过硫磷石膏矿渣水泥性能提升提供了有效的技术途径。

核壳结构固废基免烧陶粒的制备及性能研究

朱森奥, 黄修林, 彭力, 曹攀攀

2026, 45(8): 2817-2828. doi:10.16552/j.cnki.issn1001-1625.2026.0244

摘要 ( 31 )

HTML ( 1)

PDF (4354KB) ( 6 )

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

为实现工业固废的高值化大宗利用，解决传统烧结陶粒高能耗、高碳排放问题，本研究融合核壳结构设计与界面改性策略，以石材尾粉（STP）和脱硫石膏（FGDG）为主要原料，制备大掺量固废基免烧陶粒，揭示了改性剂Si—O—Si共价键锚固和羧基—Ca^2＋配位键桥接的双重键合界面强化机理。通过正交试验优化外壳配比与改性剂合成工艺，系统研究了改性剂掺量、水料比及养护龄期对陶粒性能的影响，并采用XRD、SEM、FT-IR进行微观表征。结果表明：最优配比下，脱硫石膏与矿粉质量比1∶2，石材尾粉60%（质量分数），水泥8%（质量分数），改性剂掺量2.0%（质量分数），水料比0.24，养护28 d，所制陶粒筒压强度达4.8 MPa，堆积密度为751.2 kg/m³，1 h吸水率降至7.1%，满足《轻集料及其试验方法第1部分：轻集料》（GB/T 17431.1—2010）要求。该陶粒在保温隔墙板和轻质混凝土中应用性能优异，为工业固废制备高性能轻集料提供了理论支撑与可行技术路径。

热活化煤矸石及其在磷石膏矿渣水泥中的应用研究

唐佩, 刘佳心, 曲波, 肜鹏杰, 陈伟

2026, 45(8): 2829-2838. doi:10.16552/j.cnki.issn1001-1625.2026.0086

摘要 ( 77 )

HTML ( 3)

PDF (4276KB) ( 28 )

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

针对磷石膏大规模消纳与磷石膏矿渣水泥中矿粉供应短缺的双重难题，本文系统研究了热活化煤矸石作为矿粉替代材料的可行性及其对水泥性能的影响机制，以推动工业固废资源化利用。将煤矸石在600~800 ℃下煅烧活化，并以不同质量分数（10%~100%）替代矿粉，系统评价了材料的力学性能、水化进程与微观结构演变规律。结果表明：在早期龄期（7 d），700 ℃活化煤矸石在20%替代率下表现出最佳增强效果，抗压强度较对照组提升12.38%；在后期龄期（28 d），600 ℃活化煤矸石在20%替代率下力学性能最优，抗压强度提升达53.62%。物相分析表明，热活化促使煤矸石中高岭土相转变为偏高岭土，显著提高了活性硅铝的溶出率与火山灰反应活性，进而促进了更多钙矾石（AFt）和C-（A）-S-H凝胶的生成。水化热分析证实，热活化材料能够加速早期水化进程，缩短诱导期。本研究证实热活化煤矸石是磷石膏矿渣水泥体系中矿粉的有效替代材料，为大宗固废高值化利用和低碳胶凝材料开发提供了重要的技术支撑。

外加剂对磷石膏霉变的影响机制研究

程晓, 武发德, 王宏霞, 宋晓光, 高春勇, 郭君华, 李帆

2026, 45(8): 2839-2849. doi:10.16552/j.cnki.issn1001-1625.2026.0180

摘要 ( 46 )

HTML ( 2)

PDF (3957KB) ( 8 )

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

磷石膏制品霉变不仅会威胁人体健康，还会导致材料本身性能显著劣化。本文从磷石膏制品生产中常见的外加剂出发，研究了外加剂种类及掺量对磷石膏霉变的影响规律，通过XRF、EA、SEM、静态接触角等测试方法进行表征，进而初探磷石膏霉变机理。结果表明：减水剂掺量越高，磷石膏霉变率越高，在相同掺量条件下，萘系减水剂相较于聚羧酸减水剂更容易使磷石膏产生霉变；防水剂掺量越高，磷石膏霉变率越低，防水剂在一定程度上可提高防霉性能；磷石膏表面环境pH值越高，实验所选的六种菌种更易生长，磷石膏更易产生霉变；外加剂掺入所引入的C元素是加速霉变的主要元素，其次是N元素，K、Mg、Al、P作为微生物生长所需的大量元素对霉变有一定影响，但作用较小。

氮化硅陶瓷增韧技术研究进展

聂京凯, 侯东, 邹建明, 陈田, 张一铭, 韩钰, 何强

2026, 45(8): 2850-2862. doi:10.16552/j.cnki.issn1001-1625.2026.0172

摘要 ( 37 )

HTML ( 1)

PDF (3307KB) ( 9 )

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

Si₃N₄作为一种高性能结构工程陶瓷，凭借优异的力学性能、耐磨蚀性、抗热震性及化学稳定性，已成为航空航天、汽车、电子及医疗等高端领域高要求应用场景的理想候选材料。然而，Si₃N₄基陶瓷固有的高脆性极大地制约了其在更广泛工程领域中的应用。长期以来，针对Si₃N₄基陶瓷韧性不足的问题，国内外学者开展了大量研究工作。本文系统综述了Si₃N₄陶瓷韧性提升的研究进展：首先，从影响断裂韧性的关键因素出发，详细分析了原料粉体特性、烧结助剂体系、烧结工艺及晶粒形貌与取向分布对Si₃N₄陶瓷韧性的影响规律；在此基础上，对主要增韧策略与机理进行了深入分析与探讨。最后，对高韧性Si₃N₄陶瓷的未来发展趋势和重点突破方向进行了展望。

SiC裂纹扩展的多尺度损伤分析与实验研究

冯柏评, 于普良, 穆泽龙, 刘源泂, 丁鑫, 吴九林

2026, 45(8): 2863-2875. doi:10.16552/j.cnki.issn1001-1625.2026.0157

摘要 ( 43 )

HTML ( 1)

PDF (5917KB) ( 13 )

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

为阐明碳化硅（SiC）的裂纹扩展机制，本文提出了一种基于分子动力学（MD）与内聚力模型（CZM）的多尺度损伤分析方法。首先，通过MD模拟获取了牵引-分离（T-S）曲线。然后，采用Voronoi图方法构建了不同气孔率多晶模型，并将T-S曲线特征参数赋予晶内及晶界的内聚力单元。在此基础上，建立三点弯曲有限元模型，模拟研究了微缺陷和气孔率对SiC断裂韧性的影响规律。结果表明，微观尺度上，长方体裂纹的临界牵引力最大，扁长椭圆孔-长方体裂纹最小。宏观尺度上二者在相同气孔率下的断裂韧性分别为最高值与最低值。此外，相同微缺陷条件下，SiC断裂韧性与气孔率呈负相关。最后，进行三点弯曲实验研究。实验结果与模拟结果吻合良好，验证了该多尺度方法对SiC损伤断裂行为预测的准确性。研究结果为优化SiC材料性能提供了数据参考。

基于Fe₃O₄/CeO₂光催化芬顿反应的碳化硅晶圆化学机械抛光浆料及其作用机理研究

李旺阳, 吕功, 王凯悦

2026, 45(8): 2876-2881. doi:10.16552/j.cnki.issn1001-1625.2026.0173

摘要 ( 60 )

HTML ( 1)

PDF (2271KB) ( 11 )

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

碳化硅（SiC）晶圆在航空航天、5G通信等领域应用广泛。化学机械抛光（CMP）是实现SiC晶圆超光滑表面的主要方法。然而，现有化学机械抛光浆料存在合成工艺复杂、成本高等问题。本研究通过构建Fe₃O₄/CeO₂光催化芬顿反应体系，开发了一种适用于SiC晶圆C面的高效化学机械抛光工艺。XPS价态分析结果表明，体系表面Fe³⁺/Fe²⁺之间形成的电子转移循环可有效促进羟基自由基的持续生成，进而增强对SiC表面的氧化作用。优化结果显示，光催化抛光浆料的材料去除率达到1 068 nm/h，抛光后表面粗糙度降低至0.2 nm。研究结果为SiC材料的高效、绿色超精密加工提供了新的思路。

共掺杂实现铬酸镧的室温闪烧

关丽丽, 武利, 司志鹏, 卞梓恒

2026, 45(8): 2882-2889. doi:10.16552/j.cnki.issn1001-1625.2026.0107

摘要 ( 56 )

HTML ( 1)

PDF (2624KB) ( 6 )

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

掺杂铬酸镧陶瓷具备高导电性及良好的高温稳定性，拥有广阔的应用前景。然而铬酸镧材料难于致密化，为降低其烧结温度、简化流程，将闪烧技术应用于该材料的制备。同时研究Co离子单掺杂及A/B位Ca-Co离子共掺杂铬酸镧的结构、本征特性及其对闪烧行为的影响。结果表明，相比于LaCr_0.8Co_0.2O₃，Ca²⁺的进一步掺杂可诱导氧空位并优化载流子特性。电场驱动下的快速迁移降低了闪烧发生的阈值，从而在低电场、室温条件下实现La_0.9Ca_0.1Cr_0.8Co_0.2O₃陶瓷的快速烧结，闪烧60 s后达到全致密结构。相较于1 650 ℃下的传统高温烧结，制备效率也大幅提升。本研究明确了掺杂对铬酸镧低温闪烧行为的调控作用，为类型功能陶瓷的室温烧结提供了可行路径，也为直流闪烧技术在陶瓷材料节能制备中的应用提供了实验支撑与理论参考。

Yb₂O₃共掺杂对Lu₂O₃∶Eu透明陶瓷性能的影响

陈健, 敬畏, 王耀智, 孔志鹏, 吴浩

2026, 45(8): 2890-2898. doi:10.16552/j.cnki.issn1001-1625.2026.0055

摘要 ( 33 )

HTML ( 2)

PDF (5970KB) ( 4 )

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

掺铕氧化镥（Lu₂O₃∶Eu）透明陶瓷因密度高（9.4 g/cm³），对MeV级X射线阻截能力强，在工业探伤等领域具有重要应用场景。但Eu³⁺离子半径较大，易诱发晶界偏析与残余气孔，导致散射损耗；同时，Lu₂O₃基体中存在深能级陷阱，会产生较强余辉，限制其在高频成像中的应用。本研究引入Yb₂O₃作为烧结助剂兼能级调控剂，采用真空烧结结合热等静压工艺制备（Lu_0.95-_xYb_xEu_0.05）₂O₃（x=0、0.01、0.03、0.05、0.10）透明陶瓷。结果表明，当Yb³⁺含量为10%（原子分数）时，样品在611 nm处的直线透光率由60%提升至74%。光谱分析证实了Eu³⁺→Yb³⁺的协同能量转移过程，该过程虽导致部分发光猝灭，但引入新的非辐射弛豫通道，与陷阱捕获形成竞争，使余辉强度降低近两个数量级，显著抑制了余辉。

SPS结合热等静压烧结制备Mg_0.75Al_2.16O₄透明陶瓷及其性能研究

吴文滔, 涂广升, 廖家兴, 张超杰, 涂兵田, 王皓

2026, 45(8): 2899-2908. doi:10.16552/j.cnki.issn1001-1625.2026.0137

摘要 ( 64 )

HTML ( 2)

PDF (5976KB) ( 17 )

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

富铝尖晶石透明陶瓷因优异的力学和光学性能，在光电窗口和透明装甲等领域具有重要应用前景。本研究以单相Mg_0.75Al_2.16O₄粉体为原料，采用放电等离子烧结结合热等静压（HIP）处理制备透明陶瓷，系统研究了压力辅助烧结过程中陶瓷物相和显微结构的演化过程。结果表明，在1 300 ℃时，样品中开始析出大量α-Al₂O₃第二相，随着烧结温度的升高，α-Al₂O₃相含量逐渐减少，并在1 500 ℃时完全消失；在1 400 ℃条件下可获得晶粒细小、气孔较少的陶瓷预烧体，经HIP处理后制备的透明陶瓷平均晶粒尺寸约为2.88 μm，在可见光（500 nm）和红外波段（2 500 nm）的直线透过率分别达到72%和84%。得益于细晶结构的形成，样品维氏硬度达到14.3 GPa，较常规MgAl₂O₄透明陶瓷材料提高约10%。本研究为富铝尖晶石透明陶瓷的细晶化制备及性能调控提供了参考。

预辐照方法对石英玻璃抗辐照性能的影响

魏来, 吴俊豪, 张晓彤, 陈从一, 高梓滔, 凌雪, 靳柯, 郭寻, 王国彪, 崔一南

2026, 45(8): 2909-2918. doi:10.16552/j.cnki.issn1001-1625.2026.0138

摘要 ( 35 )

HTML ( 2)

PDF (2079KB) ( 6 )

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

围绕石英玻璃在辐照环境下光学性能退化及恢复的问题，本文基于预辐照实验，系统研究了γ辐照诱导色心缺陷的形成规律，以及高温退火处理对石英玻璃抗辐照性能的影响机制。结果表明，γ辐照主要导致石英玻璃产生E’心缺陷，高温退火可显著促进E’心缺陷的湮灭。在本实验条件下，通过对比空气气氛和氢气气氛高温退火结果，发现空气气氛800 ℃退火是最优处理方式，退火后样品透光率相较处理前增长21.23%。进一步研究表明，空气气氛高温退火通过促进Si—O—Si网络结构重排，有效提高玻璃材料的抗辐照性能。相比之下，氢气气氛高温退火虽有效降低缺陷浓度，但退火过程中形成的Si—H键在二次辐照中易断裂，反而不利于抗辐照性能的长久提升。本文从光学性能与缺陷演化角度系统阐述了不同条件下的预辐照方法对石英玻璃抗辐照性能的影响机制，为延长辐照环境中光学玻璃与光纤材料的服役寿命提供了实验依据与理论参考。

球霰石型碳酸钙制备与应用进展

赵泽谦, 李雨桐, 李建功, 张效胜, 李向远, 鲍卫仁, 杜朕屹, 秦志峰

2026, 45(8): 2919-2931. doi:10.16552/j.cnki.issn1001-1625.2026.0118

摘要 ( 62 )

HTML ( 2)

PDF (2650KB) ( 10 )

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

球霰石型碳酸钙是碳酸钙的亚稳态晶型，因高比表面积、良好分散性及易转化与易功能化等特征，在功能填料、生物医用与环境治理等领域具有应用潜力。然而，球霰石易向方解石/文石转化，这限制了其可控制备与规模化应用。本文系统归纳球霰石的合成策略与晶型调控机理，重点归纳复分解法、碳化法及凝胶/微乳液法等典型路线，并总结温度、pH值及添加剂等因素对成核-生长动力学、粒径/形貌与晶型占比的影响规律。在结构-性能关联的基础上，概述了球霰石在功能填料与涂层、润滑与橡胶/乳胶材料、水质净化与固废矿化资源化及药物递送等领域的应用表现及工程化挑战。最后提出以过饱和度窗口-中间相路径-界面吸附选择性为核心的晶型调控框架，并展望规模化制备、稳定化调控与绿色高值化应用研究，为球霰石材料开发与应用提供参考。

B、N共掺杂碳/Ti₃C₂T_x复合材料的制备与电化学性能研究

麻洒洒, 陈拥军, 贺子涵, 王骞壹, 王子晨, 李建保, 骆丽杰

2026, 45(8): 2932-2943. doi:10.16552/j.cnki.issn1001-1625.2026.0126

摘要 ( 54 )

HTML ( 1)

PDF (7615KB) ( 10 )

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

二维层状Ti₃C₂T_x在电化学储能中极具潜力，但易受层间自堆叠与活性位点不足的制约。本文以小球藻、硼酸为原料，采用水热-高温碳化法制备了硼氮（B、N）共掺杂碳材料（CC），并利用十六烷基三甲基溴化铵诱导的静电自组装将CC与Ti₃C₂T_x复合，制备了不同CC与Ti₃C₂T_x质量比的CC/Ti₃C₂T_x复合材料（CTxy）。结构表征表明，CC的引入可抑制Ti₃C₂T_x的重堆叠并扩大层间距，构建更开放的离子传输通道。在三电极体系中，CC与Ti₃C₂T_x的质量比为1∶1的电极（CT11）在0.1 A·g^-1电流密度下具有243.54 mAh·g^-1质量比容量。基于CT11电极组装的锌离子电容器在0.1 A·g^-1电流密度下可逆质量比容量达到166.5 mAh·g^-1，并在10 A·g^-1电流密度下循环16 000次后容量保持率为85.71%。本研究为生物质衍生碳与二维过渡金属碳化物、氮化物和碳氮化物的复合改性及高性能锌基储能器件设计提供了新路径。

微生物强化再生透水混凝土渗透及径流净化性能试验研究

陈民利, 覃潇, 辛向裕, 张浩林, 林永康

2026, 45(8): 2944-2955. doi:10.16552/j.cnki.issn1001-1625.2026.0165

摘要 ( 41 )

HTML ( 1)

PDF (6442KB) ( 3 )

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

采用微生物诱导碳酸盐沉淀（MICP）技术修复再生骨料用于透水混凝土路面，可有效避免物理或化学修复造成的骨料损伤、环境污染等问题。本文研究了再生骨料掺量和设计孔隙率对再生透水混凝土透水性能及孔隙特性的影响规律；通过径流污染物动态吸附试验，深入探索了骨料修复前、后透水混凝土对径流重金属污染物净化效能的周期性演变特征；借助扫描电子显微镜联合能量色散谱（SEM-EDS）进一步分析了混凝土孔壁表面残留元素的分布特征与相对含量，并从微观层面揭示了净化机理，进而实现了有效工程应用。结果表明：随着再生骨料掺量的增大，强化后混凝土的透水系数和连通孔隙率与强化前的差值均增加，当掺量为50%（体积分数）时，透水系数和连通孔隙率相比强化前分别降低了31.51%和15.15%，归因于生物CaCO₃对骨料缺陷的填充作用；生物CaCO₃将透水混凝土对Zn²⁺、Cr³⁺、Pb²⁺的初始净化率提升至35%~80%，对Zn²⁺的吸附效果最佳，其次是Cr³⁺和Pb²⁺；骨料表面的生物CaCO₃能够与径流中的重金属离子发生离子交换和表面化学络合，显著提升重金属元素在混凝土孔壁表面的残留量，并呈现局部富集特征，具备优良的净化效能。

磷石膏替代粗/细集料的基层路用性能研究

宗炜, 刘成, 郑武西, 张启鑫, 董贤政

2026, 45(8): 2956-2966. doi:10.16552/j.cnki.issn1001-1625.2026.0247

摘要 ( 55 )

HTML ( 2)

PDF (6686KB) ( 14 )

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

为探究磷石膏在路面基层材料中的资源化利用，本文通过基础力学、冻融及干湿循环、干缩、膨胀及污染物浸出试验等，对磷石膏复合稳定碎石基层（磷石膏粉料代替细集料）与磷石膏人造集料基层（人造集料代替粗集料）的路用安全性能开展对比研究。结果表明，两种材料的力学性能均满足路用要求，磷石膏人造集料基层因人造集料筒压强度低、压碎值与软石含量高，360 d无侧限抗压强度较磷石膏复合稳定碎石基层低6.12 MPa。两种材料的抗冻性能、水稳定性能相近，但干缩性能差异显著，磷石膏复合稳定碎石基层呈微膨胀特性，60 d干缩系数为-0.13×10^-6 με/%，而磷石膏人造集料基层收缩明显，干缩系数达195.42×10^-6 με/%，干湿环境下性能衰减更显著。体积稳定性方面，磷石膏人造集料基层几乎不膨胀，累计膨胀率仅0.03%，磷石膏复合稳定碎石基层因钙矾石生成，累计膨胀率为0.35%，二者性能差异由钙矾石、C-S-H凝胶及结构密实度不同所致。两种材料中的总磷、氟化物浸出浓度均满足现行地表水Ⅲ类标准。

当期目录