- 熊青香;刘清风;
水泥基材料的孔隙结构是决定其耐久性能的关键因素。盐结晶作为典型的耐久性劣化诱因，通过物理与化学反应改变孔隙结构并影响传输性能。为解析这一复杂过程，本工作首先构建了盐结晶作用下孔隙填充路径及孔隙结构演变数学模型；在此基础上提出了固有渗透性能预测方法，并考虑水饱和度和与气体分子滑移效应的影响，构建了非饱和状态下的气体渗透修正模型；最终，通过耦合孔隙结构特征参数和渗透系数的关系，建立了吸水率及毛细吸水高度预测模型，并采用第三方试验数据验证模型的可靠性。研究结果表明：盐结晶空间分布与外部环境相对湿度及内部干湿界面位置密切相关，非线性填充路径模型可反映局部孔径分布演变规律。其次，采用渗透模型成功预测了6组砂浆的固有渗透系数和3组砂浆的非饱和气体渗透系数，证实了水饱和临界阈值的存在，当超过该阈值时气体传输性能显著衰减。最后，发现吸水性能与孔隙结构呈正相关，与相对湿度呈负相关，且在盐结晶过程中孔隙率的增大会强化吸水性能，这一趋势在高湿度环境(RH>80%)下尤为突出。
2026年02期 v.54;No.443 470-483页 [查看摘要][在线阅读][下载 1300K] [下载次数：103 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 王晓龙;常洪雷;苏旭;孔子航;李佳芩;
低真空环境会加速水泥基材料的水分损失，这会改变其微观结构从而严重威胁其长期力学性能。为此，对砂浆及不同水胶比、养护龄期的净浆与混凝土试件开展了为期18个月的模拟暴露试验，系统研究了长期低真空暴露对水泥基材料力学性能、质量损失、物相组成、水化程度以及孔结构的影响。结果表明：长期低真空环境下水泥基材料的强度演变呈现显著的非线性时变特征，即短期暴露会促进强度的提升，而长期暴露会导致强度的下降与损失。低真空环境下混凝土抗压强度与水胶比呈负相关，而与养护龄期呈正相关。此外，与普通大气环境相比，长期低真空暴露虽然不会改变水化产物类型，但会加速基体的失水从而抑制水化并导致总孔隙率和有害孔径(>100 nm)的增大。同时，低真空环境下基体的水化程度随水胶比的增大或养护龄期的延长而提高，这与基体孔结构的变化规律相对应。此外，低真空环境下混凝土的抗压强度遵循Abrams定律与成熟度理论，拟合曲线与测试数据高度吻合，其决定系数(R~2)为0.94，并且基于增强数据集构建的GWO-LSTM模型可精准预测不同水胶比、养护龄期、暴露时间下的混凝土抗压强度(R~2>0.96)。研究成果揭示了低真空环境下水胶比、养护龄期与暴露时间对水泥基材料力学性能的影响机制，并据此构建了多因素耦合的强度预测模型，为低真空环境下水泥基材料的力学性能评估与预测提供了理论依据。
2026年02期 v.54;No.443 484-499页 [查看摘要][在线阅读][下载 1435K] [下载次数：104 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 温勇;孙晓燕;贾童帅;瞿军一;杨昊;
纳米碳酸钙(NC)对水泥基材料抗硫酸盐侵蚀性能具有改善作用，为明确其最优掺量、改善效果及作用机制，本工作采用宏观性能、物相分析、乙二胺四乙酸(EDTA)间接配位滴定及数值模拟等方法，探究不同掺量NC对水泥基材料抗硫酸盐侵蚀性能的影响。结果表明，1%(质量分数，下同)掺量NC通过抑制钙矾石过度生长、促进C-S-H凝胶形成及调控氢氧化钙生长取向优化微观结构，阻断SO_4~(2–)扩散通道，显著改善质量损失率、相对动弹性模量及强度损失系数，15～20 mm深度处SO_4~(2–)扩散系数最大值D_(max)为1.78，仅为NC0组的43%。NC掺量超过1%时因颗粒团聚引发应力集中，削弱抗侵蚀能力。数值模拟与试验数据一致，为优化NC改性水泥基材料抗硫酸盐侵蚀性能提供理论依据。
2026年02期 v.54;No.443 500-511页 [查看摘要][在线阅读][下载 1579K] [下载次数：182 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 方正;任员良;周帅;冉波;王冲;杨奉源;夏达;贾碧胜;
低温硫酸盐侵蚀是混凝土在20℃以下环境中发生的严重劣化过程，其生成以碳硫硅钙石为代表的多种侵蚀产物直接破坏水泥基材料的结构完整性。传统防控方法在低温条件下效果有限，尤其是低铝水泥和矿物掺合料等材料调控手段在低温环境中可能产生相反效果。针对这一挑战，本工作研究了一种基于电迁移原理的预防性防控技术，旨在从源头阻止SO_4~(2–)向混凝土内部渗透。通过热重分析、X射线衍射分析、衰减全反射傅里叶变换红外光谱分析和扫描电子显微镜–能量散射光谱仪分析(SEM–EDS)等微观表征方法，结合电阻率测试和孔隙结构分析，系统评估了该技术的防护效果及作用机理。研究表明，施加2.0 V电压可显著抑制硫酸盐向材料内部渗透，使试件表层SO_3含量降低38.2%，同时促进孔隙结构致密化，表层累积孔体积从0.133 cm~3/g降至0.118 cm~3/g，阈值孔径从101.41 nm减小至85 nm。SEM–EDS分析进一步揭示，电迁移处理改变了硫酸盐在材料中的空间分布，使最大SO_3含量峰值从9.89%(质量分数，下同)减少至2.80%(降幅达71.69%)，有效抑制了侵蚀产物的生成。这种主动的电化学防控技术为西部高寒及沿海硫酸盐富集地区的混凝土结构防护提供了有效解决方案。
2026年02期 v.54;No.443 512-526页 [查看摘要][在线阅读][下载 2852K] [下载次数：54 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 张云升;刘诚;王大富;李悦;孙宇东;
准确获取水泥基材料中SO_4~(2–)含量是揭示腐蚀机理、建立腐蚀模型、提出耐久设计方法和运维措施等工作的前提条件。本研究从电导率滴定原理、设备、步骤、模型、参数及干扰离子的去除等方面进行了探讨。并与传统的重量法和乙二胺四乙酸(EDTA)滴定法进行了对比。结果表明：通过自行研发的电导率滴定仪能准确测试硫酸盐腐蚀的水泥基材料中自由和总SO_4~(2–)，滴定剂选用Ba(NO_3)_2，其最小分辨率0.1 mmol/L、标准差0.41，回收率103%;SO_4~(2–)电导率滴定曲线可划分为：未饱和段、结晶成核段、晶体生长段、准反应结束段、反应结束段和无限滴定段；通过建立的SO_4~(2–)电导率滴定模型可获得滴定剂浓度和待测液体积的最佳范围，以及HCl、Na OH和NaCl对滴定剂浓度和待测液体积的最佳范围的影响；可采用CO_2和HCl方式去除自由SO_4~(2–)测试时OH~–和Ca~(2+)等干扰性离子的影响；在酸溶SO_4~(2–)测试时，采用HCl作为溶解液，并可采用Ag_2O、CO_2和HCl方式去除大量的H~+、Cl~–和Ca~(2+)等干扰性离子的影响；最终获得了高效、准确和经济的测试水泥基材料中SO_4~(2–)含量的方法。
2026年02期 v.54;No.443 527-541页 [查看摘要][在线阅读][下载 1968K] [下载次数：54 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 黄小明;高卫博;周隆炎;王煦;陈瑾逾;董必钦;洪舒贤;
水分作为影响水泥基材料耐久性的重要因素，实现水分含量的定量测量是表征水泥基材料耐久性的关键。本研究提出了一种基于X射线成像技术的外部标定方法，建立已知含水量与X射线之间的非线性衰减关系，解决大尺寸砂浆试样引起的X射线非线性衰减，实现砂浆试样中水分含量的定量表征。该方法基于水泥–水两相模型，通过设计水泥和水的叠加校准模型，获取水分厚度与X射线透射率之间的拟合关系，对不同水灰比、胶砂比和砂粒径的砂浆进行毛细吸水，对比不同砂浆试样中水分传输的一维和二维分布演变，实现不同砂浆试样中水分含量的可视化定量，并以称重法进行验证。与重量法相比，该方法测得的水分含量最大相对误差为4.8%。
2026年02期 v.54;No.443 542-555页 [查看摘要][在线阅读][下载 7066K] [下载次数：21 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 陈柯宇;夏晋;
碱激发砂浆收缩控制与耐久性协同调控策略成为其工程应用的核心瓶颈，而既有的内养护控制机制使用的聚丙烯酸高吸水性树脂(SAP)在高碱和含盐环境中面临耐久性差的问题。基于此，通过优化设计参数制备淀粉接枝/硅藻土改性聚丙烯酸(MSAP)，继而探究不同MSAP掺量对碱激发粉煤灰–矿渣砂浆流变特性、强度收缩及耐久性能的调控规律。结果表明：MSAP在去离子水中的吸液倍率可达472 g/g，且其在盐溶液中的吸液倍率最高可达商用SAP的5倍；MSAP早期抑制了凝胶骨架的生成，使得砂浆的凝结时间明显延长。而在长周期内砂浆的水化程度得到提高，促使砂浆相对渗透系数与氯离子扩散系数分别降至4.29×10~(–12) m/s与6.0×10~(–12) m~2/s。MSAP会在碱激发砂浆中表现出显著的吸液–释液行为，其掺量与碱激发砂浆化学收缩行为的关联性呈现显著的龄期依赖性。而砂浆体系中的自收缩补偿效能存在阈值效应，当MSAP掺量为0.2%时，自收缩补偿率提升至52.2%～63.1%。
2026年02期 v.54;No.443 556-569页 [查看摘要][在线阅读][下载 2163K] [下载次数：117 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 刘志勇;李洋;刘宇洁;蒋金洋;
针对现有硅酸盐水泥混凝土无法保障高地热–高盐环境下隧道工程长寿命的难题，本工作采用石灰石煅烧黏土水泥体系作为替代材料，并结合压汞法、X射线衍射分析、核磁共振分析、扫描电子显微镜分析和能量散射光谱分析研究高地热作用下石灰石煅烧黏土水泥体系砂浆的微结构演变机理，建立考虑热伤损累积和吸附固化效应的氯离子传输模型，揭示热损伤程度对氯离子的加速效应。结果表明：高地热服役环境导致石灰石煅烧黏土水泥体系的孔隙率增大到45.14%，提高了40.36%；平均孔径增大到115.25 nm，提高了356.25%。与传统硅酸盐水泥体系及粉煤灰、石灰石粉、煅烧黏土等二元体系相比，石灰石煅烧黏土水泥体系砂浆在各温度工况下均展现出优异的抗氯离子传输性能。在105℃高地热环境中，石灰石煅烧黏土水泥体系的总氯离子含量仅为水泥体系的83.9%，自由氯离子含量仅为73.6%，证明石灰石煅烧黏土水泥体系在高地热作用后仍具有显著的抗氯离子侵蚀优势。基于温度梯度和Langmuir非线性吸附机制构建的氯离子传输模型预测结果表明，氯离子浓度随温度升高而显著增大，105℃下距离表面2.5 mm处总氯离子含量较20℃增加了92%，验证了高地热环境对氯离子扩散的促进作用。
2026年02期 v.54;No.443 570-579页 [查看摘要][在线阅读][下载 1206K] [下载次数：86 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 王慕涵;刘程博;王蒙;周向明;王攀;侯东帅;
海洋环境中的硫酸盐侵蚀是导致混凝土基础设施耐久性降低的关键因素之一，其主要通过破坏混凝土中水化硅酸钙(C-S-H)的微观结构，进而影响材料的力学性能。C-S-H作为水泥水化的主要产物，其结构稳定性直接决定了混凝土的整体性能。本研究通过基于半经验量子力学理论的分子动力学模拟和密度泛函理论，系统研究了C-S-H在硫酸盐侵蚀下的脱钙行为及其结构劣化机制。结果表明，SO_4~(2–)通过库仑相互作用与Ca~(2+)形成反应前驱体，并因其强电子定域性促使Ca~(2+)从硅酸盐链中脱离，生成硫酸钙([CaSiO_3]_n+[SO_4~(2–)]_m→[SiO_3~(2–)]_(n–m)+[CaSO_4]_m)。水环境在这一过程中起到了显著的促进作用，Ca~(2+)因其水化层的稳定作用而在水相中更易迁移。此外，Ca~(2+)的脱离导致[SiO_3~(2–)]_(n–m)硅酸盐链上产生强烈的静电斥力，引发化学键伸长，最终导致二氧化硅四面体单元(SiO_3~(2–))之间的Si—O键断裂，形成大量[SiO_3~(2–)]_k短链，显著降低了C-S-H的聚合度。本研究揭示了硫酸盐诱导C-S-H脱钙的微观机制，并表明水环境为这一过程提供了有利条件。基于此，增强C-S-H表面的疏水性被证明是抑制硫酸盐脱钙、提高水泥基材料耐久性的有效策略。研究结果为提升海洋环境中混凝土材料抗硫酸盐侵蚀性能提供了理论依据。
2026年02期 v.54;No.443 580-589页 [查看摘要][在线阅读][下载 1737K] [下载次数：372 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 龚明子;饶先鹏;潘阿馨;许涛;
海洋工程中潮汐区的钢筋混凝土锈蚀劣化较为严重，因此，开展结构寿命预测研究对潮汐区干湿循环下的海工混凝土具有十分重要的意义。通过统计并拟合东南某沿海区域潮汐涨落的干湿循环数据，代入氯离子侵蚀计算模型，结合碳化对氯离子运输的影响，以混凝土中钢筋锈蚀的临界氯离子浓度为寿命预测的边界条件，建立基于碳化与氯离子侵蚀耦合作用的钢筋混凝土寿命预测概率模型，研究不同高度处钢筋混凝土的钢筋锈蚀概率，并与实际工程数据进行对比。结果表明：不同高度的潮汐变化规律属于典型的谐波类型。碳化减小低水胶比混凝土的氯离子扩散系数，但增大高水胶比的氯离子扩散系数。前期碳化对钢筋混凝土耐久性的影响较小，但当碳化穿透保护层后，混凝土耐久性迅速降低。随着高度增加，高水胶比混凝土的预测寿命先增大后减小，低水胶比混凝土的预测寿命先减小后增大再减小。对比实际工程与模型计算的数据结果可知，本模型的计算值与实际钢筋锈蚀概率较为接近，不同高度处的锈蚀概率相对风险系数也与实际工程统计结果较为吻合，模型具有较好的模拟效果。
2026年02期 v.54;No.443 590-601页 [查看摘要][在线阅读][下载 1412K] [下载次数：87 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 邹凯;王立成;
为揭示混凝土裂缝的微生物自修复对Cl~–扩散速度的抑制机制，提出了包含裂缝闭合和Cl~–扩散的多时序耦合数值模拟方法。基于开裂微生物试件格构网络模型，分别建立了裂缝自修复和Cl~–扩散数值模块，并通过裂缝宽度–物质扩散系数关系模型实现了模块间的耦合作用。通过预测宽度为0.4 mm砂浆裂缝的闭合时间验证了模型的可行性。数值模拟结果表明，微生物自修复可显著降低试件中裂缝的渗透性，对Cl~–扩散速度的抑制效果沿裂缝深度呈下降趋势，试件浅层区域(0～0.5 mm)的Cl~–扩散系数可恢复至未开裂时的量值水平；裂缝持续动态扩展会降低微生物的自修复效果，裂缝尖端Cl??浓度由10 d时的0.0062%(质量分数)增至73 d的0.1396%。
2026年02期 v.54;No.443 602-610页 [查看摘要][在线阅读][下载 1215K] [下载次数：276 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 曹杰荣;金鸣;丁庆军;赵海涛;庄智杰;刘加平;
硫酸盐侵蚀会引发混凝土膨胀开裂，进而加速硫酸根离子向内部迁移，最终导致混凝土性能快速劣化。外围钢管能通过其套箍效应有效抑制混凝土的开裂，能够提升混凝土抗硫酸盐侵蚀性能。为探明钢管约束下混凝土中硫酸根离子传输行为，本研究选用普通硅酸盐水泥(高C_3A含量)与抗硫酸盐水泥(低C_3A含量)，开展了不同壁厚钢管约束下混凝土抗硫酸盐侵蚀试验；通过径向膨胀、约束应力、离子传输及孔结分布，系统研究了钢管约束条件下混凝土中硫酸根离子的传输特征与机制。研究结果表明：相比无约束混凝土，钢管套箍效应有效抑制了硫酸盐侵蚀诱发的混凝土膨胀开裂，密实了混凝土基体，并显著降低了硫酸根离子的扩散系数与浓度。钢管提供的约束应力均随水泥中C_3A含量、硫酸盐浓度及钢管壁厚的增加而提高。所建立的钢管约束下基于混凝土时变孔隙率的硫酸根离子扩散模型与试验数据吻合良好。
2026年02期 v.54;No.443 611-622页 [查看摘要][在线阅读][下载 1538K] [下载次数：70 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 陈正;俞嘉敏;王一琛;易超凡;
混凝土结构在氯盐–硫酸盐耦合侵蚀作用下易发生耐久性劣化，其侵蚀过程受到服役环境中温–湿度变化的显著影响。为揭示盐–温–湿复杂条件下的氯离子–硫酸根离子耦合传输机制，建立了考虑温–湿度变化的氯离子–硫酸根离子耦合竞争传输模型，并通过试验验证了模型的可靠性和适用性。结果表明：当温度循环变化的上限值增加时，自由氯离子和总氯离子浓度显著增加，且氯离子–硫酸根离子间竞争交互作用导致的自由氯离子浓度差值[Δc(Cl–F)]和总氯离子浓度差值[Δc(Cl–T)]更为明显；而处于湿度循环时，高湿度上限将促进氯离子扩散，而低湿度环境会削弱离子间竞争交互作用对钙矾石(AFt)和弗里德尔盐(Fs)生成的抑制作用。当环境中侵蚀性离子浓度比c(SO_4~(2–))/c(Cl~-)增大时，氯离子侵蚀深度减小，而竞争交互作用引起的Δc(Cl–F)显著增加；反之，提高氯离子占比会降低硫酸根离子浓度，并强化竞争交互作用对自由硫酸根离子浓度差值[Δc(S–F)]的影响。
2026年02期 v.54;No.443 623-640页 [查看摘要][在线阅读][下载 2064K] [下载次数：124 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 石贺男;李化建;董昊良;李良顺;黄法礼;温家馨;
随着盾构法海底隧道向“超长、深埋、大断面”方向发展，盾构管片混凝土在高水压、强腐蚀环境下的耐久性面临严峻挑战。本文探明了高水压驱动氯离子传输规律，并通过X射线计算机断层成像技术和纳米划痕方法表征了微结构劣化机理。研究了纳米二氧化硅涂层、迁移型阻锈剂和纳米前驱体材料对盾构管片混凝土耐久性的提升作用。结果表明：高水压(1～4 MPa)使表层混凝土自由氯离子含量增加8.3%～29.2%，并导致孔隙结构劣化，平面孔隙率沿深度方向递增，孔隙连通段等效半径和平均长度明显增长，迂曲度降低1.3%～14.4%。高水压同时会降低砂浆和界面过渡区微观韧性，增大界面过渡区厚度。纳米二氧化硅涂层、迁移型阻锈剂和纳米前驱体材料均可有效降低混凝土氯离子扩散系数和毛细吸水率，其中纳米前驱体通过原位生成羧酸钙疏水物质并填充孔隙，使56 d氯离子扩散系数降低39.0%，电通量下降46.0%，耐久性提升效果最为显著。
2026年02期 v.54;No.443 641-652页 [查看摘要][在线阅读][下载 1352K] [下载次数：284 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 杨斌;李悦;林辉;李伟;乔天龙;
针对地下混凝土服役条件复杂、使用寿命难以准确预测的现状，本研究设计了荷载–离子–温度共同作用下的加速试验，揭示了三因素共同作用下混凝土的损伤劣化规律，通过熵权法构建了混凝土损伤度的评价体系，基于信息熵理论客观量化破坏荷载、超声波波速、动弹性模量、回弹值、质量变化等指标对损伤度的贡献，结合4种不同的灰色一阶单变量理论模型通过累加生成与参数优化实现了小样本数据下混凝土寿命的高精度预测。结果表明：荷载–离子–温度共同作用下混凝土损伤指标呈“早期增长、且适度升温后早期性能更优、但升温后劣化提前”的规律；对损伤程度影响从大至小的指标分别是破坏荷载(80%～90%)、动弹性模量(5%～8%)、回弹值(1%～6%)、超声波波速(1%～4%)、质量变化(<1%)；基于精度最高的优化离散灰色模型预测了荷载–离子–温度共同作用下混凝土的服役寿命。
2026年02期 v.54;No.443 653-665页 [查看摘要][在线阅读][下载 1488K] [下载次数：65 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 石松;肖祥文;朱兴吉;刘齐民;
氯离子侵蚀是导致混凝土性能劣化的关键因素之一，其过程涉及复杂的电化学相互作用与传输–反应耦合机制。本工作基于非平衡热力学原理，结合质量守恒和麦克斯韦方程，建立了多离子传输–反应耦合的电化学模型。不同于传统的离子传输模型，该模型充分考虑水化产物与各离子间的溶解沉淀反应，计算域涵盖外界溶液、多相混凝土以及溶液–混凝土界面，可定量描述混凝土表面处各离子浓度的动态变化过程。通过对比试验数据，验证了模型的准确性和可靠性。在此基础上，通过系统的参数分析，探明了扩散系数、骨料粒径、界面过渡区(ITZ)厚度及外加电场等对氯离子传输的影响机制。结果表明：扩散系数和电场对溶液–混凝土体系中的各离子浓度影响显著，而骨料粒径和ITZ厚度的影响相对有限；离子浓度在溶液–混凝土界面处发生突变现象，证实了外界溶液域的作用。研究成果为混凝土结构耐久性设计及性能优化提供理论依据。
2026年02期 v.54;No.443 666-675页 [查看摘要][在线阅读][下载 1413K] [下载次数：33 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 李少飞;魏智强;乔宏霞;赵辛源;葸玲玲;
针对硫酸盐环境下水泥基材料的耐久性问题，采用氧化石墨烯(GO)和乙烯–醋酸乙烯聚合物胶粉(EVA)分别制备了普通水泥砂浆、聚合物水泥砂浆、GO水泥砂浆和GO改性聚合物水泥砂浆，通过硫酸盐–冻融循环试验，测试不同冻融循环次数下试件的相对动弹性模量、质量损失和抗压强度，采用X射线衍射、傅里叶红外光谱、热重、低场核磁共振、扫描电子显微镜对试件微观结构演变规律进行表征。结果表明：用0.03%(质量分数，下同)掺量的GO对4%掺量的EVA进行改性，得到的G3ECM试件抗硫酸盐冻融耐久性能最优。150次冻融循环后G3ECM试件的质量损失率最小，为3.75%，相对动弹性模量最大，为73.95%。冻融循环125次后单掺0.03%GO的G3CM试件抗压强度最大，为68.23 MPa,G3ECM试件次之，为62.5 MPa。GO对水泥水化具有促进作用，EVA对水泥水化具有延迟作用，而且具有一定的引气作用。GO和EVA协同作用下具有细化孔隙、优化微观结构、提升耐久性能的作用。
2026年02期 v.54;No.443 676-688页 [查看摘要][在线阅读][下载 2214K] [下载次数：375 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 董昊良;李化建;杨志强;石贺男;李良顺;温家馨;易忠来;
冻融粉化是无砟轨道等高铁平面结构混凝土在高海拔地区所面临的主要劣化问题之一。本工作研究了不同真空度(0.06、0.08 MPa)与真空时间(1～10 min)对不同含气量(2.0%～6.0%)现浇混凝土表面抗冻性的影响，并结合压汞试验和气动致裂原理揭示其作用机制。结果表明：真空脱水技术能够有效提升平面结构现浇混凝土的表面抗冻性，含气量2.0%、4.0%、6.0%的真空脱水现浇混凝土在单面冻融循环28次后的单位面积剥落物质量较基准组分别降低了5.0%～44.1%、37.8%～82.9%和21.9%～94.6%，且提高含气量能够提升现浇混凝土的真空脱水效率，其原因是真空脱水后现浇混凝土表层强度的提升以及孔隙的改善，且气泡的破裂使连通孔数量增加，从而加速了新拌现浇混凝土内部水分随空气被排出的速率。本工作提出了低气压环境下不同含气量现浇混凝土的“最佳真空制度”，建立了综合考虑混凝土含气量、真空度与真空时间的平面结构现浇混凝土表面抗冻性评价模型。以期为低气压环境下平面结构现浇混凝土的表面抗冻性提升提供参考。
2026年02期 v.54;No.443 689-699页 [查看摘要][在线阅读][下载 1231K] [下载次数：115 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 胡乔松;邹笃建;杨佳智;阙子超;张明;刘铁军;
在全球气候变化背景下，高原等强干燥地区混凝土收缩开裂问题日益复杂。本工作利用气候模拟数据分析了全国温度–湿度–气压的耦合演化特征，在综合分析4662组混凝土收缩试验数据的基础上引入气压对湿度的影响，建立了考虑温度–湿度–气压耦合作用的FIP混凝土结构模型规范2010混凝土收缩修正模型，分析了全国混凝土收缩变形的时空演化特征，并以桥墩混凝土为例模拟研究了其应变–应力–损伤演化过程，形成了收缩开裂损伤风险的空间动态区划图。伴随着未来强干燥地区温度上升和湿度持续下降，混凝土收缩开裂损伤风险明显加剧，预计2050年中国强干燥地区中高风险区域扩大15%以上。
2026年02期 v.54;No.443 700-718页 [查看摘要][在线阅读][下载 2602K] [下载次数：94 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 董昊良;李化建;杨志强;黄法礼;
混凝土结构开裂是高原大温差环境桥墩亟待解决的关键技术难题。本工作提出了一种模拟高原昼夜温差环境的桥墩混凝土开裂试验方法，证实了声发射技术在评估混凝土内部裂缝萌生与损伤演化的可行性，揭示了大温差条件下桥墩混凝土结构的开裂机制。结果表明：大温差环境桥墩混凝土结构呈现3阶段损伤发展规律，即微裂缝(损伤)累积阶段、宏观开裂阶段和裂缝扩展阶段。升、降温使处于第1阶段和第3阶段桥墩混凝土结构的损伤或裂缝进一步累积和发展，而宏观开裂现象多发生于自80～60℃的降温阶段，其原因是降温过程中混凝土表层收缩，但因中部仍保持膨胀状态而产生了更多损伤。同时，声发射监测数据证明，温度循环引起的疲劳拉应力是导致混凝土损伤累积和开裂的主要因素，且在温度循环过程中混凝土内部产生的拉伸裂缝占比超过90%。
2026年02期 v.54;No.443 719-730页 [查看摘要][在线阅读][下载 1586K] [下载次数：148 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 张少辉;王艳;刘西光;牛荻涛;
结晶压力理论在模拟硫酸盐侵蚀混凝土损伤时的精度局限，源于其对10～100 nm孔隙内钙矾石的形成未充分考虑，而该尺度孔隙中钙矾石产生的结晶压力恰是硫酸盐侵蚀破坏的主要成因。本研究针对高地热环境隧道衬砌混凝土温度场与硫酸盐侵蚀单向共同作用，融合结晶压力理论，建立了一种新型“离子传输–化学反应–膨胀–损伤”数值模型，并通过设计的加速劣化实验验证了模型的预测精度。取得的主要结论有：1)发现温度场作用下混凝土中SO_4~(2–)扩散具有明显的分层特征，即SO_4~(2–)扩散系数随深度的增加而逐渐降低，内部SO_4~(2–)扩散系数比表层扩散系数降低了35.9%;2)精确量化了侵蚀过程中混凝土孔隙内侵蚀产物的含量；3)成功计算了纳米级孔隙(10～100 nm)内钙矾石结晶压力。该建模框架为结晶压力理论在混凝土硫酸盐侵蚀数值模拟中的应用提供了路径。
2026年02期 v.54;No.443 731-741页 [查看摘要][在线阅读][下载 1834K] [下载次数：62 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 张跃;王立成;
为研究混凝土中氯离子扩散与锈胀裂缝扩展的耦合过程，建立了一个扩散–力耦合的格子Boltzmann–近场动力学(LB–PD)模型。模型中采用生成–投放方法重建混凝土的细观结构，包括骨料、砂浆及界面过渡区。通过调整扩散–力耦合的格子Boltzmann粒子分布函数的松弛时间和定义多类型的近场动力学(PD)键，实现了氯离子扩散与锈胀裂缝扩展的跨尺度耦合模拟。在此基础上，结合近场动力学微分算子建立了基于应力的PD键断裂准则。为准确表征裂缝形态，引入Zhang–Suen细化算法提取锈胀裂缝骨架，并据此定量评估内部裂缝的长度与宽度。最后，采用该模型模拟了顶部带有1根及3根钢筋的混凝土保护层的锈胀开裂过程。模拟结果表明，该模型可有效捕捉多尺度锈胀裂缝的演化特征；骨料的存在不仅阻碍裂缝扩展，还延缓氯离子的渗透，从而减轻钢筋锈蚀程度并抑制裂缝萌生。
2026年02期 v.54;No.443 742-753页 [查看摘要][在线阅读][下载 1405K] [下载次数：89 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 荣华;耿岩;陶钧;周欣竹;郑建军;
在核电厂运行过程中，硼酸溶液因意外发生泄漏并腐蚀混凝土结构，导致其宏观力学性能退化，深入研究该退化机理与规律对于准确评估核电站结构长期安全性与服役寿命具有至关重要的工程现实意义。采用试验测试与理论分析相结合的方法，系统研究了硼酸腐蚀环境下混凝土微观结构与宏观性能的退化。通过开展超声波速、质量损失率、轴心抗压强度损失率和劈裂抗拉强度损失率试验，获取了混凝土在硼酸环境下的性能演化数据。基于试验结果，定量分析了浸泡时间、硼酸浓度、温度和水胶比对混凝土性能退化的影响，并深入探讨了硼酸浓度、温度和水胶比之间的耦合效应。研究结果表明：随着硼酸浓度增加、温度升高以及水胶比增大，混凝土微观结构劣化程度加剧，宏观性能指标呈现加速下降趋势。基于试验数据，建立了混凝土质量损失率、轴心抗压强度损失率和劈裂抗拉强度损失率的预测模型，并应用这些模型对硼酸腐蚀环境下混凝土结构的使用寿命进行了评估。研究成果可为核电厂混凝土结构的耐久性评估提供理论依据和技术参考。
2026年02期 v.54;No.443 754-767页 [查看摘要][在线阅读][下载 1861K] [下载次数：41 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 高志浩;王振地;王玲;
现行单面盐冻试验中，混凝土试件处于自由形变状态，这与混凝土的实际服役状态不符，因此混凝土抗冻性研究有必要考虑实际服役中的约束作用。本工作研究约束作用对单面盐冻混凝土孔结构损伤及微裂纹萌生与扩展的影响及机理。利用改进数字图像处理方法，实现了水灰比0.60的约束态和自由态混凝土在单面盐冻作用下孔结构与微裂纹的单独分析。每8次单面盐冻循环测试混凝土的孔结构和微裂纹，计算获得最可几孔径(d_M)、平均孔径(■)、孔径分布标准偏差(d_σ)、劣化孔数量占比(P_(dam))、微裂纹平均长度(L_(mean))和微裂纹平均宽度(W_(mean))；实时监测32次盐冻循环过程中混凝土应变，计算获得残余应变(S_n)。结果表明约束态混凝土的d_M、■、d_σ、P_(dam)、L_(mean)和S_n分别比自由态混凝土少11%、10%、5%、7%、7%、30%；通过计算孔均微裂纹数量和长度发现，与自由态混凝土相比，约束态混凝土内微裂纹更倾向于扩展宽度而非萌生新的微裂纹。灰色关联度显示，约束作用通过限制盐冻混凝土的孔径扩张，抑制微裂纹萌生，从而减少了盐冻作用诱导的残余应变。
2026年02期 v.54;No.443 768-780页 [查看摘要][在线阅读][下载 1187K] [下载次数：63 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 马刚;龙广成;谢友均;唐卓;王力兴;王海旭;
高原复杂环境下铁路桥梁梁体混凝土材料的徐变控制面临严峻挑战，通过开展为期1 a的高原现场原位试验，掌握了不同配合比和养护条件下缩尺梁混凝土收缩徐变与其挠度发展规律。结合B4模型与高原环境特征参数，建立了湿–热–力多场耦合作用下缩尺梁混凝土长期变形数值模拟程序，并通过试验结果验证了模拟结果的可靠性。结果表明：掺入以硅灰–硫酸钙晶须为主要成分的密实改性材料(质量分数3%)和减缩剂(质量分数0.5%)制备的蒸汽养护混凝土能够有效降低高原复杂环境下缩尺梁混凝土收缩徐变及其挠度变形；高原复杂环境会导致缩尺梁混凝土内部产生温–湿度梯度，加剧梁纵向截面上应力重分布，导致混凝土收缩徐变增大。研究结果可为高原环境下铁路梁体混凝土长期变形分析和线形控制提供参考。
2026年02期 v.54;No.443 781-792页 [查看摘要][在线阅读][下载 1694K] [下载次数：158 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 潘磊;傅宇方;王元丰;
冻融是寒区混凝土结构耐久性失效的主要诱因之一，而传统冻融性能预测方法存在效率低、精度不足等问题。针对现代混凝土结构对冻融耐久性预测需求，本工作提出了一种融合最大信息系数(MIC)、特征选择、智能优化算法和机器学习算法的智能预测方法体系。通过收集537组实验数据，构建了包含水泥用量、冻融循环次数等14个输入变量的数据库，运用MIC和Lasso回归算法实现特征选择。采用贝叶斯优化算法对随机森林、支持向量回归和极端梯度提升算法的超参数进行优化，分别建立粉煤灰混凝土质量损失率和相对动弹性模量的预测模型，并采用Shapley加法解释法和部分依赖图法，确定关键参数的贡献度与非线性效应。结果显示：1)采用特征选择方法可以有效提升模型的预测效果；2)极端梯度算法建立的预测模型具有最优预测精度和泛化能力，其决定系数R~2值分别达0.9224和0.9127;3)获取了特征重要性和相关性分析结果，可为寒区粉煤灰混凝土配合比设计提供组分优化参考。
2026年02期 v.54;No.443 793-810页 [查看摘要][在线阅读][下载 1977K] [下载次数：225 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ]