混凝土顶刊Cement Concrete Res. 近期文献速览(二)

文献速览1

巴西学者采用统计混合物设计法,揭示水泥早期水化最关键影响因素,为水泥性能预测与优化提供新思路

题目

The role of clinker mineralogy in cement properties: An analysis using statistical mixture design

基于统计混合物设计法分析水泥熟料矿物组成对性能的影响

摘要

本文采用统计混合物设计法评估了水泥熟料组成与矿物学特征对其早期水化过程及强度发展的影响。具体而言,采用6种具有不同矿物学特征的工业熟料制备21组混合物样本;通过等温量热法、X射线衍射与热重分析表征样本水化过程,并于1d和28d龄期测定其抗压强度。结果表明:碱含量是72h内水泥水化累积放热量的最关键因素。值得注意的是,总体相含量与早期强度之间未观察到明确相关性,这表明仅凭矿物组成无法可靠预测水泥性能。上述结果揭示了水泥水化机理的复杂性,并凸显了控制熟料化学与矿物学特性的重要性。此外,统计混合物设计法被证明是研究水泥水化与强度发展过程的多变量相互作用关系的有效工具。

文献链接:

https:///10.1016/j.cemconres.2025.108102

文献速览2

同济大学蒋正武教授课题组阐明硅灰与超细粉煤灰协同调控C-(A)-S-H凝胶纳米力学性能机制,提升超高性能纤维增强混凝土韧性

题目

Multi-scale mechanical behaviors of ultra-high performance fiber-reinforced concrete influenced by ultra-fine mineral additives: A hierarchical perspective on toughness gain modulation

超细矿物掺合料对超高性能纤维增强混凝土多尺度力学行为的影响:韧性增益调控的层次化视角

摘要

通过优化基本单元(如纳米结构)来提升超高性能纤维增强混凝土(UHPFRC)的韧性仍面临挑战。本文以硅灰(SF)和超细粉煤灰(UFFA)作为超细矿物掺合料,研究了UHPFRC在四点弯曲荷载下的多尺度力学行为。SF与UFFA可促进形成高硅钙比和高铝钙比的C-(A)-S-H凝胶,从而改变水泥基体与纤维-基体界面的结构特性。在纳米尺度上,SF通过增强内聚力提高C-(A)-S-H的弹性模量,而UFFA则提升其摩擦系数。尽管两种掺合料均因降低本征模量而使C-(A)-S-H硬度下降,但其协同作用可提升C-(A)-S-H整体刚度。在微/宏观尺度上,水泥基体刚度与纤维-基体界面的模量主导纤维脱粘前的应变硬化行为,而界面的刚度与摩擦系数则控制纤维拔出过程中的应变软化行为。这些发现揭示了UHPFRC韧性调控的层级化路径。

文献链接:

https:///10.1016/j.cemconres.2025.108099

文献速览3

西安建筑科技大学刘超等学者揭示3D打印再生骨料混凝土抗冻性非线性劣化机理,为耐久性设计提供理论依据

题目

3D printed concrete with recycled coarse aggregate: Freeze–thaw resistance assessment and damage mechanisms

3D打印再生粗骨料混凝土:抗冻融性能评估及损伤机理

摘要

3D打印混凝土因其独特孔隙结构,在冻融环境下存在显著耐久性问题,限制了其在寒冷地区的应用。本文系统评估了不同再生粗骨料取代率(0%、50%和100%)下3D打印再生骨料混凝土的抗冻性能,并揭示了冻融循环引发的损伤机理。结果表明:3D打印再生骨料混凝土的抗冻性显著低于普通混凝土,且随着再生粗骨料取代率增加呈非线性劣化趋势。3D打印混凝土内部的椭球形孔隙促进了冰晶形成,加速了裂纹萌生与扩展。损伤源于再生骨料及双重界面过渡区的多孔旧砂浆,而最终的破坏则由再生骨料与打印结构共同形成的多界面与孔隙缺陷系统主导。研究成果为寒冷地区3D打印混凝土结构的耐久性设计提供了理论依据。

文献链接:

https:///10.1016/j.cemconres.2025.108095

文献速览4

加拿大学者证实平方根定律预测模型在水泥基材料微观结构稳定时具有更高准确性,为耐久性评估提供可靠依据

题目

Square-root law prediction of chloride penetration rates in stabilized cement pastes

稳定化水泥净浆氯离子渗透速率的平方根定律预测

摘要

水泥基体系中氯离子渗透速率反映其抵抗氯离子侵蚀的能力。评估该性能需通过扩散或迁移试验,或基于模型确定扩散系数。渗透深度演变可用于预测水泥基体系的耐久性,因其与时间平方根呈线性关系(即平方根定律)。然而,鉴于该定律假设条件较多,其在预测未来渗透深度时的适用性与方法尚不明确。本文研究了该规律对7种胶凝材料中的适用性(不包括玻璃粉),并发现该规律可用于监测试样性能稳定前的渗透深度变化。此外,当微观结构和表面含量稳定时,预测未来渗透深度更为准确。

文献链接:

https:///10.1016/j.cemconres.2025.108101

文献速览5

香港理工大学蒋毅、申培亮、潘智生等学者揭示铝硅比对铝硅凝胶火山灰反应活性影响,为固废基高活性胶凝材料的设计提供依据

题目

Effect of Al/Si ratio on the reactivity of waste- and two-step carbonation-derived alumina-silica gel

铝硅比对废渣和两步碳化法制备的铝硅凝胶反应活性的影响

摘要

铝硅酸盐凝胶是一种高活性火山灰材料,源自含钙与铝硅酸盐固废的碳化反应。铝硅酸盐凝胶的微观结构和反应活性主要受铝硅比影响,而该比值又取决于原料初始组成。本文通过两步碳化法合成了一系列铝硅比为0.01~0.91的铝硅凝胶,旨在揭示其火山灰反应活性的差异。研究结果表明:铝硅凝胶的火山灰活性及反应路径受化学组成、铝硅单键微观结构及衍生物物理性质调控。当铝硅比为0.01时,凝胶具有最高孔隙率与比表面积,且粒径最小。该凝胶在1d内基本完成反应,快速形成C-S-H,并在与Ca(OH)2反应过程中释放出764.9 J/g的累积放热量,为所有样品中最高。随着铝硅比增至0.35,凝胶反应速率减缓,并出现两个低强放热峰(1.7和0.6 mW/g),分别与C-A-S-H和硅钙石的生成有关。尽管凝胶的组成和物理性质相似,其解聚与反应速率仍存在差异。这源于钠离子的掺入在铝四面体取代部分硅四面体时起到平衡离子的作用。特别对于铝硅比高达0.91的凝胶,丰富的钠离子显著加速了解聚,导致12~60h期间累计放热量骤增(218.2 J/g),主要产物为硅钙石。

文献链接:

https:///10.1016/j.cemconres.2025.108131

本期编者简介

翻译:

王相秩         硕士生          台州学院

校核:

徐敏杰         硕士生          吉林建筑大学

排版

王晓雨         硕士生          湖北工业大学

本期学术指导

何海杰         副教授          台州学院

王宝民         教   授          大连理工大学