從“能流動”到“精準控制”：東南大學團隊系統梳理超高性能混凝土流變調控新路徑

　　近日，東南大學材料科學與工程學院教授滕樂、劉加平團隊聯合美國密蘇里科技大學Kamal H. Khayat，面向自密實、泵送、噴射和3D打印等先進建造方法需求，系統分析了超高性能混凝土（UHPC）“如何順利施工、如何穩定成型、如何精準調控”等關鍵問題。相關研究成果發表于中國工程院院刊Engineering。

　　該成果從微觀結構出發，構建了貫通“材料組成—顆粒作用—流變參數—施工性能”的系統分析框架。研究將固相體積分數、顆粒堆積密度、顆粒表面間距及早齡期水化等因素，與屈服應力、黏度、觸變性和結構構建過程相聯系，并深入辨析預剪切、塞流、顆粒遷移等測試誤差以及不同流變模型的適用邊界，為UHPC流變參數的準確測量和科學解讀提供了統一思路。

　　此外，該成果進一步形成了面向工程應用的流變調控“工具箱”：通過優化顆粒粒徑分布，合理選擇輔助膠凝材料、細骨料和纖維，并協同設計聚羧酸減水劑與黏度調節劑的分子結構，可在低水膠比條件下兼顧材料的流動性、穩定性與可建造性。研究指出，隨著水膠比降低，UHPC流變參數最高可增加約100倍；通過優化顆粒級配并合理選擇減水劑，可將這一增幅控制在10倍以內，為配合比設計由經驗試配走向定量調控提供了重要依據。

　　相關成果具有鮮明的工程應用價值：在自密實UHPC中，合理調控黏度可改善鋼纖維的分散與定向，提高構件抗拉、抗彎及裂縫橋聯能力；在橋面薄層修復和噴射施工中，可實現材料“泵送時低阻、施工后不流掛”；在3D打印中，則有望協調“輸送擠出時易流動、成型后快速承載”的矛盾需求。

　　此外，該研究還回顧了磁場、電場和溫度響應材料，以及物理信息神經網絡等前沿技術，為UHPC實時化、智能化流變控制開辟了新空間。

　　面向“雙碳”目標和基礎設施更新需求，該研究提出進一步發展低熟料膠凝體系、機制砂、再生砂和再生纖維，重點揭示其與化學外加劑、早齡期水化及微觀結構演化之間的作用機制。相關研究有望減少水泥熟料消耗和天然資源開采，提升工程建造效率與修復質量，延長重大基礎設施服役壽命，為綠色建材、智能建造和城市更新提供有力科技支撐。