北京
混凝土材料体系日益多元化，如何构建适用于多种混凝土材料的统一调控理论，成为行业面临的重要基础难题。各类混凝土中普遍存在的界面过渡区（ITZ），是影响其性能的关键区域，也为建立统一理论提供了理想切入点。再生混凝土（RAC）中存在的多重界面过渡区（MITZ，图1），在微观结构、空间形态与形成机制上，比原生混凝土（NAC）中的单类ITZ更为复杂，也因此成为构建统一理论的主要挑战。鉴于力学性能在混凝土综合性能中的核心地位，该理论可进一步凝练为再生混凝土界面力学理论。
图1 原生混凝土和再生混凝土的界面过渡区示意图
广西大学校长、同济大学绿色建造研究中心主任肖建庄教授，联合同济大学肖绪文院士、东南大学刘加平院士、加州大学洛杉矶分校朱建文教授等国内外知名学者，系统评述了MITZ的特征、性能、形成机制及表征与改性技术。研究发现，MITZ对RAC具有“双重效应”：对力学与耐久性能往往产生负面影响，但对某些特定功能性能却可能发挥积极作用。
在此基础上，研究团队提出了“再生混凝土界面力学理论”的框架，建议以RAC中的MITZ为研究对象，建立具有普适性的再生混凝土界面力学，以推动水泥基材料领域的创新发展。研究特别强调，该理论的建立应以数学模型化为目标，并需系统克服三大基本问题：各向异性、多尺度特性和时变特性（图2）。
图2 再生混凝土界面力学理论框架示意图
首先，各向异性源于ITZ空间形态复杂，且隐藏在骨料与砂浆之间，难以直接观测。为此，研究提出可设计规则骨料使ITZ形态标准化，并发展骨料-砂浆拆解技术，实现三轴面的直接测试，从而突破实验瓶颈。其次，多尺度特性指ITZ的力学行为受分子、微观到细观多尺度因素的共同影响，需建立跨尺度的数学模型。尺度间的关联可融合大数据与机器学习，实现跨尺度力学行为的精准预测。最后，时变特性反映了ITZ随时间的演化。为揭示其规律，研究建议构建“多时段‑多参数”协同分析框架：实验上发展原位监测技术追踪演化轨迹；模拟中引入老化与损伤状态变量；理论上建立含时间因子的性能预测模型，从而系统把握界面行为的动态过程。
本文在梳理MITZ研究现状的基础上，首次提出了“再生混凝土界面力学”的理论框架，凝练了三大基本科学问题，并针对各问题的研究难点提出了可行的技术路径。该工作不仅为多重界面研究提供了新思路，也为实现多类混凝土材料的设计与性能调控奠定了科学基础，有助于推动材料与结构一体化的进一步发展。
文章信息
肖建庄*, 俞才华, 魏亚, 刘清风, 侯东帅, 冯攀, 李龙, 朱建文, 刘加平, 肖绪文. 面向多重界面过渡区的再生混凝土界面力学理论探索. 科学通报, 2026, 71: 3465–3481. DOI: 10.1360/CSB-2025-5872.
https://www.sciengine.com/CSB/doi/10.1360/CSB-2025-5872
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