当基础建设对建材提出“更高强度、更优性能、更可持续”的刚性需求，传统水泥混凝土“强度有限、功能单一、能耗较高”的瓶颈日益凸显。从跨海大桥的抗腐蚀难题到超高层建筑的性能挑战，行业呼唤材料革命。我们团队以UHPC（超高性能混凝土）、混凝土外加剂为突破口，走出了一条“技术研发、场景验证、产业转化”的创新之路，让传统混凝土在水泥混凝土基超材料的赋能下实现脱胎换骨的蜕变。

一、痛点倒逼：从行业困境到创新靶点

传统水泥混凝土及配套材料在工程应用中面临的核心痛点，成为水泥混凝土基超材料研发的精准靶点，传统混凝土在跨海大桥、超高层建筑等高标准场景中，易出现开裂、腐蚀、耐久性不足等问题。部分沿海地区桥梁因抗侵蚀能力不足，建成后不久便出现结构病害，维修成本高昂。针对这一技术难题，推动我们以UHPC研发突破传统材料性能边界。

传统混凝土外加剂存在功能单一、环保性欠缺、与新型混凝土体系适配性差等问题，难以满足UHPC等高性能材料的制备需求，既制约了主体材料性能发挥，也不符合“双碳”目标下的绿色施工要求，亟需多功能、环保型的新型外加剂解决方案。

二、技术攻坚：两类核心材料的突破路径

针对行业痛点，我们组建跨学科研发团队，从配方优化、工艺革新入手，实现两大核心材料的技术突破：

UHPC：极致性能的配方革命

摒弃传统混凝土简单配比，引入超细活性粉末、纤维材料、高效外加剂，构建“致密化 + 增强改性”复合体系。选用粒径0.15—4.75mm的石英砂，通过颗粒级配，采用“连续级配+间断级配”复合设计，使骨料堆积密实度提升至0.78（传统混凝土骨料堆积密实度仅0.65）。以 P・Ⅱ52.5R 硅酸盐水泥为基础，复配50%超细硅灰（比表面积≥20000m²/kg）、15%偏高岭土，利用正交试验设计方案，对水泥、硅灰、偏高岭土、石英砂的比例进行优化，最终确定最优配比。选用直径0.15mm、长度12mm的镀铜微钢纤维，掺量为体积分数2%，通过高速搅拌机，均匀分散纤维，优化骨料级配与胶凝材料比例，研发出兼具超高强度与高韧性的UHPC，在致密性、抗侵蚀性等关键性能上实现质的飞跃，适配高要求工程长期使用需求。

混凝土外加剂：多功能适配创新

突破传统外加剂功能单一、适配性差的瓶颈，聚焦“环保化+多功能集成”研发方向。通过复合改性技术，研发环保型配方降低碳排放；优化分子结构设计，提升与UHPC等新型混凝土的兼容性，在保障施工流动性的同时，进一步强化材料耐久性与力学性能，实现“助剂赋能主体”的协同效应。

三、产业转化：从实验室到工程现场的落地实践

技术突破的最终价值，在于产业应用的规模化落地。我们构建“产学研用”协同体系，打通全链条转化路径。

创新型协同育人：构建人才培养生态

打破高校、企业、科研机构壁垒，打造“理论教学+实战锤炼+行业适配”三维育人模式。依托校企联合实训基地，让学生深度参与UHPC及混凝土外加剂的配方调试、工艺优化、产品检测全流程，锤炼实操能力，为行业输送复合型创新人才。

标准制定：构建行业应用规范

牵头编制UHPC及混凝土外加剂相关团体标准，明确材料性能要求、施工适配要点、质量验收流程；参与国家标准编制，将实践经验融入行业规范，推动行业从技术创新走向标准化发展，降低应用门槛。

四、价值延伸：传统建材行业的转型升级启示

从传统混凝土到水泥混凝土基超材料的转变，为传统建材行业转型升级提供三大启示：

1.痛点导向：创新始于精准回应需求

UHPC 与混凝土外加剂的研发均以行业核心痛点为起点，实现“问题—需求—创新”正向循环。传统建材企业转型需聚焦工程实际矛盾，让技术创新与市场需求深度绑定。

2.跨界融合：突破源于多学科协同

两类材料的成功研发，离不开材料科学、结构工程、化工合成技术等多学科交叉。行业需打破壁垒，借鉴跨领域技术成果，为材料革新注入新动能。

3.产学研用：落地在于全链条赋能

技术转化需企业、高校、科研机构、工程单位协同发力——高校提供基础研究与人才储备，科研机构攻克关键技术，企业实现规模化生产，工程单位完成场景验证，为产业升级提供双重保障。

未来，我们将持续深耕UHPC与混凝土外加剂协同创新，探索更高效、环保、智能的材料解决方案，让传统混凝土在技术驱动下不断突破边界，为基础设施高质量发展提供强大支撑。

材料科学与工程学院

2025年12月12号

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