1、材料导报 Materials Reports ISSN 1005-023X,CN 50-1078/TB 材料导报网络首发论文材料导报网络首发论文 题目：高延性地质聚合物复合材料性能及微结构研究进展 作者：吕邦成，郭丽萍，丁聪，吴建东，曹园章，陈波 网络首发日期：2023-01-18 引用格式：吕邦成，郭丽萍，丁聪，吴建东，曹园章，陈波高延性地质聚合物复合材料性能及微结构研究进展J/OL材料导报.https:/ 网络首发网络首发：在编辑部工作流程中，稿件从录用到出版要经历录用定稿、排版定稿、整期汇编定稿等阶段。录用定稿指内容已经确定，且通过同行评议、主编终审同意刊用的稿件。排版定稿指录用定稿按照
2、期刊特定版式（包括网络呈现版式）排版后的稿件，可暂不确定出版年、卷、期和页码。整期汇编定稿指出版年、卷、期、页码均已确定的印刷或数字出版的整期汇编稿件。录用定稿网络首发稿件内容必须符合出版管理条例和期刊出版管理规定的有关规定；学术研究成果具有创新性、科学性和先进性，符合编辑部对刊文的录用要求，不存在学术不端行为及其他侵权行为；稿件内容应基本符合国家有关书刊编辑、出版的技术标准，正确使用和统一规范语言文字、符号、数字、外文字母、法定计量单位及地图标注等。为确保录用定稿网络首发的严肃性，录用定稿一经发布，不得修改论文题目、作者、机构名称和学术内容，只可基于编辑规范进行少量文字的修改。出版确认出版确
3、认：纸质期刊编辑部通过与中国学术期刊（光盘版）电子杂志社有限公司签约，在中国学术期刊（网络版）出版传播平台上创办与纸质期刊内容一致的网络版，以单篇或整期出版形式，在印刷出版之前刊发论文的录用定稿、排版定稿、整期汇编定稿。因为中国学术期刊（网络版）是国家新闻出版广电总局批准的网络连续型出版物（ISSN 2096-4188，CN 11-6037/Z），所以签约期刊的网络版上网络首发论文视为正式出版。材料导报,2023,37(10):21060226 DOI:10.11896/cldb.21060226 http:/www.mater- 高延性地质聚合物复合材料性能及微结构研究进展高延性地质聚合物复
4、合材料性能及微结构研究进展 吕邦成1,郭丽萍1,2,3,丁聪1,吴建东1,曹园章1，陈波4 1 东南大学材料科学与工程学院，南京 211189 2 江苏省土木工程材料重点实验室，南京 211189 3 江苏省先进土木工程材料协同创新中心，南京 211189 4 南京水利科学研究院水文资源与水利工程科学国家重点实验室，南京 210029 摘要：摘要：基于桥联法则理论、经微观力学设计而成的高延性水泥基复合材料(HDCC)，以其拉伸荷载下具有的多缝开裂和应变硬化性能而优于普通混凝土，然则其发展仍制约于制备高成本及碳排放。近十年来，绿色经济性地质聚合物/碱激发材料与纤维复合增韧的高延性复合材料(HDG
5、C)得到研究与发展。本文在概述地质聚合物/碱激发材料反应机理及HDCC 材料设计理论的基础上，主要综述了 HDGC 基本性能与微结构的已有最新研究进展。研究表明，制备 HDGC 具有可行性且表现出高延性复合材料所具备的力学响应特点，包括压缩、拉伸应变硬化、界面微观力学、弯曲、抗冲击性能等。然而，受材料组成复杂等因素影响，HDGC 力学和微结构依赖于地质聚合物/碱激发材料基体化学性质的改变。HDGC 同时具有更小的裂缝宽度而利于材料自修复、较大收缩值以及可能的潜在良好耐久性。此外，基于有限研究，对比了 HDGC 与 HDCC 的相似与差异，以期更好地了解地质聚合物/碱激发材料被用作 HDCC 替
6、代品时应注意的条件。最后进一步对存在问题和研究方向做出了总结与展望。关键词：关键词：高延性 地质聚合物 碱激发 应变硬化 微结构 中图分类号：中图分类号：TU528 文献标识码：文献标识码：A 引用格式引用格式：吕邦成,郭丽萍,丁聪,吴建东,曹园章，陈波.高延性地质聚合物复合材料性能及微结构研究进展 J.材料导报,2023,37(10):21060226.A Review on Performance and Microstructure of High Ductility Geopolymer Composites L Bangcheng1,Guo Liping1,2,3,Ding Cong
7、1,Wu Jiandong1,Cao Yuanzhang1,Chen Bo4 1 School of Materials Science and Engineering,Southeast University,Nanjing 211189 基金项目：国家自然科学基金面上项目（编号 52178191,51778133）；国家重点研发计划资助项目（973 计划）（2015CB655102）This work was financially supported by the National Natural Science Foundation of China(Grant No.52178191
8、 and 51778133),the China Ministry of Science and Technology(973 Program,2015CB655102) 网络首发时间：2023-01-18 14:29:33网络首发地址：https:/ DOI:10.11896/cldb.21060226 http:/www.mater- 2 Jiangsu Key Laboratory of Construction Materials,Nanjing 211189 3 Collaborative Innovation Center for Advanced Civil Engineerin
9、g Materials,Nanjing 211189 4 State Key Laboratory of Hydrology-Water Resources and Hydraulic Engineering,Nanjing Hydraulic Research Institute,Nanjing 210029 Abstract:High ductility cement-based composites(HDCC),based on the bridge principal theory and designed by micromechanics,are superior to ordin
10、ary concrete due to their multiple cracking and strain hardening properties under tensile load,but their development is still limited by high production costs and carbon emissions.In the past decade,green and economical high ductility composites(HDGC)reinforced by geopolymer/alkali activated materia
11、ls and fiber have been researched and developed.On the basis of summarizing the reaction mechanism of geopolymer/alkali activated materials and the design theory of HDCC materials,this paper mainly reviews the recent advances in the basic properties and microstructure of HDGC.The results show that t
12、he preparation of HDGC is feasible and exhibits mechanical response characteristics of high ductility composites,including compression,tensile strain hardening,interface micromechanics,bending,impact resistance,etc.However,the mechanics and microstructure of HDGC depend on changes in the chemical pr
13、operties of the geopolymer/alkali activated material matrix due to the complex composition of the material.HDGC also has smaller crack widths that facilitate material self-healing,larger shrinkage values,and potentially good durability.In addition,based on limited studies,the similarities and differ
14、ences between HDGC and HDCC were compared in order to better understand the conditions that should be paid attention to when geopolymer/alkali activated materials are used as HDCC substitutes.Finally,the existing problems and research direction are summarized and prospected.Key words:High ductility;
15、Geopolymer;Alkali activated;Strain hardening;Microstructure 1 引言引言 水泥砂浆及混凝土固有低抗拉强度（约为抗压强度的 10%）而表现出较大脆性。多项研究中，纤维增韧复合技术可有效改善混凝土韧性差、开裂敏感等缺陷。1990 年代初，Li 等1-4采用短切合成纤维开发出可经设计的水泥基复合材料(Engineered cementitious composite,ECC)，该材料经微观力学设计而具备应变硬化、多缝开裂及高延性特征，其亦可称为高延性水泥基复合材料(High Ductility Cementitious Composite,
16、HDCC)5。纤维有利于混凝土抵抗开裂6,7，相比之下，传统纤维混凝土的拉伸应变一般小于 0.5%8；聚乙烯PE纤维增强HDCC具有高达5%的拉伸应变能力3,4，约高于普通混凝土200500倍3,4,9。基于其优良性能，HDCC 已逐步应用于无缝桥面板、大坝开裂修补、隧道衬砌、文物修材料导报,2023,37(10):21060226 DOI:10.11896/cldb.21060226 http:/www.mater- 复等工程10。然而，当前全球水泥消耗量巨大，且伴有日益严重温室气体排放；而 HDCC 水泥用量约 2-3 倍高于普通混凝土(OPC)11。与此同时，地质聚合物(Geopolymer)或碱激发材料可消纳工业副产品、且具有高强、耐腐蚀、低 CO2排放等特点。追求于绿色可持续化发展，高延性地质聚合物/碱激发材料(High ductility geopolymer composite,HDGC)得以出现。研究表明，HDGC 显示出与 HDCC 类似的力学特性12,13，如 Li 等14制备出具有 5.5 MPa 拉伸强度、8.5%拉伸应变以及抗压强度超过 50 MPa 的 HD
