统计和分析了2024年度国家自然科学基金委员会工程与材料科学部无机非金属材料学科（E02）科学基金项目情况，并以重点项目等为例介绍了学科对基金项目的过程管理情况；详细阐述了学科本年度深化落实科学基金改革任务的代表性举措与实施成效，并介绍了2025年学科优先资助领域、重点资助方向以及对未来工作的思考。

尾矿砂力学性质差，重金属含量高，故其治理需要兼顾力学性能的提升和重金属的固定，实际工程中还需考虑成本及适用性。设计并优化尾矿砂原位激发方案，筛选富集本土微生物中的产脲酶菌固化尾矿砂，通过一系列试验评价比较本土产脲酶菌和巴氏芽孢杆菌固化尾矿砂效果及经济环境效益。结果表明：相同固化轮次下，本土产脲酶菌具有更强的重金属固定能力和更好的固化深度和均匀性。本土产脲酶菌固化15轮与巴氏芽孢杆菌固化10轮的尾矿砂力学性能相当，同时成本下降2/3。原位激发诱导碳酸钙沉淀填充了砂颗粒间的孔隙，并将可交换态的重金属转变为金属碳酸盐沉淀、金属-碳酸钙共沉淀或被铁、铝氧化物吸附，在提升力学性能的同时实现了原位固定尾矿砂中重金属。原位激发产脲酶微生物固化尾矿砂改善了砂土肥力，有利于矿山植被修复，具有良好的工程适用性和经济环境效益。

二氧化铈（CeO₂）材料因其独特的光、磁、电性能而备受关注，尤其在光催化降解环境污染物方面展现出了高效、无毒、低成本的显著优势。以硝酸铈和硝酸钐为原料，采用无模板一步水热法成功制备了具有类扫帚状形貌的钐离子掺杂二氧化铈（Sm-CeO₂）光催化剂，详细研究了不同掺杂浓度对其光催化性能的影响，同时确定了最佳掺杂比为Ce/Sm摩尔比= 1.00∶0.15（0.15-SC）。紫外-可见吸收光谱表明Sm掺杂后的样品与未掺杂CeO₂相比带隙值（E_g）明显减小，最佳掺杂比时0.15-SC样品的E_g最小仅为2.88 eV。以环境污染物双酚A（BPA）为降解实验的模型，发现Sm掺杂后的CeO₂样品光催化降解效率均有一定程度的提升，且0.15-SC样品降解效率最高达99.83%，是未掺杂CeO₂（28.31%）的3.52倍。活性物质的猝灭实验可以判断出，羟基自由基（·OH）和空穴（h⁺）在0.15-SC样品光催化降解BPA过程中起到很大的作用。且在4次的性能循环性实验后，0.15-SC样品仍保持89.53%的降解率，表明其可循环利用性良好。本工作中钐离子掺杂后二氧化铈材料展现出较高的光催化净化环境污染物活性，充分证实了离子掺杂是一种有效提高光催化性能的方法，可为以后同类金属氧化物材料设计离子掺杂体系提供有效的思路。

在节能环保的大背景下，构建具有多功能应用的荧光粉已成为迫在眉睫的挑战。采用高温固相法制备了系列能够被近紫外光有效激发的CaNaLaZn₃（TeO₆）₂：xEu³⁺红色荧光粉。利用［Na⁺-La³⁺］离子对取代［Ca²⁺-Ca²⁺］的化学单元共取代策略，将CaNaLaZn₃（TeO₆）₂基质中Eu³⁺的最佳掺杂浓度有效提高至15%（摩尔分数），最佳样品CaNaLaZn₃（TeO₆）₂：0.15Eu³⁺的发光强度提升至取代前Ca₃Zn₃（TeO₆）₂：0.12Eu³⁺样品的1.908倍，且为商用Y₂O₃：Eu³⁺发光强度的1.135倍，该样品的色纯度为99.78%，色坐标为（0.649 2，0.350 4），更接近理想红光点（0.670，0.330），证实了化学单元共取代策略能够有效调控样品的发光性能。变温荧光光谱测试表明，该荧光粉具有良好的颜色稳定性，420 K时，其色度偏移仅为0.008 52。所封装的白光LED色坐标为（0.314 9，0.325 0），显色指数R_a为87.3，该器件在50 mA电流下连续工作100 min，仍能保持良好的性能；所制得的CaNaLaZn₃（TeO₆）₂：0.15Eu³⁺/聚二甲基硅氧烷柔性薄膜具有良好的发光性能，适合用于柔性显示技术。

地质聚合物在重金属污水处理领域具有极高的应用潜力，以高炉渣为原料制备地质聚合物吸附材料，研究其对Zn²⁺的吸附/解吸机制和性能，可达到“以废治废”的目的。结果表明：高炉渣基地质聚合物对Zn²⁺的吸附量随溶液初始浓度的增大而增加，当Zn²⁺溶液初始浓度为200 mg/L时，平衡吸附率和吸附量分别为98.07%和196.14 mg/g。吸附动力学研究表明高炉渣基地质聚合物吸附Zn²⁺的过程符合准二级动力学模型和Langmuir模型，属于化学单层吸附。高炉渣基地质聚合物对Zn²⁺的吸附以离子交换为主，故利用含高水化能H⁺的硝酸进行解吸更易脱去Zn²⁺而实现循环吸附。硝酸对负载Zn²⁺的地质聚合物初次解吸率为45.52%，经过2次吸附-解吸循环，其对Zn²⁺的吸附率仍能达到56.83%，表明高炉渣基地质聚合物具有良好的循环利用性能。

为明晰低压环境对引气混凝土中各直径气孔分布的影响规律，并进一步探明其对引气混凝土气孔结构及抗冻耐久性能的劣化效应。对不同气压环境下引气混凝土的含气量、气孔结构参数及抗冻耐久性指数进行测试，研究分析低压环境对引气混凝土气孔结构及抗冻耐久性能的影响。结果表明：低压环境导致引气混凝土硬化后含气量损失更为明显，且含气量设计水平越高，损失值越大，低压下引气混凝土硬化后含气量平均及最大损失值较常压分别增加约0.5%和0.7%；与同含气量水平常压引气混凝土相比，气压降低导致引气混凝土中“微孔”数量占比及含气量占比均明显降低，其中尤以对直径不大于100 μm的“微孔”影响最为显著，并最终导致低压引气混凝土气孔结构发生劣化，抗冻耐久性能下降；引气混凝土中“微孔”含气量与“截留气孔”含气量占比变化对其气孔间距系数影响最为显著；气孔间距系数随“微孔”含气量特别是A_{（0, 100]}与A（_{100, 200]}占比的增大而减小，随“截留气孔”含气量占比的增加而增大；增大引气混凝土含气量可有效提高其中“微孔”含气量占比，进而有效提升引气混凝土的抗冻耐久性能；在高原严酷冻融环境地区，建议新拌混凝土含气量设计水平最大可较平原常压环境提高约2.0%。

超高性能混凝土（UHPC）是一种具有高强、高耐久性的先进水泥基材料，但早期收缩大是影响其结构体积稳定性，并带来潜在开裂风险的重要影响因素。本工作探究了胶砂比、水胶比、不同纤维种类与掺量及养护环境对UHPC早期收缩性能的影响，并结合BPNN和WOA-BPNN神经网络建立了UHPC早期收缩模型。结果表明：细集料对UHPC早期干燥收缩和自收缩有抑制作用，当胶砂比从1.2降低至0.8时，其早期干燥收缩及自收缩分布增加了108%和60%；UHPC的早期干燥收缩和自收缩随着水胶比的降低而增加，水胶比的降低导致UHPC自干燥现象提前；聚丙烯纤维的掺入对其早期干燥收缩和自收缩具有抑制作用，呈先增后减的趋势，聚丙烯纤维体积掺量为0.10%时效果最好；养护方式对其早期干燥收缩和自收缩的影响较大，干燥养护条件下的干燥收缩率是标养条件下的2.5倍，干燥养护条件下的自收缩率是标养条件下的1.2倍；WOA-BPNN神经网络构建的UHPC早期干燥收缩和自收缩预测模型相比于BPNN体现出更好的精准性和鲁棒性。

受水与水泥水化产物间特殊相互作用的影响，水泥基材料毛细吸水过程呈现逐渐并最终明显偏离多孔介质非饱和流动理论经典规律的异常特征。矿物掺合料对初始毛细吸水速率的影响已得到广泛研究，但对它如何影响异常毛细吸水行为及过程的相关研究较为匮乏。以高掺粉煤灰、矿渣及硅灰的白水泥砂浆为研究对象，测试其长期毛细吸收水与吸收异丙醇的过程，结合低场磁共振弛豫技术测试结果，从孔结构特征演化角度，阐述矿物掺合料影响长期毛细吸收过程的内在机理。结果表明：毛细吸收异丙醇曲线始终服从时间平方根线性规律，毛细吸水曲线则会逐渐发生偏离。3种矿物掺合料的掺入均会降低毛细吸收异丙醇速率，且粉煤灰降低效果最显著。在毛细吸水初期，矿渣会明显提高砂浆毛细吸水速率，硅灰和粉煤灰则显著降低；在后期，高掺硅灰明显提高砂浆毛细吸水速率，高掺矿渣和粉煤灰则显著降低。高掺硅灰会降低水泥基材料的水敏性，高掺矿渣和粉煤灰则会提高其水敏性，使毛细吸水过程开始偏离初始线性规律的时间提前，后期偏离程度提高，且矿渣的影响更为显著。高掺矿渣和粉煤灰可明显改变水化硅酸钙凝胶的组成和微结构，显著增强水泥基材料水敏性，进而提高水泥基材料的抗渗性能及干湿循环条件下的耐久性能。

熔融还原过程中水淬残渣物相组成变化规律是钢渣熔融还原基础问题之一。研究了不同CaO掺量对煤矸石中残碳为碳源还原钢渣的还原率、回收率以及残渣的组成和微观结构变化。结果表明：体系碱度系数K为1.33时（外掺10%（质量分数）左右的CaO），铁的还原率和回收率最高，均可达97%。随着K值增加，还原率和回收率均降低。1500 ℃熔融还原的残渣，随着K值增加残渣中的β-C₂S和C₃S等物相含量逐渐增加。在碱度系数大于1.6时体系中出现方镁石，且方镁石主要出现于C₃S形成的区域。C₃S的大量形成导致基体中Al₂O₃浓度相对增加，从而形成了C₃A。

低真空管道是超高速低真空磁悬浮交通系统的核心运行平台，内部环境具有极低气压、交变气流、极低湿度等环境特点。采用涂层对混凝土进行防护是保证管道内混凝土安全服役的有效措施之一。为研究低真空环境下涂层防护对混凝土质量损失、力学强度与微观结构等的影响规律，对经常压养护和真空暴露的涂层防护C50混凝土开展质量损失、力学强度和涂料附着强度测试，并通过扫描电子显微镜（SEM）和背散射电子（BSE）图像观察涂层表面以及硬化水泥浆体的微观形貌和物相。结果表明：低真空环境下氟碳涂层体系能有效抑制低真空环境下混凝土内部自由水的散失，涂层防护混凝土的质量损失率明显小于无涂层混凝土。在常压和低真空环境下，涂层均可显著提升混凝土弯拉强度，但对抗压强度表现出了一定的不利影响。无论是否采用涂层防护，早龄期低真空暴露均对混凝土抗压及弯拉强度不利。此外，有涂层硬化水泥浆体试样的孔隙率相较于无涂层试样降低了18.1%，说明涂层能够抑制低真空环境对硬化浆体内部结构的不利影响，使硬化浆体的孔隙率降低。随着混凝土龄期增长，常压及真空环境中涂层附着强度均缓慢增大。经真空暴露后，涂层附着强度略有提升。

水泥基材料因脆性、体积收缩等特性，易在内部形成微裂纹，从而影响材料强度及耐久性。本工作探讨了一种基于气体在微裂纹中的一维输运和试样两端的压力梯度来表征微裂纹体积等效宽度的方法，并用于评价水泥基材料裂纹自愈合过程演变及愈合效率。为了更好验证测试结果的准确性，采用预设裂纹宽度分别为0.03、0.05、0.10、0.15 mm和0.20 mm。实验表明：该方法可在短时间内（400 s）准确量化0.15 mm以下的微裂纹，且在20~50 mL/min的气体流量下，误差不足10%。验证表明，所建立的基于气体传输的微裂纹测试方法具有较高的准确性和良好的可靠性。该方法同样适用于水泥基材料的自愈合评价，可快速量化愈合后的裂纹等效宽度和愈合率。

工程应用中，混凝土外加剂通常混合使用以解决不同的问题。然而，由于缺乏有效的标记方法，聚羧酸减水剂（PCE）之间的竞争表征困难。基于酰胺化反应，将萘胺作为发色团、与氨基聚醚同时接枝到聚丙烯酸主链上，制备了一种标记的聚羧酸，且萘环接枝均匀，基于紫外吸收光谱-总有机碳联用方法可定量萘环标记的PCE和常规PCE的混合物。研究了2种侧链长度不同的PCE同时掺加对浆体流动性的影响。在极低水灰比下（0.18），随着短侧链PCE掺量的增加，其吸附量逐步增加，长侧链PCE吸附量逐步降低；当长侧链PCE掺量较高时，增加短侧链PCE的掺量会挤占部分原本可被长侧链PCE占据的位点，使空间位阻作用变弱，且钙矾石（AFt）形貌由棒状转变为长宽比更大的细针状使堆积劣化，从而降低浆体流动性。

计算机技术的快速发展推动了建筑行业的信息化与智能化进程。对此，研究了机器学习（ML）技术在超高性能混凝土（UHPC）材料性能预测和精细化设计中的应用。针对ML训练数据库常存在数据缺失和异常值等问题，提出了一个综合的UHPC数据处理和分析框架，包括数据清洗、准备和模型训练模块，旨在提高训练精度和模型泛化能力。采用改进的链式方程多重插补法实现了缺失数据的插补，并使用孤立森林算法筛选异常数据，从而提升了数据库质量。基于优化后的数据库，建立了贝叶斯超参数优化的XGBoost模型，实现了对UHPC多项性能的精准预测（R²>0.95）。最后，提出了2种利用ML技术精细化设计UHPC配合比思路：其一为采用物理堆积理论进行配比初步设计，再利用建立的ML模型进行多项性能预测，进一步优化配合比；其二是将建立的ML预测模型与遗传算法相结合，以实现UHPC的多目标优化设计。研究成果为UHPC的智能化研发提供了新思路和方法，推动了UHPC技术的发展与应用，并促进了工程材料与ML技术的深度融合。

南海岛礁相比于普通沿海地区，其环境更加恶劣。随着中国对南海岛礁的开发，南海岛礁严酷环境下钢筋混凝土的耐久性研究至关重要。通过在南海岛礁地区建立长期暴露试验站，结合实验室测试和现场暴露试验，研究了不同钢筋阻锈剂和混凝土强度等级对钢筋锈蚀及钢筋混凝土结构力学性能的影响。通过长期暴露试验和实验室测试，评估了混凝土的耐久性，并运用寿命预测模型（ChaDuraLife Model）进行了结构寿命预测。结果表明：内掺SBT-KLJ（Ⅳ）疏水化合孔栓物（HPA）阻锈剂的混凝土试件在侵蚀1227 d后，钢筋自然腐蚀电位（E_corr）出现正移，钢筋表面钝化膜稳定性增强。掺加HPA的混凝土试件在侵蚀365 d至730 d期间极化阻抗（R_p）持续增大，呈现较好的防腐效果。在岛礁氯离子侵蚀环境下，通过添加HPA，混凝土表面的氯离子含量（C_s）相比不掺阻锈剂的混凝土能够降低近59.9%。基于实验室实验及暴露站现场测试条件，使用ChaDuraLife寿命预测模型进行计算，结果显示，在南海岛礁极端环境下，内掺阻锈剂或提高混凝土强度等级均能有效提高钢筋混凝土结构的服役寿命。其中，内掺阻锈剂效果较为明显，保护层厚度50 mm，混凝土强度等级为C40时，计算结果显示，失效概率为5%时，内掺阻锈剂可以使混凝土服役寿命提升至20 a以上，其中HPA阻锈剂在南海岛礁恶劣环境下有效延长混凝土寿命达50 a。为南海岛礁工程混凝土结构的设计和寿命预测提供了科学依据。

CO₂的大量排放给全球生态环境构成了严峻挑战。对此，提出了回收CO₂废气制备高强CO₂泡沫混凝土（HSCFC）的新策略，旨在实现混凝土领域的高效碳捕捉与碳利用。首先，提出了高强CO₂泡沫混凝土的设计理念与方法，即将设计的CO₂泡沫纳入基于颗粒紧密堆积理论设计的高强水泥浆体中。随后对制备的高强CO₂泡沫混凝土材料进行了宏/微观性能评估。结果表明，设计的HSCFC具有低密度、高抗压强度（约为相似密度下普通泡沫混凝土强度的2倍）、高显微硬度（HV均值可达90）以及低导热系数。提高CO₂泡沫用量可增加HSCFC的孔隙率，但使用过量CO₂泡沫导致孔结构的粗化。此外，CO₂泡沫的使用提高了水泥水化程度，并在水泥基体内产生了内碳化效应，于泡孔壁上原位生成大量碳酸钙，从而增强泡孔。研究成果为回收工业尾气制备固碳型泡沫混凝土提供了一条新途径，有利于水泥混凝土行业的低碳可持续发展。

铝盐能够延缓磷酸钾镁水泥凝结，但不同铝盐对其性能和水化的影响差异和机理尚未清晰。通过凝结时间测试、强度测试、水化热实验、X射线衍射、热重和Fourier红外光谱分析、pH值与电导率测试以及离子浓度测试实验研究了3种常见铝盐对磷酸钾镁水泥性能和水化的影响。结果表明：与等质量掺量的硼酸钠相比，AlCl₃、Al（NO₃）₃和Al₂（SO₄）₃作用下的净浆凝结时间可分别延长80%、45%和25%，表现相对较好缓凝作用。相比Al₂（SO₄）₃和Al（NO₃）₃，AlCl₃对净浆体积稳定性影响较为明显，导致体积膨胀与开裂。添加Al₂（SO₄）₃和Al（NO₃）₃均会降低净浆早期强度，其中Al₂（SO₄）₃弱化作用主要发生在3 h之前，而Al（NO₃）₃主要在12 h之前，与其较好缓凝作用相符；但二者对净浆后期强度无不利影响。添加Al（NO₃）₃和Al₂（SO₄）₃能降低水化体系pH，延缓水化进程，降低水化热，并轻微抑制钾基-鸟粪石生成。铝盐中Al³⁺沉淀为无定型含铝物相，而NO₃^-和SO₄^2-在低水灰比下分别沉淀为硝酸钾和硫酸钾，影响宏观性能。

冻融破坏是影响混凝土耐久性的重要因素。为了研究混凝土冻融损伤和剩余承载力之间的关系，本工作基于近场动力学理论，推导了孔隙冻胀力与冻胀力态之间的关系，建立了混凝土冻融模型。研究了孔隙率和孔隙冻胀力对混凝土冻融后剩余承载力的影响，通过30、60、90次和120次的冻融试验对模型进行了校核，单轴受压承载力最大相差4.7%。研究结果表明：混凝土的冻融破坏速度呈现早期逐渐加快，而后期逐渐减缓的趋势；混凝土冻融损伤与剩余承载力之间有较好的线性关系，决定系数可达0.966。

为解决普通硅酸盐水泥在生产中存在的高能耗、高排放等问题，利用具有碳化活性的低钙型硅酸钙矿物（CS、C₂S与C₃S₂）替代钙含量高的C₃S矿物，不仅能够减少水泥生产中的碳排放，还能够封存CO₂。研究发现，在γ-C₂S低钙体系中掺入β-C₂S能够大幅度提升体系的力学性能。但如何一步烧成最优晶型比例的C₂S矿物，实现γ-C₂S和β-C₂S在体系内的共生成为难点。本工作使用石灰石和砂岩，通过调控煅烧温度，得到了不同比例的γ-C₂S和β-C₂S的低钙水泥熟料，采用热重、X射线衍射、pH值、电导率等测试手段对低钙水泥熟料碳化硬化机理进行了分析。结果表明：γ-C₂S/β-C₂S摩尔比例在0.19~2.63之间，随着γ-C₂S/β-C₂S比例的降低，低钙水泥熟料碳化24 h的抗压强度逐渐增加，当煅烧温度为1340 ℃，γ-C₂S/β-C₂S为0.19时，体系抗压强度可达163.32 MPa。γ-C₂S和β-C₂S存在协同碳化作用，γ-C₂S在碳化过程中放出的热量，促使β-C₂S更易溶解出Ca²⁺，促进β-C₂S碳化反应的进行，β-C₂S矿物含量较高，体系碳化后可以观察到结晶良好的方解石型碳酸钙，呈现堆叠致密的形貌。

超高性能混凝土（UHPC）因其优异的力学性能和耐久性已得到广泛应用。然而带有裂缝的UHPC结构在冻融循环作用下的长期服役性能仍存在安全隐患。当前研究多聚焦于无损UHPC，针对已产生损伤的UHPC在冻融作用下的性能退化机制仍缺乏系统研究。本工作系统探讨了冻融循环条件下裂后UHPC的拉伸性能演化机制。通过预拉伸试验使试件产生初始裂缝，经历不同次数的冻融循环或不同龄期的水浴养护后，对试件开展二次拉伸试验直至其破坏。结果表明：水浴养护显著促进了UHPC的力学性能恢复，形成的水化产物如水化硅酸钙凝胶和氢氧化钙，有效填补了裂缝，提升了基体的密实性，达到了自愈合效果。在冻融循环的初期，UHPC的裂缝愈合效果较为显著，但在经过300次循环后，裂缝扩展和基体劣化加剧，导致力学性能显著下降。此外，通过单纤维拔出试验揭示了界面粘结性能的变化规律，微观测试进一步分析了二次水化和碳化反应在UHPC冻融过程中的作用机理。

随着智能建筑材料的发展，镍粉-水泥基复合材料因其独特的电导和压电性能而备受关注，但目前对其导电机理及在复杂应力状态下的电性能变化规律尚不完全明晰。本工作探究了镍粉-水泥基复合材料的电导特性、导电机理及其压电耦合效应的本构模型。通过调整镍粉添加比例（0%，5%，10%，15%，17%，20%，23%，体积分数），制备了一系列镍粉-水泥复合浆料，并在200 Gs的磁场环境中完成成型处理，经过电阻测试表明该复合材料电阻在顺磁感线方向和逆磁感线方向有明显差异，且渗滤阈值约为15%。随后对体积掺量15%的镍粉-水泥复合材料元件进行单轴受压试验和四点受弯试验。结果表明：在承受压力的初始阶段，材料电阻近乎直线下降，直至应变临近最大压缩应变时电阻迅速上升，此下降过程中的电阻变化率可高达约70%；在受弯曲载荷作用时，随着荷载升高，样品电阻表现出细微波动，整体呈下降趋势并逐渐放缓，在接近失效时电阻急剧增加；电阻降至最低值时，样品电阻减少的幅度仅有1%。基于试验观察，深入分析了镍粉水泥基复合材料电阻变化的内在机制，并建立了电阻随应变变化的数学表达式。

目前，水泥窑烟气中CO₂的捕集依旧是个难题。本文以钙基吸收法为机理，针对C-电石渣作为替代钙源多次钙循环后的易烧结、吸收效率下降等问题，综述了目前提高电石渣吸收效率和改善烧结性的不同方法，以及水泥窑烟气中其它组分对CO₂捕集的影响。已有研究表明有机酸改性可以分解有机酸钙从而获得更好的表面结构，掺杂改性可以减缓颗粒的团聚，水合作用可以降低分压，减缓烧结。水泥窑烟气中的SO₂会因为较强的酸性优先与电石渣反应，抑制CO₂的吸收，烟气中的NOx会因还原性物质的存在产生高温还原作用。未来，制备CO₂吸收效率高，环境适应性强的改性电石渣是主要研究方向。

作为深地质处置库首选的缓冲/回填材料，高压实膨润土优良的工程性能主要取决于蒙脱石的含量与类型。近场环境下，蒙脱石水-力性质的变化直接影响高放废物的安全处置。分子动力学技术克服了传统实验手段在表征分子尺度动态问题上的不足，将高压实膨润土缓冲性能的研究尺度从微米级扩展至纳米级。本文阐述了分子动力学在黏土研究中的应用基础，综述了控制蒙脱石水-力性质的层间分子行为机制与基于分子动力学的介观建模探索，并对未来进一步的研究方向提出展望。

在工业脱硝领域，选择性催化还原技术（SCR）因其高效性而备受青睐。然而，SCR催化剂在使用过程中不可避免地逐渐失去活性，且难以通过常规手段再生，导致大量废旧催化剂的产生。这些废旧催化剂含有V、W、Ti等有价组分，对其有效回收可以实现资源循环利用。本文重点介绍了目前商用钒钛基催化剂的失活机制和回收利用途径。详细总结和比较了湿法和火法两种主要回收方法，并介绍了回收工艺涉及的反应机理和各自的优缺点。针对现有回收方法在全面回收所有元素方面的不足，系统梳理了多种工艺的协同处理方式，指出当前研究的焦点应当集中在如何在降低成本、简化操作流程的基础上，进一步提升回收效率。同时，对于回收过程中有价值组分的高值化应用，也提出了进一步研究的必要性。本文旨在为未来废旧催化剂的回收利用提供参考，这对资源回收利用和绿色低碳发展至关重要。

光热催化是一种结合了典型光催化和传统热催化过程的新型技术，能够有效利用全光谱太阳能，在温和的反应条件下催化多种化学反应，具有绿色可持续的优点。本文首先介绍了光热催化的机制，重点介绍了光热转换原理中的等离子体转换和非等离子体转换过程，将光热催化分为光辅助热催化、热辅助光催化和光热协同催化。随后总结归纳了各类光热材料，包括金属、半导体、碳材料和金属有机框架等，以及目前提升光热性能的有效策略，如通过能带工程和形貌调控增加太阳能的吸收；通过构建异质结的策略增加载流子的分离效率；通过隔热、抑制红外辐射和储热的方式进行有效的热管理等。最后讨论了光热催化存在的难题及未来研究的方向。

废弃混凝土微粉（WCP）是在废弃混凝土破碎分离成骨料过程中从骨料表面剥离出的富含水泥水化物的粉体材料，因其具有高吸水性和低反应活性，难以直接用作辅助性胶凝材料（SCM）替代水泥熟料使用。加速碳化WCP可生成碳酸钙和高火山灰活性的无定形硅胶等碳化产物，激发了WCP的潜在反应活性并有效固存CO₂，实现其作为SCM的高质量资源化利用。本文以碳化废弃混凝土微粉（cWCP）的产物特性为切入点，综述了WCP的碳化，包括碳化方法、碳化程度和碳化产物的调控；并分析了cWCP通过碳化产物的多种效应对水泥基材料性能，如新拌浆体流变性能、水泥水化、力学性能和耐久性能等的耦合影响。现有研究表明，cWCP主要通过碳酸钙的填充效应、成核效应、与C₃A之间的化学反应以及硅胶的火山灰效应相互耦合去影响水泥基材料的性能。掺cWCP不仅能够加速水泥水化、增强微观结构，提升抗压强度，还能增强砂浆的抗渗性，但却导致流变性能恶化。

在“双碳”政策管控与人工智能浪潮的推动下，水泥基材料亟需进行以低碳化为主要目标的数字化转型，而建立水泥基材料数据库是数字化转型的首要任务。在科学文献中存在大量数据，可采用人工智能方式进行自动化提取与应用。本文综述了熟料、水泥、混凝土、建筑砂浆等水泥基材料数据库的现状，归纳了现有数据库收录的数据类别、应用方式、应用范围等信息，分析了文献数据挖掘等人工智能技术在水泥基材料数据搜集与数据库建设中的应用前景，指出了现有数据库存在的数据底座不统一、数据项考虑不周全、部分类别材料数据库不完善等问题，并探讨了其未来发展方向。

低场磁共振弛豫技术以水中的¹H核为探针，可原状、无损、快速、准确测试分析多孔介质内部水分含量及其所处物理约束状态，在测试表征水泥基材料纳微米尺度微结构随时间动态变化特性时，具有独特的技术优势。本文在介绍¹H核的弛豫机制和常用弛豫测量方法基础上，系统阐述了孔隙流体横向弛豫机制和横向弛豫数据的反演算法，详细说明表面弛豫强度确定及将横向弛豫信号量、连续/离散型弛豫时间谱分别定量标定成含水量、连续/离散型孔径分布的方法，并从定量表征水泥基材料的水化进程、饱和孔结构、非饱和孔隙水分布、水分空间分布成像、冻融损伤过程分析五个不同角度，对低场磁共振弛豫技术的应用现状进行总结评述和展望，以期促进该技术在水泥基材料领域的研发和应用。

水工建筑、桥梁墩柱、海岸堤坝等工程结构长期处于高速水流、挟砂浪涌以及山区泥石流等冲击磨损的服役环境之下，严重威胁着工程的耐久性与安全性。为提升此类结构的服役性能，归纳整理了国内外抗冲磨混凝土材料的研究进展，从材料组成角度总结了各类混凝土材料的抗冲磨特性，并对比分析了水下钢球法、水砂枪法、风砂枪法、圆环法、旋转射流法等表征方法的特点与适用范围，同时探讨了推移质冲击、悬移质磨损、空蚀效应对混凝土造成的损伤破坏机理。为抗冲磨混凝土材料的设计制备与性能研究提供参考。

水分传输是决定水泥基材料耐久性能与结构服役寿命的关键基础要素。由于实际服役混凝土结构绝大多处于非饱和状态，毛细吸水是最常见且高效的水分传输方式。深入分析毛细吸水过程及其速率，对量化研究并提升水泥基材料的耐久性能具有重要意义。针对水泥基材料毛细吸水过程及其速率，本文系统阐述了毛细吸水理论背景及其关键异常；归纳了国内外现行毛细吸水速率测试标准，总结评价各标准对混凝土试件的形状、尺寸、预处理与测试方法的异同；系统整理并分析相关试验研究所得毛细吸水速率实测数据，探究混凝土原材料、配合比、养护制度、预处理方式与测试细节等因素对毛细吸水速率的影响；重点梳理毛细吸水速率与其他宏观性能及耐久性能表征指标的关联，并对毛细吸水理论研究、毛细吸水速率指标的标准化测试与定量表征耐久性的工程应用等进行展望。

中国交通基础设施混凝土结构已进入大规模养护维修阶段，有机胶黏剂是养护维修主要工程材料，提升其与水泥基材料界面黏附的长期有效性是延长混凝土结构服役寿命的重要途径。调研了中国混凝土结构养护维修用环氧树脂、聚氨酯、硅酮胶有机胶黏剂，结合工程需求和性能优势概述了具体应用场景。梳理了机械咬合作用、分子间相互作用、热力学相互作用黏附机理与黏附驱动力，分析了水分、盐溶液、胶黏剂老化、振动荷载耦合作用下界面黏附劣化机制。归纳了有机胶黏剂-水泥基材料界面黏附增强技术，提出了有机胶黏剂分子结构优化设计和界面黏附耐久性研究展望和创新思路。