2025年10月12日,第二届混凝土界面力学学术研讨会在上海交通大学成功举办。该研讨会由广西大学副校长、我院院长、同济大学教授肖建庄发起。本届研讨会由广西大学双碳科学与技术研究院及同济大学绿色建造研究中心共同主办,中国城市科学研究会可持续土木工程专业委员会和RILEM国际再生混凝土多重界面技术委员会协办,上海交通大学船建学院土木工程系、上海市公共建筑与基础设施数字化运维重点实验室和刘清风教授课题组联合承办。
会议吸引了来自清华大学、浙江大学、同济大学、东南大学、重庆大学、中南大学、武汉大学、大连理工大学、广西大学等十余所高校的近二十位特邀专家,以及近百名现场师生和逾千人次线上参与者。与会代表围绕混凝土界面力学领域的关键科学问题展开了深入交流与探讨。

会议合影
开幕式
开幕式由上海交通大学刘清风教授主持。
上海交通大学船建学院院长付世晓教授在开幕致辞中向与会嘉宾表示热烈欢迎,并感谢肖建庄教授对学院的信任与支持。他指出,今年恰逢上海交通大学土木系复建40周年,在这一特殊时刻回顾了交大土木工程学科的发展历程。展望未来,船建学院将持续加大对土木学科的支持力度,致力于构建开放、协同、创新的学术生态,深化与国内外高水平团队的合作,共同推动基础理论研究与工程应用技术的突破。
肖建庄教授首先阐述了发起混凝土界面力学学术活动的初衷:即以“界面”为切入点,探索混凝土从微观界面到宏观性能的多尺度科学问题。他强调,界面不仅存在于混凝土内部,也广泛存在于岩石、生物组织等复杂体系之中,对界面机制的深入研究将深化人类对物质世界的理解。最后,肖建庄教授表示,希望通过持续举办系列研讨会,并积极引入人工智能等新兴技术,不断推动界面力学研究的深化发展,汇聚中国智慧,实现该领域的创新突破。
上海交通大学船建学院副院长、土木工程系主任陈锦剑教授对各位专家学者的到来表示热烈欢迎和感谢。他表示,本次会议采取“小而精”的交流形式,旨在促进深入讨论与思想碰撞,期待这一形式能够有效激发学术灵感。他诚挚邀请各位专家学者常来上海交通大学开展交流合作,携手推进相关领域的科研创新与共同进步。

报告主题一:混凝土界面表征
第一单元特邀报告以“混凝土界面表征”为主题,由重庆大学周小平教授主持。
华北水利水电大学副校长李伟华教授系统介绍了团队在腐蚀防护领域的最新研究成果。基于建筑垃圾再生微粉,团队开发出具有疏水特性的无机涂层材料,并探索了其与新能源电化学保护技术的协同应用,为严苛环境下混凝土结构的耐久性提升提供了新材料路径与技术方案。
东南大学蒋金洋教授展示了团队从纳观、微观至细观的界面全尺度研究体系,重点涵盖CSH凝胶调控、微观结构表征及纤维作用评估等内容。团队致力于以智能算法贯穿多尺度,系统构建了相关数据库与预测模型,为材料性能的精准评估与设计提供了计算基础。
清华大学魏亚教授深入阐述了界面过渡区(ITZ)作为材料薄弱环节的关键影响,并介绍了针对ITZ的先进研究手段。研究团队通过动态模量成像、纳米划痕等微纳米尺度测试,量化了ITZ的厚度、模量及断裂性能,证实其与宏观性能存在显著关联。魏教授强调,发展考虑非理想界面的跨尺度模拟方法,是精准预测混凝土长期力学与耐久性能的未来核心方向。

报告主题二:混凝土界面形成与模拟
第二单元特邀报告以“混凝土界面形成与模拟”为主题,由同济大学蒋正武教授主持。
武汉大学的杨贞军教授系统阐述了钢纤维掺量与取向对CFRP-UHPC界面性能的影响机制。通过多尺度实验与模拟,揭示了纤维在抑制脱粘破坏、连接强度提升中的关键作用,并建立了能精准预测界面行为的力学模型,为高性能组合结构设计提供了重要依据。
同济大学任晓丹教授探讨了显式界面模型、近场动力学及相场动力学等先进数值方法在模拟3D打印混凝土界面行为中的应用。任教授团队发展的新型隐式界面方法克服了传统模型的局限,实现了从材料开裂到大型结构失效的高效、高精度仿真。
青岛理工大学侯东帅教授介绍了融合分子动力学模拟与实验的跨尺度研究,重点阐释了利用紫外光接枝技术改性玻璃纤维-水泥界面的机制。研究利用多尺度动力学模拟揭示了钙离子锚定与共聚物的增韧机理,并开发了新型联合势能场为粗粒化分析提供了有效工具。
河北工业大学王里教授深入阐释了3D打印混凝土层间界面的形成机理及其对力学与耐久性的各向异性影响,同时介绍了多项创新改性技术。王教授还建立了基于断裂力学理论的专用力学模型,可有效模拟层间张开与剪切破坏行为,为3D打印结构的设计与性能预测奠定了理论基础。
上海交通大学刘清风教授分享了团队在ITZ形成机理方面的新发现,提出了“局部界面中的离子传输”假说,将ITZ的形成归结于边壁效应、离子传输、骨料特性等五种机制共同作用的结果,并构建了用于描述这一多机制耦合过程的数值模型,从源头上为混凝土材料的耐久性设计及提升提供了新的理论框架与科学工具。

圆桌讨论一
上午的圆桌讨论环节由上海交通大学船建学院副院长杨健教授主持。
与会者围绕界面类型、厚度界定及性能影响因素等核心议题展开了深入交流,现场讨论热烈,思想火花不断碰撞。同济大学赵增丰研究员提出了“界面厚度究竟应如何界定”问题,魏亚教授、肖建庄教授、杨贞军教授等专家从未水化水泥颗粒、骨料和测试技术等角度予以回应。北京交通大学林红威副教授提出“如何在界面破坏时考虑剪切膨胀”问题,周小平教授、张振南教授建议借鉴岩石力学的剪胀模型,并强调需根据混凝土的尺度和材料差异进行针对性调整。
经过充分讨论,与会学者在多个方面达成重要共识:需建立统一的界面厚度和性质表征体系;应综合运用CT重构、纳米压痕与数值仿真等先进量化分析手段;在力学模型中需充分考虑剪切滑移与法向变形的耦合作用。专家们一致认为,混凝土中的界面虽微却在宏观性能起着关键作用,深入研究可为绿色可持续混凝土设计奠定了重要基础;同时,讨论还拓展了对界面类型的认识:界面研究不限于固-固界面,还包括固-液、气-固、气-液等界面类型。学者们建议将界面的研究范围扩展至混凝土新拌阶段,并强调需要加强材料、结构、化学等多学科的交叉融合和互补创新。

报告主题三:岩石及特种混凝土界面
第三单元特邀报告以“岩石及特种混凝土界面”为主题,由上海交通大学陈兵教授主持。
重庆大学周小平教授介绍了一种先进的非局部广义粒子作用方法。该方法基于积分方程构建粒子间非局部作用,有效突破了传统有限元法在模拟界面开裂、大变形和非连续问题中的固有局限,为岩土与水利工程中复杂灾变过程的高效模拟提供了有力工具。
同济大学蒋正武教授分享了在混凝土材料强度极限方面的最新进展。从材料强度本质出发,蒋教授指出实现300-500MPa超高性能的关键在于解决C-S-H凝胶强度、骨料相强度、界面强度及孔隙负强度这四个核心协同问题,提出了通过材料多尺度协同设计与跨尺度应力传递优化实现性能突破的新路径。
大连理工大学韩宝国教授展示了团队在纳米复合水泥基材料界面的系统研究。结合多尺度模拟与实验验证,揭示了纳米粒子的迁移机制及负极-纳米中心协同作用原理,建立了C-S-H强度预测公式,为水泥基材料界面性能的精准设计与调控提供了理论支撑。
东南大学冯攀教授介绍了电化学储能混凝土这一前沿研究方向,重点探讨了以锌、锰为电极与混凝土基质构建一体化储能结构的可行性及其界面关键科学问题。相关研究有望为建筑墙体储能、零能耗建筑及极端环境能源供给提供解决方案。
上海交通大学张振南教授介绍了基于微观界面滑动的岩石力学模型。该模型将矿物颗粒简化为弹性单元,采用摩尔-库伦准则描述界面滑移行为,从微观机理揭示了岩石宏观塑性变形与断裂的本质,为页岩气开采与地热资源开发中的断裂问题提供了分析工具。

报告主题四:再生混凝土与界面性能
第四单元特邀报告以“再生混凝土与界面性能”为主题,由上海交通大学张大旭教授主持。
青岛农业大学李秋义教授系统介绍了再生混凝土多重界面结构的重构方法与性能优化路径。团队创新采用原位切片技术,精准揭示了新老砂浆、骨料间的界面空间结构与损伤演化规律,为不同强度等级再生混凝土的配制提供了关键理论依据与工艺指导。
中南大学马昆林教授探讨了碳化及化学强化对再生骨料多重界面的改善作用。研究表明,碳化及化学浆液浸泡能提升老砂浆-骨料界面的显微硬度,是增强力学性能与耐久性的关键手段。然而,老砂浆层过厚时仍构成潜在薄弱环节,需在实际应用中需综合考虑强化工艺的成本与工程可行性。
广西大学应敬伟副教授介绍了三维多孔石墨烯对混凝土界面及性能的改性机理与多尺度模拟方法。研究表明,极低掺量的石墨烯可有效优化ITZ结构。团队自主研发了基于分层扫描和深度学习的三维建模技术,为石墨烯改性混凝土的性能预测提供了高效工具。
浙江大学弓扶元教授分享了孔隙介质内膨胀对混凝土性能的双重影响,并提出了统一模拟方法。通过引入并联弹簧模型,研究揭示了ITZ开裂规律及骨料尺寸效应,在此基础上构建了再生混凝土抗冻性预测模型,为多组分材料设计提供了理论依据。
肖建庄教授系统阐述了再生混凝土多重界面的形成机制、性能影响及跨尺度研究方法。研究发现,ITZ具有显著的非均匀性与梯度特性,虽在力学性能上存在一些损失,却在抗火、阻尼等功能性方面表现出优势。团队通过多尺度表征、四维损伤模拟及数字化重构等综合手段,揭示了ITZ演化规律与破坏机制,为实现再生混凝土性能的精准调控提供系统解决方案。

圆桌讨论二
下午的圆桌讨论环节由肖建庄教授主持。
与会师生围绕ITZ各向异性、微观-宏观性能关联、再生骨料质量的稳定性与强化处理方法、3D打印混凝土在工程中的界面处理等关键问题难题进行了热烈的讨论。有参会学生就ITZ的非均匀各向异性特征及其对界面力学研究的影响和科学意义进行提问,韩宝国教授和李伟华教授分别从混凝土材料组分上的分布不均、力学上的多向受力状态以及钢筋-混凝土界面受到配方和环境影响的角度详细解释了ITZ各向异性的成因。刘清风教授进一步指出,传统混凝土与纳米混凝土、再生混凝土等在界面处出现的不同物质非均匀富集现象,其背后机理具有相通性。刘教授强调,界面问题在混凝土材料领域因涉及物理、化学等多重复杂作用,仍属于前沿研究方向,亟需发展新理论以阐释新发现的现象。上海交大熊青香老师提出了“如何在ITZ的微观特性与宏观力学性能缺乏明确的本构关系的情况下将微结构动态演化与宏观性能预测相联系”这一问题,蒋正武教授和肖建庄教授建议从ITZ物理化学特性获取模型计算参数、引入时变因素、通过合理简化和数学推演接近真实值等途径寻求可靠解决方案,并指出了界面的各向异性、强非线性和非均匀性为数学模型构建带来了显著挑战。
在再生混凝土与3D打印混凝土的工程应用议题上,杨健教授、李秋义教授、肖建庄教授、王里教授、李伟华教授、应敬伟副教授等专家分别从国际经验、经济成本、试验方法、工程案例、工艺操作与材料设计等多个维度进行了充分探讨与现场答疑。
与会专家形成共识:未来研究应注重微观分析与宏观性能的有机结合,推动实验观测、数值模拟与理论模型的深度融合,构建系统化的混凝土界面力学理论框架。同时,应通过完善相关标准体系与开展工程示范,加速科研成果向实际应用的转化,为绿色建材的规模化、安全化应用注入新发展动能。

闭幕式结语
在闭幕式上,上海交通大学船建学院副院长杨健教授作总结发言。他指出,本次会议交流成果丰硕、意义深远,多位资深专家与优秀青年学者呈现了多场前沿学术报告,与会代表围绕多个热点议题开展了深入而热烈的研讨,实现了高质量的跨学科思想碰撞。他特别感谢肖建庄教授发起并推动这一高水平学术平台的建设,为混凝土界面力学领域的交流与合作注入持续活力。。
肖建庄教授致闭幕辞。肖建庄教授高度评价本次研讨会内容充实、讨论深入,线上线下互动热烈,充分体现了学界对混凝土界面力学前沿问题的高度关注。肖教授表示此次会议不仅深化了对相关科学问题的认识,也促进了各团队之间的相互了解与合作意愿。最后,他由衷感谢全体与会专家的精彩分享,以及会务组师生在会议组织工作中的辛勤付出,并诚挚邀请各方积极承办下一届会议,共同延续这一学术交流盛事。会议在热烈而持久的掌声中圆满落下帷幕。
