水泥基材料幾乎所有性能均與孔和水密切相關，對其孔結構和含水量影響的相關認知是體積穩定性與耐久性相關理論研究和技術開發的重要基礎。哈爾濱工業大學周春圣教授新著《水泥基材料水分敏感性理論——低場磁共振技術創新應用》剛面市不久，備受關注和稱贊。
著者簡介
哈爾濱工業大學 周春圣 教授、博導
哈爾濱工業大學土木工程學院教授博導，2011年博士畢業于清華大學土木系建材所，2014年和2017年分別破格晉升副教授和教授，兼任硅酸鹽學會測試技術分會理事、磁共振測試技術專委會主任委員、《硅酸鹽學報》編委、RILEM-MMS技術委員會副主席、《Materials andStructures》編輯顧問等。主要致力于水泥基材料耐久性和體積穩定性基礎理論與提升技術研究，主持國家自然科學基金項目3項，發表學術論文50余篇，其中水泥基材料領域頂刊CCR論文10篇，主編國家標準1項，獲山東省自然科學獎和中國建材聯合會二等獎2項，專著《水泥基材料的水分敏感性理論》榮獲國家學術著作出版基金資助。
第1章 總結水泥基材料與孔和水有關的結構特征與宏觀性能第2章 重點分析經典理論無法解釋的與水有關異常現象第5章 利用低場磁共振技術進行原狀測試分析進而提出水敏性概念第6章 從微觀機制及宏觀性能層面對水敏性進行系統論證第7章 利用低場磁共振測孔技術，分析水灰比、養護溫度對砂漿孔結構及水分滲透率的影響第8章 利用水敏性理論，定量模擬長期毛細吸水過程、等溫恒濕干燥過程以及初始毛細吸水速率對飽和度的依賴關系，從側面進一步證實水敏性理論，并展現它在定量解釋水泥基材料與水有關異常行為的獨到之處
自19世紀上半葉硅酸鹽水泥和鋼筋混凝土結構被發明以來，水泥混凝土迅速成為基礎設施建設最重要的結構材料，在可預見的未來依然不可替代。雖然混凝土材料科學技術已取得重要發展與進步，為我國基礎設施建設和社會經濟發展做出了貢獻，但在混凝土抗裂性和耐久性的保障提升方面依然面臨嚴峻的挑戰。該書作者近年利用低場磁共振等技術進行研究發現，水泥基材料具有孔結構隨含水率顯著動態變化的水敏性，這打破了將混凝土視作與巖石類似剛性多孔介質的傳統觀念，動搖了水泥基材料經典理論的基礎。雖然混凝土簡稱砼(人工石)，但與巖石相比，水泥基材料有其特殊之處，如納米尺度孔隙含量豐富、孔徑分布范圍非常寬等。雖然現代混凝土與常見沉積巖的孔隙率差不多，但前者的水分滲透率常常比后者低2～4個數量級。實際上，混凝土是由無定形C—S—H凝膠膠結形成的顆粒堆積多孔材料，而沉積巖是由成巖礦物膠結而成的多孔材料，兩者存在本質差異，但這并沒有得到理論界與工程界的足夠重視。
磁共振微結構分析系統（點擊圖片了解更多）
水泥基材料幾乎所有性能均與孔和水密切相關，對其孔結構和含水量影響的相關認知是體積穩定性與耐久性相關理論研究和技術開發的重要基礎。然而，現有經典理論無法解釋多個與孔和水有關的異常行為，如理論上應該相等的水分滲透率為何比其他流體低2～3個數量級？水蒸氣吸附比表面積為何比氮氣等大10倍左右？受與水有關異常性能及孔結構測試技術局限性的啟發，考慮到低場磁共振技術具有原狀、無損、快速、準確表征含水多孔介質的能力，借鑒該技術在油氣儲層巖石分析領域的成功經驗，作者嘗試建立適用于水泥基材料的低場磁共振測孔理論與方法，技術優勢。更重要的是，利用低場磁共振技術進行測試分析發現，C—S—H凝膠具有干縮濕脹特性，導致納米尺度孔結構隨含水率的變化而動態變化，呈現出顯著的水敏性。盡管C—S—H凝膠的微結構非常脆弱，但通常依然認為水泥基材料與巖石類似，干燥時從大孔到小孔依次失水且孔結構保持不變，在干燥狀態下測量所得孔結構具有足夠的代表性。然而，水敏性的發現驗證了該公理假設的正確性，不但能定性地解釋水泥基材料與水有關性能存在的多個異常現象，還能定量地解釋水分與氣體滲透率相差2～3個數量級的異常現象，同時準確地描述偏離根號時間線性規律的長期毛細吸水過程和等溫干燥過程。水敏性理論將為水泥基材料科學研究提供新視角與新思路，而低場磁共振測試技術也將為水泥基材料測試分析提供技術支撐。該書系統闡述適用于水泥基材料的低場磁共振測試技術，介紹并全面論述水敏性理論，注重物理概念的解析和物理過程的數學描述，特色鮮明，可為水泥基材料測試分析提供技術支撐，并為相關理論研究與技術開發提供指導，適合土木工程及無機非金屬材料專業高年級本科生、研究生及科研人員參考。
該書的研究工作得到了國家自然科學基金（No. 52078172、51578194、51208153）、哈爾濱工業大學青年拔尖人才選聘計劃和原創前沿探索基金的支持。該書的出版也得到了2022年度國家科學技術學術著作出版基金的資助。
