近日，山东大学核科学与能源动力学院绿色能源与材料团队，在水泥与混凝土材料领域国际顶级期刊《Cement and Concrete Research》(JCR Q1 TOP IF:14.0)发表题为“Effect of linear water-soluble polymer chain length on the micro-nano structure and chloride diffusion behavior of polymer-modified calcium silicate hydrate”的研究成果，揭示了水溶性聚合物链长调控水泥主要水化产物水化硅酸钙（C-S-H）微纳结构及氯离子扩散行为的新机制。团队赵立晓博士后为第一作者、王文龙教授与东南大学冯攀教授、新加坡国立大学耿国庆副教授为共同通讯作者。

水泥基材料广泛应用于海洋工程及以核电为代表的能源工程等领域，其耐久性直接关系到工程结构安全和全寿命周期资源消耗。在实际工程中，水溶性有机外加剂已成为调控水泥基材料性能的关键组分。然而，外加剂分子结构，特别是聚合物分子链长，如何影响水泥主要水化产物C-S-H的微纳结构及耐久性相关行为，仍缺乏清晰认识。

针对这一问题，研究团队以聚乙二醇（PEG）作为典型惰性线性水溶性聚合物，系统研究了聚合物链长对C-S-H层间结构、硅酸链聚合、孔结构演变及氯离子扩散行为的影响。研究发现，聚合物分子链对C-S-H层间距具有“先压缩后反弹”的调控作用：短链聚合物通过氢键作用拉近层间距，而长链聚合物则因空间位阻效应将其“撑开”，两者形成竞争机制。同时，聚合物分子链长增加会降低 C-S-H 硅酸链聚合程度，并促进形成更具缺陷特征的介孔结构。进一步研究表明，PEG 改性会削弱C-S-H对水分子和氯离子的束缚能力，改变孔道连通性和传输路径曲折度，从而降低块状C-S-H对氯离子侵入的抵抗能力。这一发现可为外加剂分子结构设计、低碳高耐久胶凝材料开发，以及沿海核电工程服役性能优化提供基础参考。

聚合物链长调控水化硅酸钙微纳结构的现象及机制示意图

绿色能源与材料团队长期围绕固废资源化利用、低碳胶凝材料、高耐久水泥基材料及能源工程材料服役性能开展研究。论文第一作者赵立晓博士后师从东南大学缪昌文院士，此次成果正是其将院士团队在混凝土耐久性领域的深厚积淀与山东大学核科学与能源动力学院在核辐射防护材料方面的发展方向相结合的重要体现。立足学院学科布局，团队正进一步开展核工程用低碳高性能混凝土及辐射屏蔽功能材料研究，为我国核电工程材料的低碳性、安全性与耐久性提升提供新思路。

文章链接：https://doi.org/10.1016/j.cemconres.2026.108307

文图/赵立晓，审核/王文龙、韩奎华、李永卫