综述：可持续生物聚合物集成混凝土的最新趋势及其对机械性能和结构可靠性的影响

这篇综述系统探讨了生物聚合物（如多糖、蛋白质、木质素及可降解合成聚合物）在混凝土中的集成应用，揭示了其通过改善水化动力学（ITZ）、减少收缩和优化孔隙结构，显著提升抗压强度、抗裂性及耐久性（如抗冻融、抗Cl-/SO42-侵蚀）的机制，为绿色建筑（SCMs、GGBS替代）和循环经济提供了创新解决方案。

　　

可持续生物聚合物在混凝土中的应用

引言
传统混凝土因高碳排放（占全球CO₂排放8%）和耐久性不足面临挑战。生物聚合物（如淀粉、纤维素、木质素）通过分子级相互作用（羟基/羧基氢键）调控水化过程，成为可持续替代方案。例如，淀粉基温度抑制剂（TRI）可减少89.4%的水化放热，而纳米纤维素（NFC）使抗压强度提升50%。

作用机制
生物聚合物通过物理缠结和静电作用优化界面过渡区（ITZ），降低孔隙率。木质素改性物（PL）在0.5-1.0%剂量下提升流动性，过量则延迟水化。纤维素醚（HEMC）通过保水效应减少收缩，而藻酸盐可诱导自修复行为。

机械性能提升
生物聚合物使混凝土抗压强度达26 MPa（淀粉-砂体系），抗弯强度提高30%。纳米纤维素（0.3%剂量）通过XRD证实加速C-S-H凝胶形成，而壳聚糖增强氯离子结合能力，延长结构寿命。

耐久性突破
冻融循环测试显示，生物聚合物混凝土质量损失<0.5%（传统混凝土为2%）。硫酸盐侵蚀实验中，木质素改性样本膨胀率降低60%，且机器学习模型预测其服役寿命可达百年级。

未来展望
需解决生物聚合物成本（如PLA比SBR高20%）和规模化生产问题。3D打印混凝土和AI剂量优化将是下一阶段重点，推动建筑行业向碳中和目标迈进。