《Results in Materials》：Influence of pore structure characteristics on the mechanical response of cementitious materials to high water pressure
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深海基础设施要求胶凝材料具备承受高静水压力的能力。然而，压力诱导损伤的机理，尤其是孔隙结构特征的作用，仍理解不足。研究人员对OPC基与地质聚合物（geopolymer）基砂浆在45 MPa水压下暴露22 h后的响应进行了研究。采用力学性能、吸水特性、压汞法孔隙
深海基础设施要求胶凝材料具备承受高静水压力的能力。然而，压力诱导损伤的机理，尤其是孔隙结构特征的作用，仍理解不足。研究人员对OPC基与地质聚合物（geopolymer）基砂浆在45 MPa水压下暴露22 h后的响应进行了研究。采用力学性能、吸水特性、压汞法孔隙度测定（MIP）及微观结构观察评价压力诱导变化。在OPC基砂浆中，OPC、FA20（20%粉煤灰替代）与S60（60%矿渣替代）压力暴露后仅发生微小变化，抗压强度波动在±3%内。相比之下，引气（air-entrained）混合料吸水能力与可进入孔隙率约增加19%，并伴随轻微力学退化。地质聚合物体系虽初始抗压强度相近但表现迥异：GP1（粉煤灰–矿渣）出现可见开裂，抗压强度与弹性模量分别降低23.4%与17.8%，而GP2（粉煤灰）保持力学稳定。MIP揭示显著孔隙结构差异，GP1具更细孔隙结构（主孔径～7 nm），但截面观察发现众多MIP未捕获的 trapped air voids。结果表明，常规参数如抗压强度、吸水量与可进入孔隙率单独不足以解释观测到的压力响应。基于此，研究人员提出概念性压力均衡（pressure-equalization）机理：促进压力经互连孔隙网络传递的材料可适应长期静水加载，而由细孔隙结构与孤立内部空隙阻碍的压力均衡会导致局部应力集中与力学劣化。
研究背景方面，全球海洋作为未来基础设施开发前沿，离岸可再生能源、海底交通、深海资源勘探、水下碳封存等需求增长，使胶凝材料需在数千米水深、超数十兆帕长期静水压力（hydrostatic pressure）下保持力学稳定与耐久性。既往研究对高水压效应结论不一：部分报道强度因围压与水渗入围压效应而升高，部分报道因孔隙压力发展与损伤而降低；养护龄期、饱和度、渗透性与微结构发展均被证实有影响。尽管孔隙结构（尺寸、分布、连通性、可进入性）被认为直接控制水传输与压力传递速率，但既往改性孔隙结构常同时改变强度，使孔隙结构独立作用难以剥离。为此，研究人员在室温蒸馏水介质中隔离海水化学与热收缩变量，建立纯孔隙力学基线，并在各体系内调控配比与养护使初始抗压强度相近（OPC系偏差<7%，地质聚合物系偏差<3%），以独立考察孔隙架构作用。
《Results in Materials》刊发的研究中，研究人员针对OPC基（OPC、引气AE、FA20、S60）与地质聚合物基（GP1粉煤灰–矿渣、GP2纯粉煤灰）砂浆，制备?50×100 mm圆柱体，以3 MPa/min升降速率施加45 MPa水压并保持22 h（模拟约4500 m水深），随后进行力学与孔隙表征。
主要关键技术方法概括如下：样本为日本市售JIS标准材料制备的OPC基与地质聚合物基砂浆圆柱（?50×100 mm），OPC系包括空白、引气剂、20%粉煤灰、60%高炉矿渣替代四组，地质聚合物系包括FA+15% vol矿渣（GP1）与纯FA（GP2），GP2另设气干与饱和面干（SSD）两态；水压装置以注射泵控压45 MPa持载22 h；力学测试按ASTM C39/C469测抗压强度与静弹性模量；孔隙表征采用真空饱和法测总吸水率与可进入孔隙率、压汞法（MIP, JIS Z 1655）测孔径分布、SEM（JEOL JCM-7000, 15 kV）观察截面；数据分析以MIP分五段孔径分级并与力学/吸水变化对照，提出压力均衡概念模型。
研究结果部分，OPC基系统在高水压下：初始抗压强度51.9–58.3 MPa，MIP显示OPC与FA20主峰近35 nm，AE最粗主峰近55 nm且中毛细孔多，S60呈双峰且细孔（4–20 nm）体积最大；45 MPa/22 h暴露后OPC、AE、FA20、S60抗压强度变化分别为?2.5%、?6.2%、?2.6%、+0.6%，弹性模量变化?2.1%、?6.4%、?0.5%、+8.9%，AE退化最大但整体均在±7%内，引气导致吸水与可进入孔隙率增约19%。地质聚合物系统：GP1/GP2初始强度42.9–45.3 MPa，GP1主孔径～7 nm但截面见大量MIP未捕集trapped air voids；暴露后GP1现可见裂纹，抗压强度降23.4%、弹性模量降17.8%，GP2力学稳定；MIP显示细孔不等同于优压稳性。
讨论与结论翻译总结：研究人员指出常规强度、吸水、可进入孔隙率不足以预测高水压响应；提出压力均衡机理——互连孔隙网络促成孔隙压力全体积传递者耐长期静水加载，细孔结构叠加孤立内部空隙（entrapped air voids）阻碍均衡，引发局部应力集中与劣化；该机理解释同强度下OPC系稳、AE微退、GP1剧损、GP2稳之差异，为深海胶凝材料孔隙设计提供超越“越细越好”的准则，即重视连通性、可进入性与孤立空隙控制。
