碱-矿渣水泥的水化、力学及干缩性能研究进展

2022-02-22石马刚柯国军邹品玉宋百姓唐小林

硅酸盐通报 2022年1期

石马刚，柯国军,2,3，邹品玉,2,3，宋百姓,2,3，唐小林,2,3，金丹,2,3

(1.南华大学土木工程学院，衡阳 421001；2.中国核建高性能混凝土重点实验室，衡阳 421001； 3.高性能特种混凝土湖南省重点实验室，衡阳 421001)

0 引言

碱-矿渣(alkali-activated slag， AAS)水泥是一种新型胶凝材料，具有良好的环境协调性能，在其生产过程中，温室气体的排放量仅为生产硅酸盐水泥的15%～40%[1]，AAS水泥基材料也因此得到广泛关注与研究。

研究表明,AAS水泥具有优异的力学性能，但其干缩远大于普通硅酸盐水泥混凝土[2]，这是制约其在工程实践中推广应用的关键因素。苏岳威等[3]以模数为1.0的水玻璃为激发剂制作胶砂试样，其28 d的抗压强度达到76.2 MPa。陈科等[4]系统地研究了AAS水泥砂浆的干缩特性，结果表明，AAS砂浆的干缩远大于同条件下的普通硅酸盐水泥砂浆，以模数为1.0的水玻璃和碱含量相同的NaOH为激发剂制作试样，14 d的干缩量分别达到了普通硅酸盐水泥砂浆的5.5倍和2.2倍。

AAS水泥与普通硅酸盐水泥力学性能与干缩特性的差异，很大程度上是因为两者的水化机理不同。AAS水泥水化产物以网络结构为特征，浆体具有更小的孔隙率以及更细的孔结构，这与普通硅酸盐水泥由C-S-H、CH、AFm等无机小分子结构组成的硬化体有本质的区别[5-6]。AAS水泥的潜在活性与矿渣的化学组成及结构密切相关[7]，其独特的水化机理本质来源于矿渣分相的玻璃体结构，也与激发剂的选择有极大的关系[8]，探究不同激发剂作用下矿渣的水化机理是研究AAS水泥基材料力学性能与干缩特性的前提。

因此本文介绍了矿渣的组成与结构，探讨了不同激发剂作用下AAS水泥的水化机理，在此基础上综述其基本力学性能和干缩特性。旨在为了解矿渣的活性来源，理解其基本力学性能与水化的关系，收缩与水化的关系以及降低收缩提供参考，为其在工程实践中的应用和推广提供依据。

1 矿渣的组成与结构

矿渣的活性主要来源于其中无定形的玻璃体及其分相结构，而矿渣的化学组成在一定程度上调控着玻璃体结构[9-11]。在相同激发剂的作用下，尽管矿渣表现出相似的水化特征，但其化学组成却在很大程度上影响着AAS水泥基材料硬化体的组成与结构，进而影响硬化体的力学与干缩性能。例如Mg/Al质量比高、Al/Si质量比低的矿渣，由其制得的AAS水泥硬化体中体积稳定性好的类水滑石含量较多，易收缩的C-A-S-H凝胶含量较少，进而导致硬化体的干缩大大降低[12]。因此，全面了解矿渣的化学组成与结构对于AAS水泥基材料的研究十分重要。

1.1 矿渣的化学组成

矿渣是一种量大面广的工业废渣，其化学成分随铁矿石种类、冶炼方法的改变而有所不同。表1和图1分别列出了普通硅酸盐水泥(P·O 42.5级)以及我国几个主要的钢铁企业排放的矿渣的化学成分及含量(质量分数)，可以看出，矿渣与普通硅酸盐水泥的化学组成基本相同，但在含量上差别较大，不同来源的矿渣各组分含量也略有不同[13-14]。

表1 普通硅酸盐水泥的主要化学组成及含量[13-14]Table 1 Main chemical composition and content of ordinary Portland cement[13-14]

图1 不同企业矿渣的化学组成含量的比较[13-14]Fig.1 Comparison of chemical composition content of slag from different enterprises[13-14]

1.2 矿渣的结构

1.2.1 矿渣的玻璃体结构

矿渣在形成过程中，水淬急冷限制了矿物结晶，除少量如钙铝黄长石等结晶相的固溶体外，占矿渣质量90%～95%的都是无定形的活性玻璃体结构[15]。这与Skibsted等[16]提出的辅助胶凝材料本质上可被视为CaO-Al2O3-SiO2三元玻璃体及其衍生型的观点相一致。

玻璃体结构难以统一定量表示，当前对于辅助胶凝材料结构的表征是以聚合度和解聚度这两个指标来表征其玻璃体结构[17-19]。Shimoda等[20]研究了CaO-MgO-Al2O3-SiO2矿渣玻璃体的局域结构，发现AlO4四面体和SiO4四面体形成支链的框架结构，Ca2+和Mg2+分散其中且由支链框架结构的连接形式决定其占位。Liu等[21]研究了Al2O3含量高达30%(质量分数)的CaO-MgO-Al2O3-SiO2四元体系矿渣，结果表明，尽管Al—O—Al键数量减少，但其仍然是玻璃体结构的网络形成体之一。

基于以上关于矿渣玻璃体结构的研究[15-21]，可以初步建立起矿渣玻璃体结构示意图,如图2所示，矿渣玻璃体以[SiO4]4-四面体为网络形成体，[SiO4]4-通过氧桥相互连接。熔融状态下，与Al3+取代Si4+形成的[AlO4]5-四面体一起构成矿渣玻璃体的空间网络结构。配位离子Ca2+和Mg2+平衡取代后的负电荷作为网络改性体存在于网络形成体的孔隙当中，扭曲和解聚玻璃体网络结构。矿渣的玻璃体结构与其化学组成密不可分，矿渣玻璃体化学成分中网络形成体含量越低，改性体含量越高，其聚合度越低，玻璃体的活性越高。

1.2.2 矿渣玻璃体的分相结构

尽管玻璃体结构的聚合度和解聚度能在相当程度上描述辅助胶凝材料的结构特征并且关联其活性，但玻璃体往往具有分相结构[7,22-23]，这会极大地影响其水硬活性。

水淬矿渣的主要化学成分是CaO-MgO-Al2O3-SiO2，在高温状态下，矿渣经过水淬急冷，熔融体系表现出液相不混溶特性，部分物相在原始基础上富集生成新相，形成矿渣玻璃体的分相结构。徐彬等[24]通过电子探针元素分析得知，矿渣玻璃体由连续相和非连续相构成，其中非连续相含硅较多，被称为富硅相，呈类似球状或柱状并均匀分散于连续相中。连续相含钙较多，因此被称为富钙相(贫硅相)，基于其研究可以建立矿渣的分相结构模型，见图3[24]。

图2 矿渣玻璃体结构示意图[15-21]Fig.2 Vitreous structure of slag[15-21]

图3 矿渣的分相结构模型[24]Fig.3 Phase separation structure model of slag[24]

矿渣玻璃体结构中富钙相占多数，富硅相被富钙相严密包裹，形成矿渣玻璃体的主要特征结构。富钙相是矿渣玻璃体的结构形成体，起着维持矿渣玻璃体结构稳定的作用，其本身也是一种分相结构，富钙相由很多细小单元聚积而成，具有庞大的内比表面积,增加了其热力学不稳定性。图4展示了矿渣玻璃体分相结构在激发剂作用下被破坏的过程，如图4所示，因富钙相的主要结构形成键Ca—O键和Mg—O键的键能仅为富硅相的主要形成键Si—O键的1/3左右，因此富钙相首先被分解，矿渣硅氧保护层破坏(图4(a))，导致富硅相暴露在环境中(图4(b))，为激发剂等外部因素进入富硅相破坏玻璃体网络结构提供通道(图4(c))，进而导致整个玻璃体网络的分解破坏。

图4 矿渣分相结构破坏过程演示图[22-24]Fig.4 Schematic diagram of failure process of slag phase separation structure[22-24]

2 矿渣的水化机理

矿渣玻璃体的分相结构是矿渣具有潜在水硬活性的主要原因。如图4所示，富钙相是连续相，包裹着类似球状颗粒的非连续的富硅相，在矿渣玻璃体中发挥着类似于胶结物的作用。当富钙相遭到破坏，富硅相暴露在碱性介质中，并且由于富硅相较之富钙相更稳定、反应较慢，在反应前期，脱离原结构的富硅相像骨料般填充在富钙相的水化产物中，提高水泥石结构的致密度，而在后期，富硅相的水化产物不断填充在富钙相的水化产物之间，保证了后期强度的不断增长[14,25]。

通常情况下，水分子的作用不足以克服富钙相的分解活化能，向矿渣中加水，仅能在其表面发生微弱的水化反应。但碱激发剂能够克服矿渣的激发活化能，使矿渣硅氧结构网络层被破坏、结构分解，形成的[SiO4]4-、[AlO4]5-等阴离子与富钙相溶出的Ca2+和Al3+等生成无定形的单聚物，最后缩聚生成胶凝性物质[26]。其主要反应过程如下：

(1)在OH-的作用下，Mg—O键和Ca—O键因键能较弱首先发生断裂，富钙相遭到破坏，溶出Ca2+等，发生如下反应：

(1)

(2)富钙相溶解后，富硅相暴露在碱性环境中，发生以下反应溶出[SiO4]4-等而解体:

(2)

(3)

(3)溶出的Ca2+与[SiO4]4-之间反应，生成C-S-H，并缩聚形成水化产物。

也有观点认为，化学反应的原动力来源于组成元素的电负性，碱激发剂中的OH-并不能破坏矿渣表面的硅氧结构，在AAS水泥水化反应初期，矿渣表面的硅氧网络保护层是受到激发剂中碱金属阳离子的掠夺而解聚[12]。

尽管对于破坏硅氧网络保护层的动力来源存在争议，但总的来说，矿渣经碱激发后的水化硬化过程，主要就是玻璃态矿渣逐步解聚，[SiO4]4-阴离子解聚-再聚合的过程，但不同的激发剂作用机理有所不同[27]。研究AAS水泥的关键就在于研究碱性激发剂以及在碱性激发剂作用下矿渣的水化机理[26]。水玻璃和氢氧化钠是AAS水泥基材料中最常用的两种激发剂，本文以此为例介绍AAS水泥的水化机理。

2.1 水玻璃激发矿渣的机理

李东旭教授[28]将矿渣的碱激发剂总结为7类，并认为液体水玻璃对矿渣的激发效果是最突出的。水玻璃是一种能溶于水的硅酸盐，由不同比例的碱金属氧化物和二氧化硅组成，目前常用的是硅酸钠水玻璃(Na2O·nSiO2)和硅酸钾水玻璃(K2O·nSiO2)[29]。水玻璃本身是一种气硬性胶凝材料，其激发矿渣的本质是强碱激发。水玻璃溶解后的溶液呈现较高的碱性，高浓度的OH-破坏了矿渣的玻璃体结构，使其解体，产生 [SiO4]4-、Ca2+等游离的离子，最终反应生成C-S-H凝胶等水化产物。

以硅酸钠水玻璃为例，其激发矿渣的机理如图5所示，水玻璃为强碱弱酸盐，在溶液中会发生水解反应，造成强碱环境(图5(a))，使溶液中存在大量的OH-、[SiO4]4-等；矿渣中的富钙相保护层在强碱环境下溶出Ca2+(图5(b))，并迅速与溶液中的硅酸根离子反应生成水化硅酸钙(图5(c))；富钙相的破坏为激发剂进入矿渣内部提供通道，在碱金属离子的作用下富硅相解聚，释放出 [SiO4]4-，再次与Ca2+反应生成水化硅酸钙(图5(d))[12]。从上诉的反应过程可以看出，水玻璃溶液中大量存在的[SiO4]4-可以充分与Ca2+反应生成水化硅酸钙，加速了解聚-缩聚反应的进行。即水玻璃水解在造成强碱环境的同时，也提供了大量的[SiO4]4-，对于矿渣具有双重激发的效果。

图5 水玻璃激发碱-矿渣机理图[12]Fig.5 Schematic diagram of sodium silicate alkali-activated slag[12]

水玻璃是一种被普遍看好的碱激发剂，已有研究证明，在合适的模数下利用水玻璃激发矿渣，能够细化AAS水泥硬化体的大孔，减少有害孔的数量，进而可以改善AAS水泥基材料的宏观性能[30-31]。

2.2 氢氧化钠激发矿渣的机理

氢氧化钠又称火碱或者烧碱，是一种具有强碱性且腐蚀性极强的无机化合物。目前，对于NaOH激发矿渣的机理存在着两种不同的看法。第一种看法认为，NaOH使矿渣中的玻璃质或者晶体结构解体，释放出来的阳离子和阴离子形成絮凝状产物，最终经过缩聚形成胶凝性物质[12,26-27]。另外一种看法认为，NaOH在矿渣激发的过程中发挥着类似催化剂的作用，在反应中，用来激发矿渣的氢氧化钠又在反应过程中重新生成。

王峰等[32]用5%(质量分数)掺量的NaOH激发矿渣，采用煮沸法测定AAS硬化体碱度，利用酚酞遇碱变红的特性，用HCl标准溶液对测试液进行滴定，并由消耗的HCl体积计算不同龄期试件的碱度，得出如表2所示数据，由表2可知，试件不同龄期的碱度几乎保持不变，这证明了在AAS水泥的解聚水化过程中NaOH起到的是催化作用。

表2 掺量为5%的NaOH试件各龄期碱度数据[32]Table 2 Basicity data of samples with 5% NaOH content at different ages[32]

图6是氢氧化钠激发矿渣的机理示意图，如图所示，在NaOH的作用下，矿渣表面的硅氧保护层被破坏(图6(a))，溶出Ca2+和Mg2+；由于溶液中不存在[SiO4]4-，Ca2+不能被快速消耗，当其积累到一定浓度时，析出Ca(OH)2晶体，并富集在矿渣附近(图6(b))；随后，富硅相遭到破坏，溶出[SiO4]4-，与溶液中的Ca2+反应生成C-S-H，产物沉积在矿渣表面(图6(c))；随着反应产物层厚度逐渐增加，激发剂需要穿过反应层才能进一步激发内部矿渣，而此时溶液中Ca2+浓度较低，新溶出的[SiO4]4-与Ca(OH)2析晶反应生成C-S-H(图6(d))。

图6 氢氧化钠激发碱-矿渣机理图[12]Fig.6 Schematic diagram of sodium hydroxide alkali-activated slag[12]

由以上分析可以看出，水玻璃与NaOH激发矿渣的反应过程存在一定的差异。水玻璃激发矿渣时，反应机制为溶解沉淀反应，反应物趋向在溶液中生成，而NaOH激发矿渣，由于溶液中没有大量的[SiO4]4-及时消耗溶出的Ca2+，易出现Ca(OH)2析晶，反应机制更偏向于溶解沉淀以及固相反应的结合[12]。因此水玻璃激发矿渣具有更快的反应速度。

3 碱矿渣混凝土的强度性能

强度是水泥基材料最基本的力学性能之一。与普通水泥不同，AAS水泥的水化反应是在更强的碱性环境下进行的[13]。AAS水泥生成更多水化产物填充孔隙、细化孔结构、减小平均孔径、减少有害孔和多害孔，这导致AAS水泥浆体的强度性能与普通硅酸盐水泥不同。

影响AAS水泥浆体强度的因素有很多，包括激发剂的选择、掺合料的使用、养护方法、养护龄期等，这些已经见于许多研究[37-39]。作为激发矿渣潜在活性的关键因子，激发剂的种类及用量对AAS浆体强度的影响很大。郑登登等[40]以NaOH和KOH为激发剂，研究苛性碱对AAS砂浆强度的影响，结果表明，在90 d龄期，使用KOH做激发剂，其抗压强度、抗折强度分别比以NaOH做激发剂的浆体高16.48%和12.65%。Tänzer等[41]研究了碱基硅酸盐激发剂中不同阳离子的影响，得出在钾基激发剂存在的条件下，AAS浆体固化时间更短、抗压强度更高的结论。

相较于NaOH，水玻璃激发矿渣由于双重激发效果的存在，其反应速度更快，生成的网络体更加致密，具有更高的强度。当使用水玻璃做激发剂时，水玻璃中的[SiO4]4-能够与矿渣中的钙质成分发生反应，因而水玻璃-矿渣浆体的强度对水玻璃的浓度、模数更为敏感。杜天玲等[42]从水玻璃的胶团特征上对水玻璃激发矿渣的水化机理及对强度的影响进行了深入分析，认为在水玻璃真溶液中Na2O与SiO2是按照一定比例存在的，水玻璃模数(Ms)决定了SiO2和Na2O的比例，进而会影响到真溶液中Na2O的含量以及水玻璃提供的反应物SiO2的数量，并最终对AAS水泥硬化体的强度产生影响。

为了更直观观察水玻璃激发剂时碱含量与硅模数对AAS水泥浆体强度的影响，在Vilaplana等[43]实验数据(表3)的基础上，在Matlab中，采用Meshgrid函数对x、y轴进行网格化并对Griddata函数进行插值，重构用于画图的z轴数据，绘制出如图7所示的三维网格图。

表3 不同条件下AAS砂浆力学性能[43]Table 3 Mechanical properties of AAS mortar under different conditions[43]

图7 AAS砂浆力学性能与碱含量、硅模数之间的关系Fig.7 Relationship between mechanical properties of AAS mortar, alkali content and silicon modulus

由图7(a)可以看出，左上角出现明显上扬的角点，这表明在该实验的水玻璃模数(1.0～1.4)以及碱含量(3%～5%，质量分数)范围下，砂浆的抗压强度随着碱含量和水玻璃模数的增加而增加，当激发剂的碱含量为5%、水玻璃模数为1.4时，砂浆7 d和28 d的抗压强度均达到最大值(78.69 MPa和89.11 MPa)。在图4(b)中，沿坐标轴方向出现了两条明显的转折棱线(Ms=1.2，Na2O质量含量为4.0%)，28 d抗压强度沿硅模数增加方向的增势有所减缓，沿碱含量增加方向的增势明显增加。这说明增加激发剂用量对强度增长有利，而固定碱含量、单纯增加硅模数对AAS砂浆强度的增益能力是有限度的。这可能是因为：当硅模数相对不高时，高浓度的OH-可以促进矿渣玻璃体的解离，[SiO4]4-聚合生成水化产物，密实浆体结构，有利于强度发展；而当硅模数相对过高时，体系中由激发剂提供的[SiO4]4-过多，过大的聚合度使得[SiO4]4-与阳离子反应的难度变大，激发剂对强度的增益效果反而减弱。因此，当选用水玻璃作为激发剂时必须考虑到激发剂与矿渣对混凝土强度的共同影响，采用响应面方法或者正交实验的方法可以较为准确地设计出合适掺量和模数的AAS混凝土[13]。

4 碱-矿渣水泥混凝土的干缩

混凝土的干燥收缩是指混凝土内部水分含量高于外部环境中水分含量，从而导致混凝土内部水分向环境散失而产生的收缩，与普通混凝土相比，AAS混凝土具有更高的收缩，这已被看作定论[2-4]，然而关于其收缩特性的研究，目前还没有统一的结论。

4.1 碱矿渣混凝土干缩机制与理论

我国尚没有统一的关于AAS混凝土的规范或标准[13]。对于其干缩性能的研究，往往参照普通硅酸盐水泥进行。混凝土干缩机制的理论有很多，包括表面张力理论、毛细孔张力理论、拆散压力理论等[44-47]。毛细孔张力理论在其中比较有影响力，在高于50%的高湿度区间内，毛细孔张力作为收缩的基本驱动力已取得了共识[48-49]。

图8 弯曲液面的附加压力[48]Fig.8 Additional pressure at the curved surface[48]

毛细孔张力理论基于最基本的Laplace-Kelvin公式，描述了附加压力与曲率半径之间的关系[50]。图8为弯曲液面附加压力的示意图。从图可以看出，随着干燥作用的进行，毛细孔隙内凹液面不断下降，曲率半径减小，导致附加压力发生改变，毛细孔发生收缩变形，进而表现为混凝土宏观上的体积变化。目前大部分的观点认为AAS混凝土的大干缩是源于其水化产物独特的网状结构所带来的小孔隙率和精细化的孔结构。Collins等[51]的研究表明，在中孔范围内，AAS砂浆占比为82%，而普通硅酸盐水泥浆体仅为36.4%，基于毛细孔张力理论，AAS混凝土细化的孔径决定其会产生更大的毛细孔负压，收缩也将更大。

尽管毛细孔张力理论能在一定程度上解释AAS混凝土的过度干缩，但随着研究不断深入，研究人员发现AAS混凝土的干缩具有不同于普通硅酸盐水泥的特性，毛细孔张力理论并不能完全适用于AAS混凝土。Hansen等[52]的研究表明，普通硅酸盐水泥的水分损失和收缩之间显示出很强的相关性，然而Collins等[51]在研究AAS混凝土的干缩现象时却发现，AAS混凝土比普通硅酸盐混凝土有更高的收缩，但其水分损失却远不及普通硅酸盐混凝土。Ye等[53]也认为AAS混凝土的大收缩不可能是由于显著增加的驱动力(有效毛细管力)，而是将其归结为AAS浆体骨架的低蠕变模量(高相对湿度下)。

很明显，毛细孔张力理论已经不能完全适用于AAS混凝土，普通硅酸盐水泥干缩理论对于AAS水泥的适用性需要得到进一步更新。

4.2 激发剂对碱矿渣混凝土干缩的影响

影响AAS混凝土干缩的因素有很多，而激发剂的影响无疑是最大的。Duran等[54]研究了激发剂的类型及用量对AAS砂浆干缩的影响，部分结果如表4所示。使用4%(质量分数)碱含量的氢氧化钠和水玻璃激发矿渣，60 d砂浆的干缩分别是水泥砂浆的2倍和3倍，而使用碳酸钠激发的砂浆其干缩甚至低于水泥砂浆。仅从降低干缩的角度来看，碳酸钠无疑是最好的激发剂[13]。

在同样的碱含量条件下，硅酸钠水玻璃的干缩值是最大的，但是由于其双重激发效果的存在，在激发剂的选用中，其优先级往往高于其他种类的激发剂。Melo等[55]重点研究了Na2O·nSiO2水玻璃对AAS砂浆干缩的影响，得到如表5所示的统计数据，为便于观察根据表5的数据作图，如图9所示。

相同龄期下，AAS砂浆的干缩随着碱含量的增大而增大。这除了水玻璃用量增加而导致的孔结构细化外，还可能是因为碱含量升高，混合物处于较高的pH值环境，孔溶液中Al、Si、Na等离子的浓度过高，从而导致较高的表面张力[56]。

表4 碱矿渣混砂浆和水泥砂浆的收缩[54]Table 4 Shrinkage of alkali-activated slag mixed mortar and cement mortar[54]

表5 AAS砂浆的干缩值[55]Table 5 Dry shrinkage value of AAS mortar[55] /(10-6 mm/mm)

图9 不同碱含量下AAS砂浆的干缩值[55]Fig.9 Dry shrinkage value of AAS mortar with different alkali content[55]

4.3 纤维增强用于AAS混凝土降缩的研究发展

AAS砂浆及混凝土的过度干缩严重制约了其应用。围绕降低收缩以及抵抗AAS混凝土由于过度干缩而导致的开裂问题，科研工作者们已经做了大量的研究，取得了一系列成果[53,57-58]。材料的纤维增强是近几十年来材料科学领域的热点之一。目前对于纤维增强混凝土的机理，存在两种经典的理论：复合材料理论以及纤维间距理论。尽管这些理论几乎已经得到普遍认同，但是在建筑材料领域常用于普通硅酸盐混凝土、纤维增强AAS材料的研究还相对较少[59]。

张兰芳等[60]研究了多种类型的纤维对AAS性能的影响，结果表明钢纤维、聚丙烯纤维、碳纤维、玻璃纤维均能降低其干缩，增加其韧性, 减少AAS混凝土开裂的趋势。苏英等[61]针对合成纤维增韧碱AAS混凝土提出了一种新的网络互穿模型，他们认为，AAS水泥的硬化体组成一个致密的均匀网络，同时乱向分布的纤维在体系中也形成一个均匀的纤维网络体，两种网络结构在浆体中相互交融，如图10所示。为了更好地对比传统的纤维混凝土模型，本文采用Matlab软件，并使用其中的rand函数，构建一个随机三维纤维混凝土模型，如图11所示。对比图10和图11，可以看出，相较于传统模型，纤维网络互穿模型能够更好地说明水泥浆体与纤维空间网络两者之间的交互作用，水泥浆体网络是水泥基材料宏观性能的主要来源，而纤维空间网络主要发挥抑制水泥浆体网络变形、开裂的作用。同时根据此模型，不难得出水泥浆体与纤维空间网络之间的交联节点数量，以及节点的黏结程度对于纤维碱矿渣水泥基材料体系的性能有着重要影响这一结论。

目前，关于纤维增强AAS混凝土的研究和应用还处于起步阶段，为了实现其产业化应用，研究人员还需要进行大量的研究。同时，网络互穿模型作为一种新的纤维混凝土模型，研究人员应该从中获得相应的理论支持，并且基于此模型，对纤维AAS水泥基材料进行优化。