二百年来，现代水泥混凝土的发明和发展对人类社会和现代文明的发展进程产生了深刻和重大影响。国家自然科学基金对科学研究具有引领作用，其资助项目在很大程度上可反映领域的研究热点和发展态势。以1986年以来国家自然科学基金在水泥混凝土材料领域的资助项目为研究对象，全面回顾和分析了资助项目数量与金额、资助格局、资助来源、受资助机构等多维度信息，梳理总结了本领域研究队伍和人才培养成效以及国际影响力情况；基于项目关键词构建了可视化网络，挖掘分析了不同时期研究热点和主要研究方向，并结合当前存在的主要问题和发展态势，对未来发展趋势和资助布局提出展望，为研究人员和管理人员提供借鉴和参考。

1824年10月21日，英国工程师约瑟夫·阿斯普丁在利兹获得英国第5022号专利“波特兰水泥”，自此开启了现代水泥混凝土的发展，深刻影响了人类社会和现代文明发展进程。

1986年2月14日，国务院批准设立国家自然科学基金委员会（以下简称“自然科学基金委”）。自成立伊始，自然科学基金委相关科学部和学科便从不同角度，开始了在水泥混凝土材料领域的资助布局。近40年来，自然科学基金委以研究项目形式在水泥混凝土材料领域开展了持续资助，培养了一大批学科专业人才，见证和直接推动了我国在这一领域的快速发展。

在水泥发明二百年之际，本文收集了自然科学基金委资助的与水泥混凝土材料相关的项目数据，系统回顾了自然科学基金委资助水泥混凝土材料基础研究的总体情况，分析了历年来基金资助数量和金额、资助项目类型、学科分布、受资助单位情况等；梳理了资助初期老一辈科学家开启的探索研究，总结了这一领域基础研究人才队伍的成长和现状，以及国际地位和学术影响力；系统挖掘和探讨了水泥混凝土材料领域在不同资助阶段研究方向和研究热点的发展脉络，并从自然科学基金资助布局的视角，总结优势、不足和挑战，对未来发展方向和资助布局提出展望，为水泥混凝土材料领域科研人员和管理人员提供借鉴和参考。

1.1 年度资助情况

截至2023年12月，自然科学基金委已资助水泥混凝土材料领域相关项目总计2990项，资助总金额149720.84万元，极大促进了该领域基础理论研究和应用技术的发展。按照年度对资助项目数量和金额分布情况进行统计，如图1所示。无论是资助项目数量还是资助金额，整体上均呈逐步增长的趋势。

总体上可分为如下几个时期：

1986—2000年，这期间资助项目数量和金额均较低，平均9.8项/年和117.6万元/年，直至2001年，资助项目数量首次超过20项，资助金额超过400万元；

2001—2010年，资助数量和资助金额在这10年间不断增长，至2010年资助项目数量首次超过80项，资助金额开始突破2500万元；

2011—2020年为快速和波动增长期，2011年，基金资助数量和资助金额开始大幅增长，此后5年资助数量由80项增长至190项，连续增长速率远高于前期；

2020年，工程与材料科学部实施了学科代码优化调整，建筑与土木工程学科将“混凝土结构材料”由三级学科代码（E080511）上升为“工程材料”二级学科代码（E0805），此后至今，立项数量稳定保持在每年220项以上，资助金额稳定在1.2亿元以上。

1.2 资助项目类型

主要项目类型数量、资助金额及其占比如图2所示。全部2990项资助项目中：

1） 面上项目1460项，接近总量的一半，资助金额占比则超过一半，为52.52%；

2）青年基金项目1148项占比38.39%，资助金额占比18.65%；

3）地区基金项目185项占比6.19%，资助金额占比4.76%；

4）重点项目资助38项；

5）国家杰青和优青项目分别支持了14项和19项。

1.3 资助项目来源

自然科学基金委设有9个科学部，在水泥混凝土材料领域立项资助的2990项项目中，除医学科学部和交叉科学部外，其余7个科学部均进行过资助（图3）。工程与材料科学部的资助数量和金额最多，占比均超过92%，处于绝对主导地位。

对工程与材料科学部资助的项目进一步按一级学科进行统计，如图4所示。其中，立项数量和资助金额最多的一级学科是E08建筑与土木工程学科，占比70%左右；其次是E02无机非金属材料学科，占比约14%；其后是E09水利工程学科，占比12%左右。

进一步分析资助量最多的3个一级学科（E08、E02、E09）历年来的资助情况，如图5所示。2000年之后整体资助量提升，特别是2012年后，E08建筑与土木工程学科持续保持较大增长，E02无机非金属材料和E09水利工程学科在水泥混凝土材料领域的资助已保持基本稳定的体量。水泥混凝土材料在整个E08建筑与土木工程学科中具有十分重要的地位，这一领域的资助立项占学科资助总量的11.9%。

1.4 受资助机构

历年立项资助的2990项项目分布于296家依托单位，其中以高校为主，为248家，科研院所为48家。根据本文统计数据，获得立项数量最多的是东南大学和同济大学，均为125项，其次是深圳大学107项；第4-10位依托单位依次是清华大学、河海大学、武汉理工大学、浙江大学、大连理工大学、青岛理工大学、济南大学；Top10单位近年来获资助数量年度排序变化情况如图6所示。

在E08建筑与土木工程学科，立项数量最多的是并列3家依托单位：东南大学、深圳大学和同济大学，且明显高于其他单位；近年来获批数量年度排序的变化情况如图7所示。总体来看，多年来每年排第1的依托单位并没有明显优势而持续保持较长时间，但基本是在东南大学、深圳大学、同济大学之间交替，说明这三家单位在水泥混凝土材料领域的基础研究方面，多年来具备了雄厚的研究基础、研究队伍和较为明显的优势地位。

2.1 老一辈开拓者奠定坚实基础

新中国成立之初，工业发展基础薄弱，对水泥混凝土材料的基础研究极为有限。自然科学基金委的成立，从基础研究的角度补足了行业和学科发展的短板，极大提升了我国在水泥混凝土材料领域的理论研究水平。

从起步到发展壮大的过程中，老一辈科学家们做出了开创性的巨大贡献，为学科的可持续快速发展打下了坚实的基础。吴中伟院士开拓了新中国混凝土科研事业，率先提出“混凝土科学”的概念，创建了我国第一支混凝土科研团队。黄蕴元先生在混凝土强度理论方面取得了开拓性研究成果，为水泥混凝土材料领域培养了一大批科研人才。

自然科学基金委成立之前，在以中国科学院科学基金作为全国性基金之时，便开始资助水泥混凝土材料方面的基础研究（1983年，大连理工大学赵国藩、徐世烺“混凝土损伤与断裂机理”）。自然科学基金委正式成立后，更加重视这一领域的基础研究，资助了最早（1986—1990年）一批的面上项目，包括：南京工业大学唐明述“低孔隙率胶凝材料的组成、结构与性能的关系”“碱-集料反应”、武汉理工大学袁润章“水化硅酸钙脱水相再水化的研究”、冯修吉“新型无机-有机复合水泥研究”、清华大学过镇海“复杂应力状态下混凝土的强度准则”“复杂应力状态下混凝土的本构模型”、西安建筑科技大学徐德龙“喷动煅烧水泥熟料的理论和试验研究”、东南大学孙伟“纤维增强高强水泥基界面强化的物理化学效应”、西安交通大学俞茂宏“混凝土强度理论研究”、清华大学冯乃谦“混凝土的微结构与断裂”、重庆大学蒲心诚“碱矿渣混凝土性能研究”、中国建筑材料科学研究总院沈荣熹“云母碎片作水泥增强材的研究”、中国铁道科学研究院姚明初“混凝土在等幅和变幅重复应力下的变形和损伤机理”、同济大学黄士元“混凝土盐剥蚀机制、防治和材料设计”、陈志源“碳纤维增韧水泥基复合材料的界面及其改性”等。

在水泥混凝土材料研究领域，自1991年开始获得重点项目资助，最早期（1991—1999年）的一批重点项目包括：大连理工大学赵国藩“碾压混凝土材料特性研究”、清华大学陈肇元“高强与高性能混凝土材料的结构与力学性态研究”、东南大学孙伟“高性能水泥基建筑材料的性能及失效机理研究”、中国水利水电科学研究院李金玉“混凝土表面防护理论及防护技术”、武汉大学江仪贞“水工混凝土建筑物老化病害评估准则的研究”等。

2.2 科研队伍和人才培养成效显著

经过三十多年的发展，水泥混凝土材料领域的科研队伍不断壮大，基础研究人才梯队日臻完善。从最初几年（1986—1990年）平均每年仅有6名左右研究人员获得面上项目资助，到近年来（2019—2023年）平均每年约有180名研究人员获得各类型项目资助。总体上，该领域基础研究人才规模得到极大扩展，形成了极具创新能力和发展潜力的人才梯队，基本满足当前行业和学科发展的需求。

在水泥混凝土材料领域，最早的国家杰青是1996年大连理工大学徐世烺获得，十余年后，2009年深圳大学邢锋、2012年东南大学刘加平先后获得两项杰青。这之后较长一段时间，水泥混凝土材料领域的国家杰青未能持续培养，至2019年后，在优秀年轻人才集聚的基础上，才集中涌现出一批领军人才，资助了11项杰青项目。自2012年优青项目设立以来，在水泥混凝土材料领域已资助19项。这19名优青项目负责人中，有5人已进一步获批国家杰青。

2.3 国际影响力日益提升

随着水泥混凝土材料领域资助项目的持续增长与基础研究人才队伍的快速成长，我国在这一领域的国际地位和学术影响力日益提升，发表学术论文、重要国际学术组织和学术期刊任职、研究方向引领等方面均取得显著成效。

在Web of Science数据库中，以“cement”和“concrete”为关键词检索论文题目统计，近20年来，相关学术论文数量则呈指数趋势快速增长，如图8所示。从发文数量最多的前5家研究机构来看，水泥混凝土材料领域的优势单位，从早期的美国、英国、西班牙、法国、瑞士等国家的高校和研究机构，至最近阶段，我国东南大学、同济大学、河海大学已占据前三位。在当前ESI数据库中（2024年7月），水泥混凝土材料领域的高被引论文有473篇，其中，我国为最多（183篇，占比38.7%），其次是美国（69篇，占比14.6%）和澳大利亚（65篇，占比13.7%）。我国的183篇高被引论文中，受自然科学基金项目资助的有117篇，占比63.9%，基金项目在资助有国际影响力的高被引论文方面发挥了重要作用。

在水泥混凝土材料领域，国际上主要的学术组织有国际材料与结构研究实验联合会（简称RILEM）、美国混凝土协会（简称ACI）、国际结构混凝土协会（简称fib）等。在这些学术组织中，我国学者均是重要参与者。鉴于在水泥混凝土材料领域做出的卓越贡献，RILEM还先后授予我国学者孙伟院士、缪昌文院士“终身成就奖”。

在水泥混凝土材料领域主要的国际学术期刊中，我国学者担任主编、副主编和编委的整体占比约为1/4，如图9。这些学者任职人次最多的是东南大学，随后是湖南大学、清华大学、香港理工大学和同济大学等。

2.4 研究方向与热点分析

2.4.1 总体概况

资助项目的关键词中，出现频次最高的10个为：耐久性、微观结构、力学性能、再生混凝土、劣化机理、本构模型、损伤、多尺度、钢筋锈蚀、冻融，如图10。其中，出现频次最多的关键词为“耐久性”，频次460次，远高于其它关键词，且前10频次关键词中的“劣化机理”“冻融”也与“耐久性”高度相关，体现了本领域对材料长期性能的重点关注，也说明“耐久性”一直是水泥混凝土领域研究的焦点问题。

资助项目的关键词聚类网络如图11所示，网络图谱中节点大小代表关键词的出现频次，颜色主要区分聚类及其关键词。如前所述，“耐久性”是出现频次最多的关键词，在聚类网络图中的节点也最大，其次是“微观结构”和“力学性能”，与关键词频次排序一致。不同聚类关键词间丰富的连接线表明各聚类之间并非完全独立，资助项目之间的连接度较高，共现关系较强且有多个节点连通不同热点词。

2.4.2 研究热点分析

关键词共现分析反映统计时段出现的高频关键词及其之间的相关关系。根据前文分析，对水泥混凝土材料研究领域的资助分布有3个明显的发展阶段，即1986—2001年、2001—2010年、2010年至今，对3个阶段资助项目的关键词分别进行分析，共现图谱如图12，主要表现为：

1）2001年之前，水泥混凝土材料领域的资助项目总体较少，关键词数量较少且连接网络的密度较为稀疏，分布也较为分散和独立。其中“耐久性”则一直是水泥混凝土材料领域受学者关注最多且一直持续至今的研究热点。

2）2001—2010年间，学术界和工程界对水泥混凝土材料耐久性的研究更加关注，并将耐久性研究进一步细分。

3）2010年以来，对水泥混凝土材料相关性能的多维、多尺度研究更为深入；模拟手段也更为丰富。再生混凝土、地聚物（碱激发）、超高性能、超高强高韧、3D打印、智能混凝土等，由新驱动、新现象、新技术、新问题而衍生出来的关键词和主题，成为近期新的研究热点。

（a）1986—2001年

（b）2001—2010年

（c）2010年至今

图13为水泥混凝土材料领域资助项目的关键词时间线图。图中近20年来愈发密集和丰富的关键词节点，及相互之间更为紧密的互连，可见该聚类方向的丰富性和热点更迭的快速性，以及与其它聚类间的交叉相关性。

2.4.3 研究方向分析

通过以上对水泥混凝土材料领域基金资助项目的可视化分析，结合这一领域的发展历程，归纳为如下主要研究方向：1）水泥混凝土材料设计、生产与制备；2）水泥混凝土早期性能及调控；3）水泥混凝土材料劣化与耐久性；4）水泥混凝土材料本构与性能强化；5）水泥混凝土服役状态评估与防护修复；6）功能与特种水泥混凝土；7）水泥混凝土内钢筋锈蚀及阻锈；8）绿色低碳水泥混凝土；9）超高强高韧高性能混凝土；10）智能/仿生/超级水泥混凝土；11）水泥混凝土材料-结构一体化；12）水泥混凝土材料数智化。

迄今，现代水泥混凝土已走过200年的发展历程，我国在这一发展历程的近几十年中，特别是自然科学基金资助以来的近40年中，扮演了极为重要的角色，不仅在生产规模上成为世界领先，更在基础理论研究、关键技术创新、优秀人才培养等方面做出了不可或缺的突出贡献。未来发展将何去何从，从自然科学基金资助布局的视角展望如下：

1）紧密对接国家战略和未来需求，提升服务能力；

2）突出创新探索，强化学科交叉，激发增长活力；

3）聚焦国际前沿，着力锻长补短，彰显独有特色；

4）加强人才培养，完善研究梯队，保障发展动力；

5）拓展国际合作，深化联合攻关，增强国际地位；

6）关注政策导向，加强学术研讨，汇聚共识合力。

200年来，现代水泥混凝土的发明和发展深刻影响了人类社会和现代文明的发展进程，并极大可能会在相当长时期内持续影响。40多年前，吴中伟先生认为“至少今后一、二百年内，混凝土必定还会是一种主要的结构材料”。从长远来看，这一断言目前仍是可信的，而随着新一轮科技革命和数智化时代的到来，科技创新进入前所未有的密集活跃期，在不远的将来也许会缩短或改变这一进程。从近中期来看，面对新时代、新任务、新挑战，水泥混凝土材料领域广大科研工作者要锚定2035年建成科技强国的战略目标，在基础理论、关键技术和工程应用等方面，加快实现高水平科技自立自强，在这一领域完全立于世界领先之地位。

本文在撰稿过程中得到了缪昌文院士、徐世烺院士、刘加平院士、邢锋院士的建议和指导，董必钦、冯攀、董志骞、王文涛、许木南协助绘制了文中部分图表，在此一并表示感谢！

特约供稿专家：

张鹏，国家自然科学基金委员会研究员，主要从事基金项目管理与研究工作。德国“洪堡学者”“万人计划”科技创新领军人才，入选“全球前2%顶尖科学家”“中国高被引学者”。