凝胶体是土木工程材料中由溶胶脱水或微粒凝聚形成的胶体结构，常见于石灰、水泥等无机胶凝材料的水化过程中。其典型代表为水泥水化生成的水化硅酸钙凝胶（C-S-H），通过纤维状微粒交错堆聚形成强度骨架，直接影响混凝土等材料的力学性能。凝胶体具有触变性特征，在外力作用下可逆转变为溶胶状态，这一特性被应用于保温砂浆等材料的制备工艺中。2024年研究揭示了C-S-H凝胶在超低温环境下的纳米力学退化规律，为极端工程条件应用提供了理论依据。

在石灰硬化过程中，氢氧化钙与二氧化碳反应生成碳酸钙结晶，逐步形成具有胶结能力的凝胶体结构。硅酸盐水泥水化时，C3S和C2S等矿物与水反应析出水化硅酸钙胶体微粒，通过范德华力凝聚成三维网状凝胶体，构成水泥石主要强度来源。石膏水化则生成二水石膏胶体微粒，经布朗运动形成临时网状结构，水分蒸发后形成晶体骨架。

凝胶体呈现多孔网状结构，孔隙包含凝胶孔和毛细孔，孔隙率直接影响材料的渗透性和耐久性。触变性是其核心特征，搅拌或震动可使凝胶恢复溶胶状态，该特性被用于复合气凝胶保温砂浆的制备工艺，通过机械作用实现与水泥基材的充分混合。不同Ca/Si比的C-S-H凝胶呈现显著结构差异：Ca/Si比为0.84时形成60-70nm大尺寸堆积颗粒，1.5时缩减至30-40nm，导致超低温环境下微裂缝形成机制的差异。

作为混凝土主要胶结相，C-S-H凝胶通过粘结骨料形成整体结构，其密实化过程直接影响28天抗压强度发展。在新型建筑材料领域，HNTs/SiO2复合气凝胶通过三维网状结构实现0.026W/(m·K)的超低导热系数，触变性特征解决了传统气凝胶与水泥基界面结合难题。水玻璃硬化时析出的二氧化硅凝胶，因其快速固结特性被用于地基加固和堵漏工程。

2024年同济大学研究团队发现，超低温导致C-S-H凝胶弹性模量下降20-35%，低Ca/Si比凝胶内部产生10-25nm微裂缝，高Ca/Si比凝胶则形成颗粒间大裂缝。氦比重瓶法证实胶体单元体积收缩源于层间孔塌陷，这种微观结构变化与混凝土冻融破坏宏观现象存在直接关联。抗压强度试验显示，复合气凝胶掺量增至15%时，砂浆强度从41.2MPa降至10.4MPa，证实凝胶体含量对材料力学性能的调控作用。

X射线衍射（XRD）用于分析凝胶体结晶度，证实C-S-H凝胶呈非晶态箔片状结构。原子力显微镜（AFM）压痕技术定量表征了不同相区（VLD/LD/HD-C-S-H）的纳米力学性能，发现HD-C-S-H相弹性模量比LD相高40%以上。氮吸附法则揭示了凝胶体孔径分布特征，典型C-S-H凝胶介孔（2-50nm）占比超过65%，直接影响材料的渗透性。