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第一部分 基 础篇1

第一章 现代混凝土概述1

1.1混凝土的发展简史1

1.2现代混凝土的组成3

1.2.1胶凝材料3

1.2.2集料3

1.2.3化学外加剂4

1.2.4矿物掺和料5

1.2.5水5

1.3混凝土的种类6

1.3.1分类方法6

1.3.2典型的混凝土品种6

1.4硬化混凝土的性能8

1.4.1力学性能8

1.4.2体积稳定性9

1.4.3耐久性9

1.5混凝土的多尺度结构11

1.6混凝土的用途12

1.7混凝土的研究方法13

复习题14

主要参考文献15

第二章 硅酸盐水泥16

2.1通用硅酸盐水泥16

2.1.1硅酸盐水泥16

2.1.2普通硅酸盐水泥17

2.1.3矿渣硅酸盐水泥17

2.1.4火山灰质硅酸盐水泥17

2.1.5粉煤灰硅酸盐水泥17

2.1.6复合硅酸盐水泥18

2.2硅酸盐水泥的原料和生产18

2.3硅酸盐水泥的化学成分和矿物组成18

2.4基于水化热的硅酸盐水泥的水化过程19

2.5基于电阻率方法的硅酸盐水泥水化结构形成过程22

2.6 Powers公式及基于水化度的相组成25

2.7硅酸盐水泥水化速率及水泥水化动力学模型28

2.8影响硅酸盐水泥凝结硬化和强度的主要因素30

2.8.1水泥熟料的矿物组成和矿物外加剂30

2.8.2细度30

2.8.3石膏的掺量30

2.8.4水灰比30

2.8.5养护时间32

2.8.6养护温度和湿度32

2.9硬化水泥浆体的组成和结构33

2.9.1水化产物的组成、结构和性能33

2.9.2孔和孔结构特性36

2.9.3水的存在形态37

复习题38

主要参考文献39

第三章 集料41

3.1集料的作用41

3.2集料的分类和命名41

3.3天然矿物集料的矿物特性42

3.3.1主要造岩矿物的组成和特性42

3.3.2岩石的分类43

3.3.3化学成分和矿物组成的分析实例44

3.4细集料的主要技术性能45

3.4.1砂的分类及表面特性45

3.4.2砂的含水状态50

3.4.3砂的技术要求51

3.5粗集料的主要技术性能59

3.5.1粗集料的分类59

3.5.2粗集料的技术要求59

3.6机制砂与机制砂混凝土的研究进展64

3.6.1机制砂的基本特性64

3.6.2机制砂的生产现状65

3.6.3人工砂应用水平65

3.6.4石粉对混凝土性能的影响66

3.6.5国内外集料标准对石粉含量的限值67

3.6.6存在的问题67

复习题68

主要参考文献69

第四章 混凝土外加剂70

4.1概况70

4.1.1混凝土外加剂的发展历史70

4.1.2混凝土外加剂的定义71

4.1.3混凝土外加剂的分类71

4.2表面活性剂72

4.2.1表面活性剂的种类与结构特点72

4.2.2表面活性剂的作用机理73

4.3化学外加剂77

4.3.1减水剂78

4.3.2引气剂92

4.3.3凝结调节剂——缓凝剂和速凝剂94

4.3.4硬化调节剂——早强剂97

4.3.5膨胀剂98

4.3.6保水剂和增稠剂100

4.3.7其他外加剂102

复习题106

主要参考文献107

第五章 矿物掺和料108

5.1粉煤灰108

5.1.1粉煤灰的物理特性109

5.1.2粉煤灰的化学成分和矿物组成111

5.1.3粉煤灰的火山灰反应112

5.1.4粉煤灰在混凝土中的作用114

5.2粒化高炉矿渣117

5.2.1矿渣的物理特性117

5.2.2矿渣的化学组成118

5.2.3矿渣的矿物组成118

5.2.4矿渣的反应机理119

5.2.5影响矿渣活性的因素120

5.2.6水泥-矿渣复合体系的水化性能121

5.2.7矿渣对混凝土性能的影响123

5.3硅灰125

5.3.1硅灰的物理特性125

5.3.2硅灰的化学成分和矿物组成126

5.3.3硅灰在混凝土中的作用机理127

5.3.4硅灰对混凝土性能的影响128

5.4其他矿物掺和料130

5.4.1石灰石粉130

5.4.2钢渣133

5.4.3磷渣137

5.4.4偏高岭土138

复习题140

主要参考文献140

第二部分 科 学篇142

第六章 混凝土微结构及其表征142

6.1概述142

6.2多尺度的微结构144

6.2.1水泥基复合材料的多尺度划分145

6.2.2界面过渡区微结构148

6.3微观结构测试及表征方法152

6.3.1 X射线衍射分析152

6.3.2孔结构分析技术153

6.3.3压汞孔结构分析155

6.3.4扫描电镜分析技术157

6.3.5低温量热技术159

6.3.6气体吸附法161

6.3.7核磁共振技术（1H NMR技术）162

6.3.8 X射线CT技术163

6.3.9纳米压痕164

6.3.10光学显微镜分析技术167

6.4微结构模拟研究进展168

复习题172

主要参考文献173

第七章 混凝土的力学性能176

7.1混凝土的强度性质176

7.1.1混凝土强度的种类176

7.1.2强度与孔隙177

7.1.3强度的影响因素178

7.1.4决定混凝土强度的微观结构因素182

7.1.5混凝土强度的尺寸效应183

7.2混凝土在不同受力状态下的特性185

7.2.1应力-应变关系185

7.2.2混凝土的弹性模量187

7.2.3抗拉强度与抗压强度的关系188

7.3混凝土的疲劳特性190

7.3.1混凝土疲劳的有关概念190

7.3.2混凝土疲劳破坏的过程及特征190

7.3.3混凝土疲劳性能试验和理论191

7.3.4改善混凝土疲劳性能的措施194

7.4混凝土的断裂特性194

7.4.1混凝土断裂的基本概念194

7.4.2混凝土断裂试验方法195

7.4.3断裂模型理论196

复习题197

主要参考文献197

第八章 混凝土体积稳定性199

8.1变形的类型199

8.2化学收缩199

8.2.1化学收缩的概念和测试方法199

8.2.2化学收缩与水化过程的关系202

8.2.3化学收缩与电阻率的关系203

8.3自收缩205

8.3.1自收缩的概念205

8.3.2自收缩的测试方法206

8.3.3起点测定时间对自收缩结果的影响208

8.3.4自收缩机理208

8.3.5自收缩和化学收缩的内在关系209

8.3.6自收缩的影响因素209

8.3.7粉煤灰对水泥浆体的电阻率与自收缩的影响213

8.4干燥收缩214

8.4.1干燥收缩的概念和测试方法214

8.4.2干燥收缩的开裂215

8.5温度变形217

8.6弹性变形和弹性行为218

8.6.1应力和应变关系的非线性218

8.6.2混凝土弹性模量的分析220

8.7徐变222

8.7.1荷载作用下材料的黏弹性及模型222

8.7.2徐变度和任意应力条件下应变响应的叠加法226

8.7.3混凝土徐变的特性226

8.7.4影响混凝土徐变的因素228

8.7.5徐变的试验方法和结果分析举例229

8.7.6用于预测混凝土徐变的ACI公式231

复习题232

主要参考文献235

第九章 混凝土耐久性236

9.1概述236

9.1.1混凝土耐久性的概念236

9.1.2混凝土腐蚀类型237

9.1.3混凝土耐久性环境条件分级238

9.1.4影响现代混凝土耐久性问题突出的原因242

9.1.5混凝土耐久性劣化的整体模型243

9.2渗透性及其对混凝土耐久性的影响245

9.2.1混凝土渗透性及其影响因素245

9.2.2毛细孔渗透压力与混凝土渗透性249

9.2.3离子在混凝土中的渗透性250

9.2.4混凝土渗透性评价方法251

9.2.5渗透性与混凝土耐久性之间的关系255

9.2.6混凝土的开裂对耐久性的影响257

9.3抗冻性258

9.3.1混凝土中水的冻结258

9.3.2混凝土抗冻性经典理论258

9.3.3影响混凝土抗冻性的主要因素261

9.3.4混凝土冻融损伤模型263

9.3.5混凝土抗冻性试验方法264

9.3.6混凝土盐冻266

9.3.7提高混凝土抗冻性的技术措施267

9.4耐化学侵蚀性268

9.4.1水泥浆体组分的浸出268

9.4.2酸的侵蚀268

9.4.3硫酸盐侵蚀269

9.4.4酸雨侵蚀273

9.5碱-集料反应275

9.5.1碱-集料反应的分类与特点275

9.5.2碱-集料反应的膨胀机理276

9.5.3碱-集料反应的影响因素277

9.5.4碱-集料反应的预防措施280

9.6混凝土的碳化281

9.6.1碳化机理与特点281

9.6.2碳化效应283

9.6.3碳化影响因素284

9.6.4碳化程度检验与估计287

9.6.5减少与预防碳化的措施288

9.7混凝土中钢筋的锈蚀288

9.7.1混凝土中钢筋锈蚀的电化学原理288

9.7.2混凝土“中性化”对混凝土中钢筋锈蚀的影响290

9.7.3氯盐对混凝土中钢筋锈蚀的影响290

9.7.4混凝土钢筋锈蚀的其他影响因素291

9.7.5混凝土中钢筋锈蚀的防护措施293

9.7.6混凝土中钢筋锈蚀的检测方法294

9.8混凝土耐久性设计及防护294

9.8.1混凝土耐久性设计295

9.8.2混凝土耐久性防护296

9.8.3混凝土耐久性评价297

9.8.4混凝土耐久性研究的发展与展望298

复习题299

主要参考文献299

第十章 混凝土的性能设计302

10.1常规混凝土与高性能混凝土设计方法302

10.1.1常规混凝土设计方法及其特点302

10.1.2高性能混凝土配合比设计原则304

10.1.3高性能混凝土的设计方法305

10.1.4现有高性能混凝土设计方法的不足307

10.2基于性能的高性能混凝土设计方法307

10.2.1基于性能的混凝土设计方法简介308

10.2.2基于性能设计方法与传统指令式设计的区别309

10.2.3基于性能设计方法的优点311

10.2.4混凝土性能设计的内容312

10.3基于性能的混凝土质量控制体系315

10.3.1质量控制体系的构成与策略315

10.3.2混凝土抗碳化能力检测方法316

10.3.3混凝土抗氯离子渗透性检测方法318

10.4混凝土性能设计体系与应用现状319

复习题320

主要参考文献321

第三部分 技 术篇323

第十一章 混凝土配合比设计323

11.1混凝土拌和物配制的目标和影响因素323

11.1.1强度323

11.1.2工作性324

11.1.3耐久性324

11.1.4经济性324

11.2混凝土拌和物参数的选择324

11.2.1水胶比325

11.2.2浆集比325

11.2.3砂石比325

11.2.4外加剂用量325

11.3混凝土拌和物配合比设计的方法326

11.3.1传统塑性混凝土配合比设计326

11.3.2 Mehta和Aitcin推荐的高强、高性能混凝土配合比确定方法331

11.3.3法国路桥实验中心建议的方法333

11.3.4基于最大密实度理论的方法335

11.3.5吴中伟高性能混凝土简易配合比设计方法335

11.4高性能混凝土全计算配合比设计336

11.4.1普遍适用的混凝土体积模型337

11.4.2混凝土配合比设计中的两个基本关系式337

11.4.3混凝土全计算配合比设计步骤339

11.4.4高性能混凝土（HPC）全计算配合比设计340

11.4.5高性能混凝土（HPC）全计算配合比设计的实例342

11.4.6总结344

复习题345

主要参考文献346

第十二章 早龄期混凝土技术347

12.1混凝土工作性的评价技术347

12.1.1工作性的定义和意义347

12.1.2工作性的测定349

12.1.3流动性的分类及选择351

12.1.4影响工作性的主要因素352

12.1.5改善新拌混凝土工作性的措施355

12.2混凝土的凝结特性及其评价356

12.2.1凝结的定义和重要性356

12.2.2贯入阻力法测量凝结时间356

12.2.3用电阻率表征凝结时间358

12.2.4混凝土的非正常凝结361

12.3混凝土的温度控制技术363

12.3.1意义363

12.3.2寒冷气候中混凝土浇筑技术363

12.3.3大体积混凝土温度控制技术364

12.4混凝土拌和物的其他性能和新拌混凝土的快速分析技术365

复习题366

主要参考文献366

第十三章 混凝土无损检测技术367

13.1混凝土无损检测技术的定义与分类367

13.1.1混凝土无损检测技术的定义367

13.1.2混凝土无损检测的发展趋势367

13.1.3混凝土无损检测的种类367

13.2混凝土结构的应力波检测法369

13.2.1混凝土结构的超声波检测法369

13.2.2混凝土结构的冲击回波检测法371

13.2.3混凝土结构的声发射检测法371

13.3混凝土结构的电学检测方法373

13.3.1电阻率法检测钢筋锈蚀373

13.3.2电位法检测钢筋锈蚀374

13.3.3线性极化法检测钢筋锈蚀375

13.3.4电阻率法在混凝土水化监测过程中的应用376

13.4混凝土结构检测的电磁波法377

13.4.1电磁波在混凝土结构检测中的应用377

13.4.2探地雷达在混凝土结构检测中的应用378

13.5混凝土的红外成像法检测技术379

13.6混凝土结构的断层扫描法382

13.6.1 X射线断层扫描法原理382

13.6.2反向散射微波断层扫描法的应用382

13.7混凝土无损检测案例383

13.7.1超声法检测混凝土裂缝383

13.7.2雷达法检测楼板钢筋直径和分布384

13.7.3电位法检测混凝土内部钢筋锈蚀385

复习题386

主要参考文献386

第十四章 轻集料混凝土及抛填集料混凝土技术387

14.1轻集料混凝土的概念387

14.2轻集料混凝土的特性388

14.2.1轻质高强388

14.2.2保温隔热性能388

14.2.3耐火性能388

14.2.4抗震性能388

14.2.5耐久性能388

14.3轻集料混凝土的发展与研究389

14.3.1轻集料混凝土的发展389

14.3.2轻集料混凝土的研究389

14.4轻集料混凝土的应用实例395

14.4.1工程简介395

14.4.2原材料和配合比395

14.4.3轻集料混凝土施工情况396

14.5轻集料混凝土的应用拓展397

14.5.1内养护混凝土397

14.5.2次轻混凝土404

14.6抛填集料混凝土407

14.6.1引言407

14.6.2集料嵌锁型混凝土施工工艺剖析409

14.6.3抛填集料混凝土方法与研究进展410

14.6.4抛填集料混凝土的绿色高性能化机理411

14.6.5抛填集料混凝土的应用及优点412

14.6.6结语413

复习题414

主要参考文献414