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內(nèi)容簡介 本書在國家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項目、教育部新世紀(jì)優(yōu)秀人才項目、江蘇省“333工程”項目、江蘇省交通科技計劃項目、鐵道部和上海鐵路局科技開發(fā)項目以及十余項重點(diǎn)工程科技攻關(guān)項目的資助下，對水泥混凝土的體積穩(wěn)定性和抗裂性的核心理論及應(yīng)用技術(shù)開展了大量研究，并在工程建設(shè)中得到了成功應(yīng)用。全書共11章，內(nèi)容主要包括混凝土原材料、功能組分、配合比、環(huán)境溫濕度等對體積穩(wěn)定性和抗裂性的影響規(guī)律及機(jī)理，體積變形和開裂風(fēng)險的定量預(yù)測方法，抗裂混凝土的設(shè)計方法和裂縫修復(fù)技術(shù)，以及相應(yīng)技術(shù)在典型工程中的成功應(yīng)用。 本書可供土木建筑、工程材料、橋梁市政、隧道機(jī)場、道路與鐵道工程等專業(yè)的科研人員與工程技術(shù)人員從事科研、工程設(shè)計、檢測、維護(hù)與管理時參考，也可供大專院校的教師、研究生及高年級本科生閱讀使用。 目 錄 1緒論1 1.1水泥混凝土的使用歷史和現(xiàn)狀1 1.2發(fā)展面臨的挑戰(zhàn)2 1.3可持續(xù)發(fā)展與體積穩(wěn)定性、抗裂性和耐久性4 1.4本書主要內(nèi)容6 參考文獻(xiàn)6 2常溫濕熱耦合體積穩(wěn)定性機(jī)理與變形預(yù)測8 2.1混凝土的多孔介質(zhì)特性與濕熱耦合變形機(jī)理8 2.1.1混凝土的多孔介質(zhì)特性8 2.1.2混凝土濕熱耦合變形機(jī)理10 2.2混凝土內(nèi)部濕熱傳輸機(jī)理13 2.2.1混凝土多孔介質(zhì)的濕傳輸機(jī)理13 2.2.2混凝土中的熱傳輸機(jī)理14 2.3混凝土濕熱耦合傳輸數(shù)值模型15 2.3.1混凝土內(nèi)部濕傳輸基本模型15 2.3.2水泥石內(nèi)部熱傳輸基本模型18 2.3.3混凝土濕熱耦合傳輸模型19 2.4混凝土濕熱耦合體積穩(wěn)定性計算方法27 2.4.1濕熱耦合體積穩(wěn)定性計算的方法體系27 2.4.2溫、濕度分布的解析法求解27 2.4.3濕度分布的應(yīng)力轉(zhuǎn)化法35 2.4.4濕熱耦合變形的有限元分析方法37 2.5混凝土濕熱耦合變形數(shù)值模擬計算的軟件開發(fā)38 2.5.1基于Visual Basic調(diào)用Matlab及ANSYS的軟件開發(fā)策略38 2.5.2CTMSoft軟件開發(fā)關(guān)鍵問題及其實(shí)現(xiàn)40 2.5.3軟件操作界面及使用簡介43 2.6混凝土濕熱耦合變形數(shù)值模擬方法的實(shí)例驗證45 2.6.1數(shù)值模擬分析建模45 2.6.2邊界條件選擇確定45 2.6.3基本參數(shù)的確定48 2.6.4利用CTMSoft對混凝土變形進(jìn)行數(shù)值模擬49 2.6.5數(shù)值模擬結(jié)果及其比較分析50 2.7材料和結(jié)構(gòu)參數(shù)對體積穩(wěn)定性影響的數(shù)值分析55 2.7.1材料參數(shù)對混凝土變形影響的模擬實(shí)驗分析55 2.7.2結(jié)構(gòu)參數(shù)對混凝土變形影響的初步分析57 參考文獻(xiàn)58 3化學(xué)外加劑對塑性收縮、干縮和徐變的作用及機(jī)理64 3.1概述64 3.2高效減水劑及功能組分對混凝土塑性收縮和抗裂性的影響64 3.2.1不同高效減水劑及功能組分對混凝土塑性抗裂的影響65 3.2.2塑性收縮變形68 3.3不同減水劑對混凝土干縮、自收縮、徐變的影響規(guī)律74 3.3.1外加劑對混凝土干燥收縮和自收縮的影響規(guī)律79 3.3.2外加劑對混凝土干燥徐變和基本徐變的影響規(guī)律83 3.4減水劑對混凝土中水分傳輸?shù)挠绊懠捌渑c收縮徐變的關(guān)系89 3.4.1混凝土內(nèi)部相對濕度的經(jīng)時變化89 3.4.2不同減水劑對砂漿失水率的影響97 3.4.3不同減水劑對混凝土濕含量的影響97 3.5減水劑對混凝土組成和結(jié)構(gòu)的影響及其與收縮徐變的關(guān)系98 3.5.1不同外加劑對非蒸發(fā)水含量的影響99 3.5.2不同外加劑對水泥漿體固相成分的影響102 3.5.3不同外加劑對混凝土孔溶液的影響108 3.5.4不同外加劑對混凝土和砂漿孔結(jié)構(gòu)的影響110 3.5.5低收縮低徐變混凝土減水劑分子結(jié)構(gòu)112 3.6減縮劑對收縮徐變的作用及機(jī)理113 3.6.1對塑性開裂的影響113 3.6.2減縮劑對干燥收縮的影響114 3.6.3減縮劑對徐變的影響116 3.6.4作用機(jī)理分析117 參考文獻(xiàn)118 4纖維的作用及機(jī)理121 4.1鋼纖維混凝土的靜態(tài)力學(xué)性能121 4.1.1鋼纖維混凝土軸心抗拉性能121 4.1.2鋼纖維混凝土軸心抗壓性能127 4.1.3鋼纖維鋼筋混凝土梁抗彎性能131 4.2混雜纖維混凝土的斷裂力學(xué)性能137 4.2.1混雜纖維混凝土基本性能138 4.2.2混雜纖維混凝土斷裂力學(xué)性能研究142 4.2.3混雜纖維混凝土的聲發(fā)射特性150 4.3PVA纖維的力學(xué)性能151 4.3.1PVA纖維對混凝土抗壓強(qiáng)度的影響151 4.3.2纖維對混凝土抗折強(qiáng)度的影響152 4.3.3纖維對混凝土靜彈性模量的影響153 4.3.4纖維對混凝土抗拉強(qiáng)度和極限延伸率的影響153 4.3.5PVA纖維影響混凝土力學(xué)性能的機(jī)理154 4.4PP纖維混凝土的抗塑性開裂性能155 4.4.1塑性抗裂性能的試驗方法155 4.4.2塑性抗裂性能的評價方法158 4.4.3PP纖維混凝土的抗塑性開裂性能162 4.4.4PP纖維改善抗塑性開裂性能的機(jī)理167 4.5纖維混凝土的體積穩(wěn)定性172 4.5.1鋼纖維和PP纖維混凝土的干縮性能172 4.5.2PVA纖維混凝土的收縮徐變性能176 4.5.3鋼纖維對AAR膨脹的限制作用180 參考文獻(xiàn)186 5礦物摻合料對收縮徐變的影響及機(jī)理188 5.1概述188 5.2低收縮徐變水泥石微觀結(jié)構(gòu)特征189 5.2.1試驗原材料與方法189 5.2.2水泥石的納米表征197 5.2.3低收縮徐變水泥石的微觀結(jié)構(gòu)模型211 5.3基于低收縮徐變的膠凝材料強(qiáng)度設(shè)計方法211 5.3.1灰色系統(tǒng)理論與試驗方法212 5.3.2膠凝材料強(qiáng)度與影響因素分析220 5.3.3基于低收縮徐變的膠凝材料強(qiáng)度設(shè)計模型228 5.4等強(qiáng)度低收縮徐變膠凝材料設(shè)計方法231 5.4.1研究方案231 5.4.2膠凝材料干燥收縮和徐變與影響因素分析234 5.4.3等強(qiáng)度低收縮徐變膠凝材料設(shè)計模型242 5.5低收縮徐變混凝土的制備與機(jī)理分析247 5.5.1基于膠凝材料設(shè)計的低收縮徐變混凝土247 5.5.2低收縮徐變混凝土的力學(xué)性能、干燥收縮和徐變度247 5.5.3低收縮徐變混凝土的機(jī)理分析252 參考文獻(xiàn)255 6熱變形機(jī)理和相變材料調(diào)控260 6.1概述260 6.2混凝土膠凝材料基體相的熱變形性能研究261 6.2.1固相組分對水泥石熱膨脹系數(shù)的影響261 6.2.2水對水泥石熱變形性能的影響262 6.2.3孔對水泥石熱變形性能的影響263 6.3混凝土組成對熱變形性能的影響264 6.3.1漿體對混凝土熱膨脹系數(shù)的影響264 6.3.2骨料對混凝土熱膨脹系數(shù)的影響265 6.3.3含氣量對混凝土熱膨脹系數(shù)的影響267 6.4常規(guī)組成對混凝土熱變形調(diào)控的比較分析及內(nèi)部溫升控制技術(shù)的提出268 6.4.1混凝土熱膨脹系數(shù)的可調(diào)控幅度分析268 6.4.2混凝土導(dǎo)熱性能的影響因素與調(diào)控效果分析270 6.5封裝填埋相變材料對水泥基材料內(nèi)部溫升的影響273 6.5.1用于降低大體積混凝土水化熱溫升的相變材料的性能要求273 6.5.2采用封裝填埋PCM降低水泥基材料水化熱溫升274 6.6采用相變導(dǎo)熱流體降低混凝土的內(nèi)部溫升279 6.6.1相變導(dǎo)熱流體的組成279 6.6.2相變導(dǎo)熱流體的性能279 6.6.3相變導(dǎo)熱流體的導(dǎo)熱機(jī)理分析284 6.6.4相變導(dǎo)熱流體降低混凝土的水化熱溫升的效果285 參考文獻(xiàn)299 7高溫爆裂體積穩(wěn)定性301 7.1高溫爆裂的現(xiàn)象、定量表征與危害301 7.2水泥基材料高溫爆裂的條件302 7.2.1受火制度與爆裂的關(guān)系303 7.2.2凈漿、砂漿和混凝土的區(qū)別305 7.3基于蒸汽壓理論的混凝土爆裂分析306 7.3.1混凝土高溫作用下的物理化學(xué)變化307 7.3.2高溫下混凝土內(nèi)部水的汽化對溫度場的影響308 7.3.3高溫下混凝土內(nèi)部的濕遷移與氣壓場的形成309 7.4基于濕熱耦合傳輸?shù)臍鈮簣鲇嬎闩c爆裂特性分析311 7.4.1一維傳輸下的氣壓場計算311 7.4.2受火制度、材料參數(shù)與爆裂特性的進(jìn)一步分析315 7.5預(yù)防爆裂的方法318 7.5.1外涂防火涂層318 7.5.2內(nèi)摻低熔點(diǎn)有機(jī)物319 7.5.3機(jī)理分析321 7.5.4單絲纖維直徑和摻量影響爆裂的定量分析322 7.5.5預(yù)防爆裂措施的其他影響與修復(fù)323 參考文獻(xiàn)327 8堿集料反應(yīng)膨脹329 8.1堿集料反應(yīng)的發(fā)現(xiàn)與研究329 8.2堿330 8.2.1水泥中的堿330 8.2.2集料中的堿332 8.2.3礦物摻合料中的堿334 8.2.4化學(xué)外加劑的堿340 8.2.5環(huán)境中的堿342 8.3活性集料中的堿及其時空演化343 8.3.1混凝土基體中堿的演化與狀態(tài)343 8.3.2有效堿新析344 8.3.3孔溶液中堿的測量方法345 8.3.4活性集料中反應(yīng)堿（新有效堿）的測量方法346 8.3.5基于菲克定律的活性集料中反應(yīng)堿計算方法347 8.3.6反應(yīng)性堿的影響因素、定量預(yù)測與試驗驗證356 8.4堿集料反應(yīng)膨脹的計算359 8.4.1基于擴(kuò)散理論和彈性力學(xué)的膨脹計算359 8.4.2基于固相反應(yīng)理論和彈塑性力學(xué)的膨脹計算363 8.4.3計算結(jié)果與試驗比較370 8.5堿集料反應(yīng)防治措施373 8.5.1內(nèi)摻短纖維373 8.5.2外裹連續(xù)纖維374 8.5.3外部加載376 8.5.4添加礦物摻合料377 參考文獻(xiàn)381 9變形和裂縫對傳輸性能和耐久性的影響與缺陷修復(fù)386 9.1體積穩(wěn)定性與傳輸性能和耐久性的關(guān)系386 9.2應(yīng)力和裂縫對水傳輸?shù)挠绊?86 9.2.1水在混凝土中的非達(dá)西滲流386 9.2.2水在混凝土裂縫中的滲流方程393 9.2.3拉應(yīng)力作用下混凝土的抗?jié)B透性402 9.3應(yīng)力對氣體傳輸和碳化的影響405 9.3.1拉應(yīng)力對空氣滲透系數(shù)的影響405 9.3.2拉應(yīng)力對混凝土材料碳化的影響407 9.3.3拉應(yīng)力對混凝土構(gòu)件碳化的影響409 9.4裂縫和缺陷修復(fù)方式與水的傳輸411 9.4.1外貼定形材料411 9.4.2外涂涂層412 9.4.3滲透性材料413 9.4.4三種方法的比較414 9.5其他幾種修復(fù)材料介紹415 9.5.1連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性樹脂基復(fù)合材料415 9.5.2磷酸鉀鎂水泥423 9.5.3微生物水泥432 參考文獻(xiàn)442 10地下工程應(yīng)用443 10.1南京長江隧道工程443 10.1.1工程簡介443 10.1.2隧道混凝土服役條件與關(guān)鍵技術(shù)問題443 10.1.3體積穩(wěn)定性和抗裂性設(shè)計446 10.1.4抗中性化設(shè)計455 10.1.5防水耐久性設(shè)計463 10.1.6管片混凝土微觀結(jié)構(gòu)演化466 10.2南京玄武湖隧道476 10.2.1工程概況476 10.2.2混凝土關(guān)鍵技術(shù)問題及解決方案477 10.2.3實(shí)際效果477 10.3南京九華山隧道工程478 10.3.1工程簡介478 10.3.2混凝土關(guān)鍵技術(shù)問題及解決方案478 10.4蘇州獨(dú)墅湖隧道和無錫蠡湖隧道479 10.4.1工程簡介479 10.4.2混凝土關(guān)鍵問題480 10.4.3基于現(xiàn)場混凝土質(zhì)量的抗碳化耐久性評估480 10.5南京地鐵一號線工程485 參考文獻(xiàn)48511交通樞紐工程應(yīng)用486 11.1蘇通大橋輔橋航道橋486 11.1.1工程簡介486 11.1.2混凝土關(guān)鍵技術(shù)問題487 11.1.3高強(qiáng)混凝土收縮的尺寸效應(yīng)及預(yù)測模式的修正方法487 11.1.4基于混凝土短期試驗結(jié)果修正的徐變預(yù)測模型492 11.2滬杭高鐵特大橋499 11.2.1工程簡介499 11.2.2跨滬杭高速公路特大橋499 11.2.3現(xiàn)場收縮徐變監(jiān)測499 11.2.4現(xiàn)場收縮徐變監(jiān)測502 11.2.5收縮徐變對混凝土結(jié)構(gòu)撓度分析507 11.2.6上海橫潦涇特大橋513 11.2.7上海松江特大橋518 11.3安慶長江公路大橋520 11.3.1工程簡介520 11.3.2混凝土關(guān)鍵技術(shù)問題與實(shí)踐經(jīng)驗520 11.3.3索塔清水混凝土外觀質(zhì)量評價方法522 11.3.4混凝土外觀圖像的獲取要求525 11.3.5混凝土外觀質(zhì)量的評價525 11.3.6混凝土外觀質(zhì)量評價應(yīng)用舉例531 11.3.7安慶長江公路大橋索塔清水混凝土研究與應(yīng)用經(jīng)驗533 11.4南京祿口國際機(jī)場二期工程535 11.4.1工程簡介535 11.4.2抗裂性設(shè)計536 11.4.3抗碳化性能設(shè)計541 11.4.4現(xiàn)場結(jié)構(gòu)混凝土評估543 11.4.5抗碳化與超聲波速關(guān)系545 11.4.6現(xiàn)場混凝土鋼筋保護(hù)層厚度跟蹤546 11.4.7混凝土碳化壽命預(yù)測547 參考文獻(xiàn)551 |
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