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出版者:科学

作者:邓宗才

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页数:239

译者:

出版时间:2006-4

价格:40.00元

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isbn号码:9787030167491

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• 高性能混凝土
• 大坝工程
• 混凝土强度
• 混凝土变形
• 水利工程
• 土木工程
• 材料力学
• 结构工程
• 坝体安全
• 工程材料

高性能大坝混凝土的强度与变形 引言 大坝作为人类文明的重要工程成就，其安全与稳定直接关系到下游人民生命财产的安全和区域经济的可持续发展。混凝土作为大坝工程最主要的结构材料，其性能的优劣直接决定了大坝的承载能力、耐久性及整体稳定性。随着现代工程技术的飞速发展，对大坝的规模、高度以及使用年限提出了更高的要求，传统的混凝土材料已难以满足这些严苛的工程需求。因此，高性能大坝混凝土的研究与应用成为大坝工程领域的核心课题之一。 本书《高性能大坝混凝土的强度与变形》聚焦于这一关键领域，深入探讨了高性能大坝混凝土在强度和变形两大核心性能方面的理论、试验与工程实践。本书旨在为大坝工程的设计者、研究者、施工者以及相关领域的学生提供一份全面、深入且具有指导意义的技术参考。 第一部分：高性能大坝混凝土的材料科学基础 混凝土的性能并非单一因素决定，而是多种材料组分相互作用的结果。本书的开篇将系统梳理高性能大坝混凝土所涉及的各类基础材料，并阐述其对整体性能的影响。 水泥与掺合料： 介绍不同类型水泥（如普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰硅酸盐水泥等）的特性及其在大坝混凝土中的适用性。重点阐述粉煤灰、矿渣粉、硅灰等高性能掺合料的作用机理，包括其对混凝土早期强度、后期强度、抗裂性能、抗渗性能以及抵抗有害物质侵蚀的能力的积极影响。详细讲解这些掺合料如何通过改善水泥水化过程、填充孔隙、火山灰反应等方式，显著提升混凝土的宏观性能。 骨料： 讨论骨料的性质，如级配、粒形、表面纹理、强度、硬度、吸水率以及对碱-骨料反应的敏感性等，如何影响混凝土的强度、抗裂性、耐久性和工作性。分析不同类型骨料（如天然骨料、机制骨料）在高性能大坝混凝土中的选择原则与应用策略。 外加剂： 详述减水剂、缓凝剂、早强剂、膨胀剂、引气剂等外加剂的种类、作用机理及其对混凝土和易性、强度发展、抗冻融性、抗裂性等性能的调控作用。特别强调高性能外加剂在实现混凝土超高性能方面的关键作用，以及其复配技术的研究。 拌合水： 探讨拌合水的质量要求，以及其对混凝土水化反应和最终性能的影响。 第二部分：高性能大坝混凝土的强度性能 强度是评价混凝土性能的首要指标，尤其对于承受巨大水压力和大坝自重的大坝结构而言，其重要性不言而喻。本书将从多个维度深入剖析高性能大坝混凝土的强度性能。 抗压强度： 详细阐述混凝土抗压强度的定义、影响因素（包括水灰比、水泥用量、掺合料种类与掺量、骨料性能、龄期、养护条件、试验方法等），以及不同龄期下的强度发展规律。重点分析高性能混凝土如何通过优化配合比、采用高性能掺合料和外加剂，实现远超普通混凝土的抗压强度。 抗拉强度与劈裂抗拉强度： 探讨混凝土的抗拉强度及其与抗压强度的关系，分析影响抗拉强度的因素。重点介绍劈裂抗拉强度的测定方法及其在大坝混凝土性能评估中的意义。 抗折强度： 阐述抗折强度的测定方法、影响因素，以及其在大坝结构受弯构件设计中的应用。 动载荷下的强度： 随着大坝结构可能面临地震等动载荷的挑战，本书将探讨混凝土在动载荷作用下的强度特性，包括冲击强度、疲劳强度等，并介绍相应的试验研究方法。 早期强度与后期强度控制： 针对大坝工程的施工进度和冬季施工需求，详细研究如何通过优化材料配比和外加剂的应用，有效控制混凝土的早期强度发展，同时保证其后期强度的持续增长，以实现施工的灵活性和结构的耐久性。 特殊工况下的强度： 考虑大坝在长期服役过程中可能出现的温度荷载、冻融循环、化学侵蚀等不利因素对其强度的影响，并提供相应的性能评估与防护建议。 第三部分：高性能大坝混凝土的变形性能 变形是评价大坝结构安全与稳定性的另一关键指标。过大的变形可能导致结构开裂、渗漏，甚至引发安全事故。本书将深入研究高性能大坝混凝土的变形特性。 弹性模量： 详细介绍弹性模量的定义、测定方法及其影响因素（如混凝土的密实度、骨料的性质、水灰比等）。分析高性能混凝土在提高弹性模量方面的优势，以及其对降低大坝整体变形的重要性。 收缩与开裂： 深入研究混凝土的各种收缩（如自收缩、干缩、塑性收缩）的机理、影响因素以及控制措施。重点阐述高性能混凝土如何通过降低水化热、优化配合比、掺加抗裂纤维和膨胀剂等手段，显著减小收缩变形，有效控制裂缝的产生与发展，保障大坝的整体性与抗渗性。 徐变： 详细介绍混凝土徐变的定义、机理、影响因素（如荷载大小、荷载持续时间、湿度、温度等），以及其对大坝长期变形的影响。探讨高性能混凝土在降低徐变方面的性能提升，以及其对大坝长期稳定性的意义。 温度变形： 详细研究大坝混凝土在内外温度场变化下的温度应力和温度变形。重点分析高性能混凝土材料的导热系数、比热等热工性能，以及如何通过优化混凝土配合比、掺合料种类与掺量，以及合理的施工技术，有效控制混凝土的内外温差，减小温度应力，避免温度裂缝的产生。 动载荷下的变形： 针对地震等动载荷可能引起的大坝变形，研究混凝土在动载荷作用下的滞回响应和能量耗散特性，为地震作用下大坝的安全性评估提供依据。 裂缝控制技术： 综合运用材料科学、结构力学和施工技术，详细介绍针对大坝混凝土裂缝的预防与控制策略，包括但不限于：合理选择材料、优化配合比、控制水化热、采用先进的养护措施、优化施工工艺、以及应用纤维增强技术等。 第四部分：高性能大坝混凝土的耐久性与特殊性能 除了强度与变形，大坝混凝土的耐久性直接关系到其长期服役能力，而某些特殊性能则在大坝工程中扮演着不可或缺的角色。 抗渗性： 详细阐述混凝土抗渗性的重要性，影响其抗渗性的因素，以及高性能混凝土如何通过提高密实度、降低孔隙率、引入细粉状材料（如硅灰）等方式，显著提升其抗渗性能，有效防止地下水侵蚀。 抗冻融性： 探讨混凝土在严寒地区面临的冻融循环挑战，介绍影响抗冻融性的因素，以及通过掺加引气剂、优化骨料等手段提升混凝土抗冻融性能的途径。 抗化学侵蚀性： 关注大坝混凝土可能遇到的硫酸盐侵蚀、氯离子侵蚀、碱-骨料反应等化学侵蚀问题，介绍各种侵蚀的机理、影响因素，以及如何通过选择低碱水泥、掺用高性能掺合料、优化配合比等方式，提高混凝土的抗化学侵蚀能力。 抗磨蚀性： 对于有泥沙冲刷风险的大坝，分析混凝土的抗磨蚀性能，以及如何通过提高混凝土的强度和硬度来增强其抗磨蚀能力。 导热性能与温控技术： 深入研究高性能大坝混凝土的导热系数、比热容等热工参数，以及与温控技术（如预埋冷却管道、掺用低热水泥、优化配合比）的结合，有效控制大坝内部温升，减小温差裂缝。 环境友好型高性能混凝土： 关注绿色建筑的发展趋势，介绍如何利用可再生或可回收材料，开发低碳、环保的高性能大坝混凝土。 第五部分：高性能大坝混凝土的试验检测与数值模拟 科学的试验检测与精确的数值模拟是理解和预测高性能大坝混凝土性能的关键手段。 试验检测方法： 系统介绍用于评估高性能大坝混凝土强度、变形、耐久性等各项性能的常用试验方法，包括但不限于：标准试块强度试验、弹性模量测定、收缩试验、徐变试验、抗渗试验、抗冻融试验、化学侵蚀试验、动载荷试验等。强调试验过程中关键参数的控制与数据分析的重要性。 无损检测技术： 介绍超声波法、回弹法、核磁共振法等无损检测技术在大坝混凝土质量检测和服役状态评估中的应用。 数值模拟与本构模型： 探讨基于有限元分析等数值模拟技术，对大坝混凝土结构在各种荷载（静载、动载、温度载荷）作用下的应力、应变和变形进行预测。介绍适用于描述高性能大坝混凝土复杂力学行为（如非线性、损伤、老化）的本构模型。 模型试验与原型监测： 介绍模型试验在验证设计方案和预测大坝行为中的作用，以及原型监测技术（如应变计、温度计、渗压计）在实际大坝运行中的重要性。 第六部分：高性能大坝混凝土的工程实践与应用 理论与实践相结合，是推动技术进步的关键。本书将结合国内外高性能大坝混凝土的工程实践案例，展示其在实际工程中的应用价值。 配合比设计方法： 介绍高性能大坝混凝土配合比设计的系统方法，包括目标性能确定、材料选择、优化组合、试验验证等环节。 施工技术与质量控制： 详细阐述高性能大坝混凝土施工中的关键技术，如拌合、运输、浇筑、振捣、养护等，以及相应的质量控制措施，确保混凝土性能得到充分发挥。 国内外典型工程案例分析： 选取若干采用高性能大坝混凝土建造的典型工程案例，从材料选择、配合比设计、施工技术、性能表现等方面进行深入剖析，总结经验教训，为今后的工程实践提供借鉴。 未来发展趋势： 展望高性能大坝混凝土技术的发展方向，包括智能化混凝土、自修复混凝土、以及在超高坝、特种大坝等复杂工程中的应用前景。 结论 《高性能大坝混凝土的强度与变形》一书，通过对高性能大坝混凝土在材料科学、强度性能、变形性能、耐久性、试验检测与数值模拟以及工程实践等方面的全面深入探讨，力图为读者构建一个清晰、系统且具有实践指导意义的知识体系。本书不仅强调了理论的严谨性，更注重与工程实践的紧密结合，旨在为建设更安全、更耐久、更经济的大坝工程提供坚实的技术支撑。相信本书的出版，将为大坝工程领域的研究者和实践者带来宝贵的价值。

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我最近一直在追踪学术界关于新型水泥基复合材料的研究进展，这本书里关于添加剂对材料微观结构影响的讨论，简直是我的“及时雨”。作者并没有停留在宏观性能的描述上，而是深入到了纳米尺度的相互作用机制，这点非常难得。他通过对不同水灰比和外加剂掺量组合下的水化产物形貌分析，构建了一套相当完善的预测模型。我印象最深的是，他对早期强度发展速率与后期耐久性之间的权衡取舍进行了深入探讨，这正是当前工程实践中经常遇到的两难境地。书里提供的多组对比实验数据非常有说服力，直接点出了在特定环境约束下，材料配比调整的最佳“甜点”区域。对于从事配方优化的工程师来说，这部分内容简直就是一本实战宝典，比很多零散的期刊论文更有系统性。

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这本书的排版和印刷质量简直是业界良心！要知道，这种涉及大量图表和复杂公式的书，如果纸张和油墨处理不好，阅读体验简直是灾难。但这本书的纸张厚实，对光线处理得很好，长时间阅读眼睛也不会感到疲劳。更值得称赞的是，那些力学模型图和应力云图，线条清晰，色彩区分准确，完全没有出现模糊或者墨迹渗透的问题。这对于需要精确对标和数据分析的读者来说，是至关重要的。我特意翻阅了关于材料疲劳寿命预测的那一部分，图表数据点分布得非常均匀，连细微的梯度变化都能被清晰地捕捉到。这种对细节的极致追求，让我对作者团队的专业性和敬业精神肃然起敬。毕竟，一本好的技术书籍，阅读体验本身就是其价值的一部分，这本书在这方面做得无可挑剔，绝对是值得收藏的实体书。

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这本书的章节逻辑安排非常巧妙，它遵循了一种由浅入深、由理论到应用的完美过渡。一开始的基础理论部分铺垫得非常扎实，确保即便是刚接触这个领域的读者也能跟上节奏。但高潮部分显然是在中间那些涉及先进检测技术和无损评估方法的章节。作者详细介绍了超声波检测、电磁波扫描等多种手段在评估结构完整性上的应用，并且不是简单地罗列技术，而是结合了实际缺陷的模拟和数据反演过程。特别是对裂缝扩展模式的识别，书中给出的案例分析简直是教科书级别的“疑难杂症”诊断指南。我感觉自己仿佛跟随着作者一起进入了实验室，亲手操作仪器，分析波形数据。这种沉浸式的学习体验，极大地提升了我解决实际工程问题的信心。

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哇，这本书的封面设计得相当有现代感，那种深沉的蓝色调配上简洁有力的字体，一下子就抓住了我的眼球。我本来只是随便翻阅一下，没想到内容这么扎实，一上手就停不下来。特别是关于结构动力学的章节，作者的讲解简直是化繁为简的教科书级别。他不是那种干巴巴地堆砌公式的人，而是能将复杂的物理现象和工程实际紧密结合起来，让你读起来非常带感。比如说，他对地震荷载作用下结构响应的分析，那种层层递进的逻辑推导，让我这个非专业人士都能大致领会到其中的精髓。我特别欣赏他引用的那些经典案例，每一个都配有详细的参数和计算步骤，清晰明了，让人有种“原来如此”的豁然开朗感。这本书的深度和广度都让我印象深刻，它不仅仅是一本技术手册，更像是一位经验丰富的前辈在手把手地传授他的工程智慧。读完几章后，感觉自己对材料力学基础的理解又上升了好几个档次。

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坦白说，我一开始担心这本书会过于偏重理论而缺乏实际应用价值，毕竟很多学术著作都有这个问题。然而，这本书的最后一章彻底打消了我的疑虑。这一章聚焦于“全生命周期管理与风险评估”，讨论了如何将前述的材料性能数据融入到长期服役性能预测模型中。作者引入了概率论和贝叶斯方法来量化不确定性，这对那些需要进行长期资产维护规划的管理者来说，价值无法估量。他不仅仅告诉你“这个结构能撑多久”，更重要的是，他教你如何根据监测数据动态修正这个预测，从而制定出最优的维修干预时间点，有效避免了过度维护或灾难性失效。这种前瞻性的视角，使得这本书从一本研究专著升华为一本极具战略意义的决策参考书。

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