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出版者:上海科学技术出版社

作者:中国建筑标准设计研究院

出品人:

页数:52

译者:

出版时间:2005-10

价格:18.00元

装帧:

isbn号码:9787532382361

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• 混凝土砌块
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• 建筑材料
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《建筑材料化学基础与应用》 本书深入探讨了现代建筑领域中各类关键材料的化学组成、结构特性及其在实际工程中的应用。全书内容旨在为结构工程师、材料科学家、建筑设计师以及相关专业学生提供一个全面、系统的化学视角来理解建筑材料。 第一章：绪论——建筑材料的化学本质 本章首先界定了建筑材料的范畴，并强调了化学在理解材料性能中的核心地位。材料的宏观力学性能（如强度、耐久性、热工性能）无不根植于其微观的化学键合和晶体结构。我们将回顾基础化学原理，包括原子结构、化学键的类型（离子键、共价键、范德华力）以及晶格缺陷对材料性能的初始影响。特别地，本章会介绍材料的相图理论基础，这是理解材料在不同温度和压力下行为的关键工具。此外，还会概述现代建筑材料发展对可持续性和环境友好性的化学挑战与机遇。 第二章：硅酸盐化学及其在水泥与混凝土中的作用 水泥是现代土木工程的基石，其性能完全由复杂的硅酸盐化学决定。本章将详细剖析波特兰水泥熟料的矿物组成，包括硅酸三钙（$C_3S$）、硅酸二钙（$C_2S$）、铝酸三钙（$C_3A$）和铁铝酸四钙（$C_4AF$）的化学反应活性。重点讨论熟料煅烧过程中的固相反应动力学，以及不同晶体结构如何影响早期和后期强度发展。 引申内容包括水泥的水化过程——这是一个多阶段的、涉及溶解、扩散和沉淀的复杂化学反应体系。我们将深入研究水化产物，如水化硅酸钙凝胶（C-S-H）的结构、化学计量比和链结构，并探讨其作为混凝土粘结基质的力学贡献。此外，本章还分析了硫酸盐侵蚀、碱骨料反应（AAR）等常见的化学侵蚀机理，并从化学层面提出控制和预防的途径，如通过掺合矿物外加剂（如粉煤灰、矿渣）来优化C-S-H的结构或钝化活性组分。 第三章：聚合物化学在建筑涂料与粘合剂中的应用 现代建筑对轻量化、柔性和功能性材料的需求日益增加，使得聚合物材料在建筑领域占据了重要地位。本章聚焦于有机高分子材料的化学基础。我们将从单体结构出发，系统阐述加成聚合和缩合聚合的反应机理，并讨论聚合度、分子量分布对涂料成膜性、粘合剂强度的影响。 具体内容涵盖丙烯酸酯类、环氧树脂、聚氨酯等在建筑领域广泛使用的树脂体系。例如，环氧树脂的固化过程，即胺类固化剂与环氧基团的开环加成反应，其反应速率和交联密度是决定涂层耐磨性、耐化学性的关键因素。对于建筑用密封剂和防水材料，本章将分析其高弹性背后的聚合物链段运动和玻璃化转变温度（$T_g$）的化学控制。 第四章：金属材料的电化学腐蚀与保护 金属结构件（如钢筋、钢结构）在潮湿或腐蚀性环境下的失效是结构工程中的重大挑战。本章完全从电化学的角度解析金属的腐蚀行为。我们将详细阐述电化学腐蚀的基本原理，包括阳极氧化反应（金属溶解）和阴极还原反应（如析氢、耗氧）。 重点分析了钢筋在混凝土环境中的钝化膜的形成、稳定性及其破裂机理。氯离子侵蚀是导致钢筋脱钝化的主要途径，本章将用电化学极化曲线来定量描述氯离子临界浓度对腐蚀起始的影响。在保护措施方面，本书将深入探讨阴极保护技术（牺牲阳极法和外加电流法）的化学电流效率，以及缓蚀剂（如亚硝酸盐、磷酸盐）通过在金属表面形成稳定化学吸附层来抑制腐蚀的分子机理。 第五章：功能性无机材料的化学合成与改性 随着建筑向智能化、绿色化发展，对具有特定功能的无机材料需求激增。本章探讨了通过精确控制化学反应来“设计”材料性能的方法。 先进陶瓷与耐火材料： 讨论了氧化铝、氧化镁等耐火材料的晶体结构稳定性，以及在超高温下相变对材料强度的影响。 自修复材料： 探讨了利用微胶囊技术包封修复剂（如低粘度环氧树脂或硅酸盐前体）的化学封装技术，以及当裂缝出现时，修复剂与基体发生化学聚合或水化反应实现结构自愈合的机理。 光催化材料： 重点分析了二氧化钛（$ ext{TiO}_2$）在紫外光照射下产生电子-空穴对，进而氧化空气中有机污染物（如氮氧化物）的半导体光催化机理。本章也涉及如何通过掺杂改性来拓展其可见光响应范围。 第六章：绿色化学与可持续建筑材料 本章聚焦于环境友好型材料的化学创新。我们将审视传统材料生产过程中的能源消耗和碳排放问题，并提出化学解决方案。 地聚合物（Geopolymers）： 这是一种有望替代波特兰水泥的无熟料胶凝材料。本章详细解析了源材料（如粉煤灰、矿渣）中的硅铝酸盐前体在强碱性活化剂（如$ ext{NaOH}$或硅酸钠溶液）作用下发生的缩聚和固化反应，形成高度交联的无定形网络结构。对比其水化过程与传统水泥的差异。 碳捕集与利用（CCU）在建筑中的应用： 探讨如何将工业排放的$ ext{CO}_2$化学固定到建筑材料中，例如通过加速碳化反应使骨料表面形成稳定的碳酸盐矿物，以增强混凝土的强度和耐久性，实现固碳减排的化学循环。 全书贯穿着实验分析方法，包括X射线衍射（XRD）用于晶相分析，扫描电子显微镜（SEM）与能谱分析（EDS）用于微观形貌与元素分布研究，以及傅里叶变换红外光谱（FTIR）用于化学键的识别，确保理论知识与实际材料表征紧密结合。

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从一个长期从事材料研究的学者的角度来看，这本书的文献引用和数据支持非常扎实，显示出作者深厚的学术功底。它系统性地梳理了从原材料选择、生产工艺到最终产品性能测试的整个链条，尤其是在探讨砌块孔隙率对其热工和声学性能影响的章节，数据图表的专业性令人印象深刻。这本书为理解混凝土砌块的微观结构如何宏观地影响建筑性能，提供了一个坚实的理论框架。当然，作为一本面向广泛读者的专业书籍，或许在深入探讨更前沿的纳米技术在混凝土添加剂中的应用方面可以更进一步，比如引入一些关于自修复材料在砌块中的初步试验结果。但即便如此，这本书作为当前砌块领域研究的基础性参考资料，其地位是无可替代的，它为后续的深入研究奠定了坚实可靠的基石。

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我一直认为，好的技术书籍应该能够激发读者的思考，而不是仅仅提供答案。这本书恰恰做到了这一点。作者在介绍不同类型砌块的抗震性能差异时，引发了我对未来城市抗震设防标准的深思。他们通过对比不同材料在模拟地震波下的反馈，展示了材料选择对建筑整体安全性的基础性影响。这种宏观的视角让我意识到，我们手中的每一个砖块，都连接着宏大的结构安全体系。书中对材料标准演变的梳理，也让我对行业规范的制定逻辑有了更深层次的理解。如果说有什么可以改进的地方，那就是在介绍某些历史悠久、但在现代工程中应用较少的特定砌块时，可以增加一些文化背景或历史应用案例，这样能让这本书的内容更加丰满，不仅仅是技术，更是历史的见证。

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读完这本书后，我最大的感受是它在理论深度和工程应用之间的平衡把握得相当到位。它没有停留在“是什么”的层面，而是深入探讨了“为什么会这样”以及“如何做得更好”。比如，书中关于砌块的耐久性研究部分，引用了大量的长期现场监测数据，这对于评估建筑材料的生命周期成本非常有价值。我特别欣赏作者在讨论新技术时所展现出的严谨态度，他们不仅介绍了新材料的优势，也毫不避讳地指出了其潜在的局限性和施工中的难点。这种坦诚让读者对材料的理解更加立体和客观。我希望能看到更多关于绿色建筑和可持续发展背景下，对这些传统材料进行创新性使用的章节。例如，如何利用废弃物生产高强度环保砌块的案例分析，如果能更丰富一些，这本书的价值将进一步提升。尽管如此，这本书对传统砌块性能参数的梳理和总结，已经达到了教科书级别的严谨性。

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对于我们这些常年在一线跟进项目的工程师来说，最实用的往往是那些能够立刻指导操作层面的内容。这本书在这方面表现出色，特别是关于砌筑工艺和质量控制的章节。里面的流程图和检查清单设计得极其清晰，对比其他同行资料，它对“通病”的预防措施描述得更加具体，不含糊其辞。我喜欢它用那种“过来人”的口吻，讲述在不同温度、湿度条件下，砂浆配合比需要微调的经验性参数。这些小窍门，往往是书本上找不到，却直接决定工程质量的关键因素。唯一的遗憾是，在探讨一些定制化或非常规大跨度结构对砌块承载力要求提升时，后续的配筋计算示例略显单薄，或许可以增加几个复杂的实例解析，帮助读者更好地应对高标准的结构挑战。但总体而言，这是一本工具书级别的实用指南，值得放在手边随时翻阅。

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这本书的装帧设计真是让人眼前一亮，封面那种粗犷又不失细腻的质感，仿佛触摸到了真实的建筑工地现场。我本来以为这会是一本纯粹的技术手册，但翻开第一页，就被那些精美的插图和详尽的图表吸引住了。尤其是一些关于砌块内部结构和力学性能的剖面图，绘制得极其专业，即便是像我这样对混凝土结构不太熟悉的读者，也能清晰地理解其设计原理。书中对于不同气候条件下砌块的保温和防潮性能的论述，更是细致入微，提供了大量基于实际案例的解决方案。不过，我个人觉得在介绍新型复合砌块的施工工艺时，如果能增加一些视频或动画的二维码链接，那就更完美了，毕竟现在的学习方式越来越多元化了。整体而言，这本书的专业性和实用性都达到了很高的水准，对于建筑设计初学者来说，无疑是一本不可多得的入门宝典，它不仅仅是知识的堆砌，更像是一次对现代建筑材料美学与工程实践的深度探索。

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