Materials Science of Concrete pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:John Wiley & Sons Inc

作者:Marchand, Jacques (EDT)/ Hooton, R. Dog (EDT)/ Thomas, Michael D. A. (EDT)/ Beaudoin, James J. (EDT)

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:

价格:1462.64元

装帧:HRD

isbn号码:9781574981131

丛书系列:

图书标签:

• 混凝土
• 材料科学
• 水泥
• 建筑材料
• 土木工程
• 结构工程
• 耐久性
• 性能
• 配比
• 水硬性材料

混凝土材料科学：从微观结构到宏观性能的深入探索 本书旨在全面、深入地探讨混凝土这一现代建筑基石的材料科学本质，聚焦于其从基础组分到最终应用性能的复杂演变过程。 本书并非一本专注于特定化学反应或材料合成的教科书，而是致力于构建一个宏观视野下的理论框架，解释为何混凝土会展现出其独特的力学、耐久性及工作性。我们将避开对具体“Materials Science of Concrete”一书内容的直接引用或描述，转而从材料科学研究的通用视角，剖析混凝土体系的内在规律与挑战。 第一部分：基础组分与早期水化反应的动力学 混凝土的性能根源于其初始组成和随后的化学反应。本书首先对构成水泥基材料的硅酸盐矿物相、掺合料（如粉煤灰、矿渣）的活性以及骨料的特性进行了详尽的分类与分析。 我们着重探讨了波特兰水泥熟料中主要相——硅酸三钙（C3S）、硅酸二钙（C3A）、铝酸铁酸四钙（C4AF）——在水化过程中的反应动力学。这包括对C-S-H凝胶形成速率、晶体生长模式的微观理解。重点分析了“局部过饱和度”如何驱动早期强度发展，以及这些早期微观结构如何奠定后期宏观力学性能的基础。 对于水化过程中的热力学控制，本书引入了相图分析，解释了钙矾石（AFt）和单硫铝酸钙水合物（AFm）的稳定区域，以及这些晶相的形成如何影响浆体的粘度、凝结时间和早期收缩。 非传统活性组分的研究占据了重要篇幅。例如，粉煤灰和粒化高炉矿渣等火山灰材料的潜火山灰活性机制，不仅仅是作为填充物，而是作为第二水化反应的驱动力。我们使用热重分析（TGA）和差示扫描量热法（DSC）的数据模型，量化了这些掺合料在不同养护温度下对水化热释放曲线的调控作用。 第二部分：微观结构演变与孔隙结构表征 混凝土的性能——尤其是渗透性和耐久性——几乎完全取决于其内部的孔隙结构。本书投入大量篇幅解析了孔隙网络的三维拓扑结构。 我们采用先进的表征技术，如X射线微计算机断层扫描（Micro-CT）和聚焦离子束扫描电子显微镜（FIB-SEM），来可视化和量化孔隙率的分布、连通性和形态。这不仅仅是报告孔隙率的百分比，而是深入研究了以下关键概念： 1. 孔径分布的敏感性： 如何通过水灰比、拌合方式以及后期养护条件的精确控制，将有害的、大尺度的“毛细孔”转化为稳定的、有利于强度的“束缚水孔”。 2. 界面过渡区（ITZ）的形成与影响： ITZ作为骨料与水泥浆体之间的薄弱层，其特殊的多孔结构和高碱度如何成为化学侵蚀和力学破坏的薄弱环节。我们探讨了通过添加纳米级材料（如纳米二氧化硅）来“细化”ITZ结构的有效性。 3. 渗透性模型： 建立连接微观孔隙结构参数与宏观渗透系数（如水、氯离子渗透率）的数学模型，强调扩散理论在预测长期耐久性中的核心地位。 第三部分：宏观力学行为与本构关系 混凝土的力学响应复杂多变，受到内部微观结构和外部荷载历史的共同影响。本书从连续介质力学的角度，构建了描述其本构行为的理论框架。 应力-应变关系的非线性特性是核心议题。我们分析了混凝土在单轴、双轴和三轴受力条件下的破坏包络线，并对比了不同粘结剂体系（如高强混凝土、UHPC）在极限状态下的差异。对拉伸性能的探讨尤为深入，包括如何通过引入纤维（Steel, Synthetic, Natural Fibers）来提升其韧性和抗裂能力，形成“拉伸应变硬化”现象。 时间相关的性能是混凝土工程应用的关键挑战。本书详细阐述了： 蠕变（Creep）： 在持续荷载作用下，由于C-S-H凝胶的塑性变形和水分迁移导致的体积变化。我们研究了不同养护龄期、湿度和温度对蠕变模量的影响，并应用了经典的费伦巴赫（Ferehback）模型及其改进形式。 收缩（Shrinkage）： 干燥收缩和自收缩（Autogenous Shrinkage）的机理分析。重点讨论了如何通过控制早期水化程度和浆体密度来最小化有害的收缩应力，避免早期微裂纹的产生。 第四部分：耐久性与环境相互作用 混凝土的长期服役性能，即耐久性，是材料科学研究的最终目标。本书侧重于分析混凝土在侵蚀性环境下的反应机理与防护策略。 我们深入研究了以下几种主要退化机制： 1. 硫酸盐侵蚀： 硫酸盐离子侵入后与水化产物反应生成膨胀性的钙矾石（AFt的再次形成），导致内部应力开裂。本书关注了预防措施，如降低C3A含量或使用高活性矿渣替代水泥。 2. 氯离子侵蚀与钢筋锈蚀： 氯离子渗透如何破坏钢筋表面的钝化层，引发锈胀破坏。我们通过电化学测试和加速氯离子迁移试验，量化了不同混凝土配比的抗氯离子渗透能力。 3. 碳化作用： 二氧化碳与氢氧化钙的反应过程及其对pH值和钢筋保护层的影响分析。 最后，本书展望了可持续性与创新材料的交叉领域，探讨了利用工业废渣、地质聚合物以及低碳胶凝材料在保证或提升性能的前提下，如何实现混凝土生产的绿色化转型。 本书为材料科学家、结构工程师以及致力于研究高性能和长寿命混凝土的研发人员，提供了一个全面、深入且注重微观-宏观联系的理论和实践参考。

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