Micromechanics of Concrete and Cementitious Composites pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Presses Polytechniques et Universitaires Romandes

作者:

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:1993-07

价格:0

装帧:Paperback

isbn号码:9782880742607

丛书系列:

图书标签:

• Concrete
• Cementitious Composites
• Micromechanics
• Material Science
• Civil Engineering
• Structural Engineering
• Composite Materials
• Durability
• Fracture Mechanics
• Nano-materials

混凝土与水泥基复合材料的微观力学 本书深入探讨混凝土和水泥基复合材料（SCMs）的微观力学行为，揭示了这些材料的结构、性能以及在各种工程应用中的响应机制。我们将从最基本的组成单元出发，循序渐进地剖析其复杂性，为读者构建一个系统而全面的理解框架。 第一部分：材料基础与微观结构 我们将首先审视混凝土和SCMs的构成要素，包括水泥颗粒、骨料、水以及可能的掺合料（如粉煤灰、矿渣、硅灰等）。 水泥颗粒的微观结构与水化过程： 深入研究水泥颗粒的化学成分、晶体结构以及水化反应的微观机理。我们将详细阐述硅酸三钙（C3S）、硅酸二钙（C2S）、铝酸三钙（C3A）和铁铝酸四钙（C4AF）等主要矿物相的水化产物，如水化硅酸钙凝胶（C-S-H）、氢氧化钙（Ca(OH)2，又称Portlandite）、钙矾石（Ettringite）和单硫铝酸钙（Monosulfate）等。特别关注C-S-H凝胶作为混凝土强度主要来源的微观形态、纳米尺度结构以及其对材料整体性能的影响。我们将探讨水化程度、养护条件（温度、湿度）如何影响C-S-H凝胶的形成和演变，进而影响材料的孔隙结构和力学性能。 骨料的微观特性与界面过渡区（ITZ）： 分析不同类型骨料（如石英、花岗岩、石灰石等）的微观形貌、表面特性、矿物组成以及它们对宏观性能的影响。重点将放在骨料与水泥浆体之间的界面过渡区（ITZ）上。ITZ是混凝土中一个关键的微观结构区域，其密度较低、孔隙率较高、强度较低，往往是裂缝萌生和扩展的薄弱环节。我们将深入研究ITZ的形成机理，包括其化学和物理过程，以及ITZ的微观结构特征（如孔隙率、C-S-H凝胶的分布、氢氧化钙的堆积等）。我们将探讨骨料的形状、尺寸、表面粗糙度和骨料的界面粘结强度如何影响ITZ的特性及其对混凝土整体力学性能（如抗压强度、抗拉强度、抗裂性）的作用。 孔隙结构与微裂缝： 详尽分析混凝土和SCMs内部存在的各种孔隙，包括毛细孔、凝胶孔、空气孔等，以及它们的大小、分布、连通性对材料渗透性、耐久性、强度和韧性的重要影响。我们将探讨微裂缝（如由于收缩、热应力、早期水化产生的微裂缝）的萌生、扩展和愈合机制。通过对孔隙和微裂缝的微观表征和力学分析，理解它们如何成为应力集中源，影响材料的宏观力学响应。 第二部分：微观力学行为与性能预测 在建立对材料微观结构的深入理解后，本书将聚焦于其微观力学行为，并探讨如何利用这些知识来预测宏观性能。 微观损伤机制： 详细解析混凝土和SCMs在各种载荷作用下的微观损伤机理，包括弹性变形、塑性变形、微裂缝的萌生与扩展、界面开裂、骨料断裂等。我们将深入研究加载路径（如单轴压缩、单轴拉伸、弯曲、剪切）对微观损伤过程的影响，以及环境因素（如温度、湿度、腐蚀性介质）如何诱发和加速损伤。 基于损伤力学的建模： 介绍各种基于损伤力学（Damage Mechanics）的数值模型，用于描述和预测混凝土和SCMs的非线性力学行为。我们将探讨连续介质损伤力学模型，以及基于断裂力学（Fracture Mechanics）的裂缝扩展模拟方法。重点将放在如何将微观结构信息（如ITZ的性能、微裂缝的密度和分布）融入这些模型中，以提高预测的准确性。 多尺度建模与仿真： 讨论多尺度建模（Multiscale Modeling）在理解混凝土和SCMs微观力学中的作用。我们将介绍如何将从原子、分子尺度（如C-S-H凝胶的纳米结构）到微米尺度（如ITZ、孔隙）再到宏观尺度（如结构构件）的力学行为联系起来。重点将介绍有限元法（FEM）、离散元法（DEM）以及基于图像处理的数值模拟技术，用于解析材料的微观应力分布、裂缝扩展路径和整体力学响应。 本构关系与变形行为： 深入探讨混凝土和SCMs的微观力学模型如何推导出宏观本构关系（Constitutive Relations），描述其应力-应变行为。我们将分析弹性模量、泊松比、抗压强度、抗拉强度、韧性等宏观力学参数的微观起源，以及如何通过微观结构参数来预测这些参数。 预测与设计方法： 基于微观力学原理，探讨如何改进混凝土和SCMs的设计和施工方法，以优化其性能。我们将介绍如何通过调整配合比、选择合适的掺合料、优化养护条件来改善微观结构，从而提高材料的强度、耐久性和韧性。 第三部分：先进材料与未来发展 本书的最后部分将关注新兴的混凝土和SCMs技术，以及它们在微观力学研究中的新挑战和机遇。 纤维增强水泥基复合材料（FRCs）： 深入研究各种纤维（如钢纤维、聚合物纤维、玄武岩纤维、碳纤维）在水泥基体中的分散、取向、界面粘结以及它们如何通过“桥接”作用来提高材料的抗裂性和韧性。我们将分析纤维的微观力学贡献，以及纤维长度、直径、体积分数、界面特性对宏观性能的影响。 自修复混凝土： 探讨自修复混凝土的微观机制，包括封装的胶凝材料、细菌诱导的碳酸钙沉淀等。我们将分析这些修复机制如何作用于微观裂缝，以及它们对提高材料耐久性的潜力。 纳米材料在水泥基材料中的应用： 考察纳米材料（如纳米二氧化硅、纳米氧化钛）如何通过改善C-S-H凝胶的结构、填充孔隙、促进水化等方式来提升混凝土的微观力学性能和宏观性能。 通过对这些内容的全面阐述，本书旨在为工程师、研究人员和学生提供一个坚实的微观力学基础，使其能够更深刻地理解混凝土和水泥基复合材料的性能，并为新材料的开发和结构的优化设计提供科学依据。

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