混凝土 微观结构、性能和材料 原著第3版PDF电子书下载

第一篇 硬化混凝土的微结构和性能 3

第1章 绪论 3

本章提要 3

1.1混凝土：一种结构材料 3

1.2现代混凝土的组分 9

1.3混凝土的类型 9

1.4硬化混凝土的性能及其重要性 10

1.5计量单位 12

知识考察 13

进一步学习的建议 13

第2章 混凝土的微结构 14

本章提要 14

2.1定义 14

2.2重要性 14

2.3复杂性 14

2.4骨料相的微结构 16

2.5水化水泥浆体的微结构 17

2.5.1水化水泥浆体中的固相 18

2.5.2水化水泥浆体里的孔 20

2.5.3水化水泥浆体中的水分 21

2.5.4水化水泥浆体中的微结构—性能关系 22

2.6混凝土中的过渡区 26

2.6.1过渡区的重要性 26

2.6.2微结构 26

2.6.3强度 27

2.6.4过渡区对混凝土性能的影响 28

知识考察 29

参考文献 29

进一步学习的建议 29

第3章 强度 31

本章提要 31

3.1定义 31

3.2重要性 31

3.3强度与孔隙率的关系 32

3.4混凝土的破坏方式 33

3.5抗压强度及其影响因素 33

3.5.1材料特性与配合比 33

3.5.2养护条件 38

3.5.3试验参数 40

3.6不同应力状态下混凝土的行为 41

3.6.1单轴压缩作用下混凝土的行为 41

3.6.2单轴拉应力作用下混凝土的行为 43

3.6.3抗压强度与抗拉强度的关系 46

3.6.4大体积混凝土的抗拉强度 48

3.6.5剪应力作用下混凝土的行为 48

3.6.6双轴和多轴应力作用下混凝土的行为 49

知识考察 50

参考文献 51

进一步学习的建议 51

第4章 尺寸稳定性 53

本章提要 53

4.1变形的类型及其重要性 53

4.2弹性行为 54

4.2.1应力—应变关系的非线性 54

4.2.2弹性模量的类型 56

4.2.3静弹模的测定 57

4.2.4泊松比 58

4.2.5影响弹性模量的因素 59

4.3干缩和徐变 60

4.3.1原因 61

4.3.2荷载和湿度条件对干缩和黏弹性行为的影响 61

4.3.3可逆性 63

4.3.4影响干缩和徐变的因素 63

4.4热收缩 69

4.4.1影响热应力的因素 69

4.5混凝土的热学性能 73

4.6延伸性与开裂 74

知识考察 75

参考文献 76

进一步学习的建议 76

第5章 耐久性 77

本章提要 77

5.1定义 77

5.2重要性 77

5.3概述 78

5.4水作为破坏的介质 78

5.4.1水的结构 79

5.5渗透性 80

5.5.1硬化水泥浆体的渗透性 80

5.5.2骨料的渗透性 81

5.5.3混凝土的渗透性 82

5.6混凝土劣化原因的分类 83

5.7表面磨损 84

5.8孔隙中盐类的结晶 86

5.9冰冻作用 86

5.9.1冰冻作用对硬化水泥浆体的影响 87

5.9.2冰冻对骨料的作用 90

5.9.3控制混凝土抗冻性的因素 90

5.9.4混凝土受冻和盐剥落 93

5.10火灾的影响 93

5.10.1高温对水化水泥浆体的影响 94

5.10.2高温对骨料的影响 94

5.10.3高温对混凝土的影响 94

5.10.4高强混凝土在火灾中的表现 95

5.11混凝土由于化学反应造成的劣化 97

5.11.1水泥浆体组分的水解 98

5.11.2阳离子交换反应 98

5.12形成膨胀产物的反应 99

5.13硫酸盐侵蚀 100

5.13.1硫酸盐侵蚀中的化学反应 100

5.13.2延迟钙矾石的形成 101

5.13.3案例选引 102

5.13.4硫酸盐侵蚀的控制 105

5.14碱—骨料反应 106

5.14.1对碱—硅反应起作用的水泥和骨料品种 106

5.14.2膨胀机理 108

5.14.3案例选引 109

5.14.4膨胀的控制 109

5.15结晶MgO和CaO的水化 110

5.16混凝土中埋入钢筋的腐蚀 111

5.16.1埋设钢筋锈蚀而引起混凝土劣化的机理 111

5.16.2案例选引 113

5.16.3锈蚀的控制 114

5.17混凝土劣化整体模型的发展 115

5.18海水中的混凝土 118

5.18.1理论方面 118

5.18.2已劣化混凝土的案例 120

5.18.3从案例中得到的教训 121

知识考察 123

参考文献 124

进一步学习的建议 126

第二篇 混凝土原材料、配合比和早龄期性能 131

第6章 水硬性水泥 131

本章提要 131

6.1水硬性和非水硬性胶凝材料 131

6.1.1石膏和石灰的化学反应 131

6.2硅酸盐水泥 131

6.2.1生产过程 132

6.2.2化学组成 134

6.2.3通过化学分析确定熟料矿物组成 135

6.2.4熟料矿物的晶体结构和活性 136

6.2.5细度 138

6.3硅酸盐水泥的水化 138

6.3.1意义 138

6.3.2水化机理 139

6.3.3铝酸盐的水化 139

6.3.4硅酸盐的水化 142

6.4水化热 143

6.5凝结、硬化过程的物理特性 144

6.6水泥特性对强度和水化热的影响 145

6.7硅酸盐水泥的种类 146

6.8特种水硬性水泥 149

6.8.1分类和术语 149

6.8.2混合硅酸盐水泥 150

6.8.3膨胀水泥 155

6.8.4快凝、快硬水泥 155

6.8.5油井水泥 156

6.8.6白水泥和彩色水泥 157

6.8.7铝酸钙水泥 158

6.9水泥标准的发展趋势 161

知识考察 162

参考文献 164

进一步学习的建议 164

第7章 骨料 165

本章提要 165

7.1意义 165

7.2分类和命名 165

7.3天然矿物骨料 166

7.3.1岩石分述 166

7.3.2矿物分述 167

7.4轻骨料 170

7.5重骨料 170

7.6高炉矿渣骨料 171

7.7从粉煤灰制得的骨料 172

7.8从再生混凝土和城市垃圾所制得的骨料 172

7.9骨料的制备 173

7.10骨料的特性及其意义 174

7.10.1密度和视比重 175

7.10.2吸水性和表面潮湿状态 175

7.10.3压碎强度、耐磨性和弹性模量 176

7.10.4体积稳定性 176

7.10.5粒径和级配 177

7.10.6粒形和表面织构 180

7.10.7有害物质 181

知识考察 182

参考文献 183

进一步学习的建议 183

第8章 外加剂 185

本章提要 185

8.1意义 185

8.2术语、规范和分类 185

8.3表面活性剂 187

8.3.1术语和化学组成 187

8.3.2作用机理 187

8.3.3应用 188

8.3.4超塑化剂 190

8.4调凝剂 191

8.4.1术语和组成 191

8.4.2作用机理 192

8.4.3应用 193

8.5矿物外加剂 195

8.5.1意义 195

8.5.2分类 196

8.5.3天然火山灰材料 197

8.5.4工业副产品 199

8.5.5应用 202

8.6结语 205

知识考察 206

参考文献 207

进一步学习的建议 208

第9章 混凝土的配合比 209

本章提要 209

9.1意义和目的 209

9.2基本考虑 210

9.2.1成本 210

9.2.2工作性 210

9.2.3强度和耐久性 211

9.2.4理想的骨料级配 211

9.3具体原则 212

9.3.1工作性 212

9.3.2强度 212

9.3.3耐久性 213

9.4设计步骤 213

9.5计算实例 217

9.6ACI用公制单位的表格 219

9.7高强和高性能混凝土的配合比设计 220

附录：由规定强度确定平均抗压强度的方法 221

知识考察 223

参考文献 224

进一步学习的建议 224

第10章 早龄期混凝土 225

本章提要 225

10.1定义和意义 225

10.2配料、拌合与运输 226

10.3浇灌、捣实和抹面 229

10.4混凝土的养护和脱模 232

10.5工作性 233

10.5.1定义和意义 233

10.5.2测量 233

10.5.3影响工作性的因素及其控制 235

10.6坍落度损失 237

10.6.1定义 237

10.6.2重要性 237

10.6.3原因和控制 237

10.7离析和泌水 240

10.7.1定义和重要性 240

10.7.2测定 240

10.7.3原因和控制 240

10.8早期的体积变化 241

10.8.1定义和重要性 241

10.8.2原因和控制 241

10.9凝结时间 242

10.9.1定义和重要性 242

10.9.2测定和控制 243

10.10混凝土的温度 244

10.10.1意义 244

10.10.2寒冷气候中浇筑混凝土 245

10.10.3炎热气候中浇筑混凝土 246

10.11混凝土质量的测试和控制 248

10.11.1方法及其意义 248

10.11.2快速强度实验 248

10.11.3钻芯试件试验 249

10.11.4质量控制图 249

10.12混凝土的早期开裂 252

10.13结语 254

知识考察 255

参考文献 256

进一步学习的建议 256

第11章 无损检测 258

本章提要 258

11.1表面硬度的测试方法 259

11.2抗渗性测试技术 260

11.3拔出法测试 261

11.4成熟度测试方法 261

11.5通过吸附和渗透性试验评估混凝土的质量 263

11.6应力波传播检测方法 264

11.6.1应力波在固体的传播理论 264

11.6.2超声波脉冲速率检测方法 266

11.6.3冲击方法 270

11.6.4声发射 271

11.7电学方法 274

11.7.1电阻 274

11.8电化学方法 276

11.8.1钢筋混凝土的电化学介绍 276

11.8.2腐蚀电势 278

11.8.3极化电阻 279

11.8.4电化学阻抗谱 281

11.9电磁学方法 284

11.9.1面层测厚仪 284

11.9.2探地雷达 286

11.9.3红外热成像法 289

11.10钢筋混凝土的X光断层摄影 289

11.10.1X射线断层数码摄影 290

11.10.2压缩三维世界成平面二维图像 291

11.10.3反向散射微波断层摄影 292

知识考察 293

参考文献 294

进一步学习的建议 296

第三篇 最近进展和展望 301

第12章 混凝土技术进展 301

本章提要 301

12.1结构轻质混凝土 302

12.1.1定义和标准 302

12.1.2配合比设计准则 302

12.1.3性能 303

12.1.4应用 306

12.2高强混凝土 307

12.2.1发展简史 307

12.2.2定义 307

12.2.3意义 308

12.2.4材料 308

12.2.5配合比 309

12.2.6微观结构 312

12.2.7新拌合硬化混凝土性能 312

12.2.8高强、轻骨料混凝土 317

12.3自密实混凝土 318

12.3.1定义及意义 318

12.3.2发展简史 318

12.3.3材料及配合比 319

12.3.4自密实混凝土（简称SCC）的性能 320

12.3.5应用 320

12.4高性能混凝土 321

12.4.1发展简史 321

12.4.2ACI关于高性能混凝土的定义与注释 321

12.4.3现场经验 321

12.4.4应用 322

12.4.5高性能、高掺量粉煤灰混凝土 325

12.5补偿收缩混凝土 328

12.5.1定义与概念 328

12.5.2意义 329

12.5.3原材料及配合比 329

12.5.4性能 330

12.5.5应用 332

12.6纤维增强混凝土 334

12.6.1定义和意义 334

12.6.2增韧机理 336

12.6.3原材料及配合比 337

12.6.4性能 341

12.6.5超高性能纤维增强复合材料的开发 344

12.6.6应用 347

12.7含聚合物的混凝土 348

12.7.1命名和意义 348

12.7.2聚合物混凝土（PC） 348

12.7.3乳胶改性混凝土 349

12.7.4聚合物浸渍混凝土 350

12.8防辐射重混凝土 352

12.8.1意义 352

12.8.2作为屏蔽材料的混凝土 352

12.8.3原材料和配合比 353

12.8.4重要性能 353

12.9大体积混凝土 354

12.9.1定义及其意义 354

12.9.2一般考虑 354

12.9.3原材料和配合比 354

12.9.4原理的应用 358

12.10碾压混凝土 360

12.10.1材料和配合比 362

12.10.2实验室测试 363

12.10.3性能 364

12.10.4施工工艺 366

12.10.5应用 367

知识考察 369

参考文献 370

进一步学习的建议 374

第13章 混凝土力学的发展 377

本章提要 377

13.1弹性行为 377

13.1.1Hashin-Shtrikman（H-S）限值 382

13.2黏弹性 383

13.2.1基本流变学模型 384

13.2.2广义流变学模型 390

13.2.3时变流变学模型 392

13.2.4叠加原理和积分表达 394

13.2.5徐变的数学表达 395

13.2.6徐变和收缩的预测方法 396

13.2.7收缩 398

13.3大体积混凝土温度分布 400

13.3.1热传导分析 400

13.3.2初始条件 402

13.3.3边界条件 402

13.3.4有限元法 403

13.3.5应用举例 405

13.3.6案例分析：美国加利福尼亚“我们的天使姑娘”大教堂的施工 407

13.4断裂力学 410

13.4.1线弹性断裂力学 411

13.4.2混凝土断裂力学 414

13.4.3断裂过程区 415

知识考察 421

参考文献 422

进一步学习的建议 423

第14章 混凝土技术未来面临的挑战 425

本章提要 425

14.1塑造我们世界的力量——概述 425

14.2未来对混凝土的需求 427

14.3混凝土结构相对于钢结构的优势 427

14.3.1工程考虑 428

14.4环境考虑 428

14.5混凝土的耐久性与可持续性 430

14.6隧道尽头是光明 430

14.7针对可持续发展的技术 431

参考文献 432

作者简介 434