混凝土体积稳定性和抗裂性理论与技术PDF电子书下载

1 绪论 1

1.1 水泥混凝土的使用历史和现状 1

1.2 发展面临的挑战 2

1.3 可持续发展与体积稳定性、抗裂性和耐久性 4

1.4 本书主要内容 6

参考文献 6

2 常温湿热耦合体积稳定性机理与变形预测 8

2.1 混凝土的多孔介质特性与湿热耦合变形机理 8

2.1.1 混凝土的多孔介质特性 8

2.1.2 混凝土湿热耦合变形机理 10

2.2 混凝土内部湿热传输机理 13

2.2.1 混凝土多孔介质的湿传输机理 13

2.2.2 混凝土中的热传输机理 14

2.3 混凝土湿热耦合传输数值模型 15

2.3.1 混凝土内部湿传输基本模型 15

2.3.2 水泥石内部热传输基本模型 18

2.3.3 混凝土湿热耦合传输模型 19

2.4 混凝土湿热耦合体积稳定性计算方法 27

2.4.1 湿热耦合体积稳定性计算的方法体系 27

2.4.2 温、湿度分布的解析法求解 27

2.4.3 湿度分布的应力转化法 35

2.4.4 湿热耦合变形的有限元分析方法 37

2.5 混凝土湿热耦合变形数值模拟计算的软件开发 38

2.5.1 基于VisualBasic调用Matlab及ANSYS的软件开发策略 38

2.5.2 CTMSoft软件开发关键问题及其实现 40

2.5.3 软件操作界面及使用简介 43

2.6 混凝土湿热耦合变形数值模拟方法的实例验证 45

2.6.1 数值模拟分析建模 45

2.6.2 边界条件选择确定 45

2.6.3 基本参数的确定 48

2.6.4 利用CTMSoft对混凝土变形进行数值模拟 49

2.6.5 数值模拟结果及其比较分析 50

2.7 材料和结构参数对体积稳定性影响的数值分析 55

2.7.1 材料参数对混凝土变形影响的模拟实验分析 55

2.7.2 结构参数对混凝土变形影响的初步分析 57

参考文献 58

3 化学外加剂对塑性收缩、干缩和徐变的作用及机理 64

3.1 概述 64

3.2 高效减水剂及功能组分对混凝土塑性收缩和抗裂性的影响 64

3.2.1 不同高效减水剂及功能组分对混凝土塑性抗裂的影响 65

3.2.2 塑性收缩变形 68

3.3 不同减水剂对混凝土干缩、自收缩、徐变的影响规律 74

3.3.1 外加剂对混凝土干燥收缩和自收缩的影响规律 79

3.3.2 外加剂对混凝土干燥徐变和基本徐变的影响规律 83

3.4 减水剂对混凝土中水分传输的影响及其与收缩徐变的关系 89

3.4.1 混凝土内部相对湿度的经时变化 89

3.4.2 不同减水剂对砂浆失水率的影响 97

3.4.3 不同减水剂对混凝土湿含量的影响 97

3.5 减水剂对混凝土组成和结构的影响及其与收缩徐变的关系 98

3.5.1 不同外加剂对非蒸发水含量的影响 99

3.5.2 不同外加剂对水泥浆体固相成分的影响 102

3.5.3 不同外加剂对混凝土孔溶液的影响 108

3.5.4 不同外加剂对混凝土和砂浆孔结构的影响 110

3.5.5 低收缩低徐变混凝土减水剂分子结构 112

3.6 减缩剂对收缩徐变的作用及机理 113

3.6.1 对塑性开裂的影响 113

3.6.2 减缩剂对干燥收缩的影响 114

3.6.3 减缩剂对徐变的影响 116

3.6.4 作用机理分析 117

参考文献 118

4 纤维的作用及机理 121

4.1 钢纤维混凝土的静态力学性能 121

4.1.1 钢纤维混凝土轴心抗拉性能 121

4.1.2 钢纤维混凝土轴心抗压性能 127

4.1.3 钢纤维钢筋混凝土梁抗弯性能 131

4.2 混杂纤维混凝土的断裂力学性能 137

4.2.1 混杂纤维混凝土基本性能 138

4.2.2 混杂纤维混凝土断裂力学性能研究 142

4.2.3 混杂纤维混凝土的声发射特性 150

4.3 PVA纤维的力学性能 151

4.3.1 PVA纤维对混凝土抗压强度的影响 151

4.3.2 纤维对混凝土抗折强度的影响 152

4.3.3 纤维对混凝土静弹性模量的影响 153

4.3.4 纤维对混凝土抗拉强度和极限延伸率的影响 153

4.3.5 PVA纤维影响混凝土力学性能的机理 154

4.4 PP纤维混凝土的抗塑性开裂性能 155

4.4.1 塑性抗裂性能的试验方法 155

4.4.2 塑性抗裂性能的评价方法 158

4.4.3 PP纤维混凝土的抗塑性开裂性能 162

4.4.4 PP纤维改善抗塑性开裂性能的机理 167

4.5 纤维混凝土的体积稳定性 172

4.5.1 钢纤维和PP纤维混凝土的干缩性能 172

4.5.2 PVA纤维混凝土的收缩徐变性能 176

4.5.3 钢纤维对AAR膨胀的限制作用 180

参考文献 186

5 矿物掺合料对收缩徐变的影响及机理 188

5.1 概述 188

5.2 低收缩徐变水泥石微观结构特征 189

5.2.1 试验原材料与方法 189

5.2.2 水泥石的纳米表征 197

5.2.3 低收缩徐变水泥石的微观结构模型 211

5.3 基于低收缩徐变的胶凝材料强度设计方法 211

5.3.1 灰色系统理论与试验方法 212

5.3.2 胶凝材料强度与影响因素分析 220

5.3.3 基于低收缩徐变的胶凝材料强度设计模型 228

5.4 等强度低收缩徐变胶凝材料设计方法 231

5.4.1 研究方案 231

5.4.2 胶凝材料干燥收缩和徐变与影响因素分析 234

5.4.3 等强度低收缩徐变胶凝材料设计模型 242

5.5 低收缩徐变混凝土的制备与机理分析 247

5.5.1 基于胶凝材料设计的低收缩徐变混凝土 247

5.5.2 低收缩徐变混凝土的力学性能、干燥收缩和徐变度 247

5.5.3 低收缩徐变混凝土的机理分析 252

参考文献 255

6 热变形机理和相变材料调控 260

6.1 概述 260

6.2 混凝土胶凝材料基体相的热变形性能研究 261

6.2.1 固相组分对水泥石热膨胀系数的影响 261

6.2.2 水对水泥石热变形性能的影响 262

6.2.3 孔对水泥石热变形性能的影响 263

6.3 混凝土组成对热变形性能的影响 264

6.3.1 浆体对混凝土热膨胀系数的影响 264

6.3.2 骨料对混凝土热膨胀系数的影响 265

6.3.3 含气量对混凝土热膨胀系数的影响 267

6.4 常规组成对混凝土热变形调控的比较分析及内部温升控制技术的提出 268

6.4.1 混凝土热膨胀系数的可调控幅度分析 268

6.4.2 混凝土导热性能的影响因素与调控效果分析 270

6.5 封装填埋相变材料对水泥基材料内部温升的影响 273

6.5.1 用于降低大体积混凝土水化热温升的相变材料的性能要求 273

6.5.2 采用封装填埋PCM降低水泥基材料水化热温升 274

6.6 采用相变导热流体降低混凝土的内部温升 279

6.6.1 相变导热流体的组成 279

6.6.2 相变导热流体的性能 279

6.6.3 相变导热流体的导热机理分析 284

6.6.4 相变导热流体降低混凝土的水化热温升的效果 285

参考文献 299

7 高温爆裂体积稳定性 301

7.1 高温爆裂的现象、定量表征与危害 301

7.2 水泥基材料高温爆裂的条件 302

7.2.1 受火制度与爆裂的关系 303

7.2.2 净浆、砂浆和混凝土的区别 305

7.3 基于蒸汽压理论的混凝土爆裂分析 306

7.3.1 混凝土高温作用下的物理化学变化 307

7.3.2 高温下混凝土内部水的汽化对温度场的影响 308

7.3.3 高温下混凝土内部的湿迁移与气压场的形成 309

7.4 基于湿热耦合传输的气压场计算与爆裂特性分析 311

7.4.1 一维传输下的气压场计算 311

7.4.2 受火制度、材料参数与爆裂特性的进一步分析 315

7.5 预防爆裂的方法 318

7.5.1 外涂防火涂层 318

7.5.2 内掺低熔点有机物 319

7.5.3 机理分析 321

7.5.4 单丝纤维直径和掺量影响爆裂的定量分析 322

7.5.5 预防爆裂措施的其他影响与修复 323

参考文献 327

8 碱集料反应膨胀 329

8.1 碱集料反应的发现与研究 329

8.2 碱 330

8.2.1 水泥中的碱 330

8.2.2 集料中的碱 332

8.2.3 矿物掺合料中的碱 334

8.2.4 化学外加剂的碱 340

8.2.5 环境中的碱 342

8.3 活性集料中的碱及其时空演化 343

8.3.1 混凝土基体中碱的演化与状态 343

8.3.2 有效碱新析 344

8.3.3 孔溶液中碱的测量方法 345

8.3.4 活性集料中反应碱（新有效碱）的测量方法 346

8.3.5 基于菲克定律的活性集料中反应碱计算方法 347

8.3.6 反应性碱的影响因素、定量预测与试验验证 356

8.4 碱集料反应膨胀的计算 359

8.4.1 基于扩散理论和弹性力学的膨胀计算 359

8.4.2 基于固相反应理论和弹塑性力学的膨胀计算 363

8.4.3 计算结果与试验比较 370

8.5 碱集料反应防治措施 373

8.5.1 内掺短纤维 373

8.5.2 外裹连续纤维 374

8.5.3 外部加载 376

8.5.4 添加矿物掺合料 377

参考文献 381

9 变形和裂缝对传输性能和耐久性的影响与缺陷修复 386

9.1 体积稳定性与传输性能和耐久性的关系 386

9.2 应力和裂缝对水传输的影响 386

9.2.1 水在混凝土中的非达西渗流 386

9.2.2 水在混凝土裂缝中的渗流方程 393

9.2.3 拉应力作用下混凝土的抗渗透性 402

9.3 应力对气体传输和碳化的影响 405

9.3.1 拉应力对空气渗透系数的影响 405

9.3.2 拉应力对混凝土材料碳化的影响 407

9.3.3 拉应力对混凝土构件碳化的影响 409

9.4 裂缝和缺陷修复方式与水的传输 411

9.4.1 外贴定形材料 411

9.4.2 外涂涂层 412

9.4.3 渗透性材料 413

9.4.4 三种方法的比较 414

9.5 其他几种修复材料介绍 415

9.5.1 连续纤维增强热塑性树脂基复合材料 415

9.5.2 磷酸钾镁水泥 423

9.5.3 微生物水泥 432

参考文献 442

10 地下工程应用 443

10.1 南京长江隧道工程 443

10.1.1 工程简介 443

10.1.2 隧道混凝土服役条件与关键技术问题 443

10.1.3 体积稳定性和抗裂性设计 446

10.1.4 抗中性化设计 455

10.1.5 防水耐久性设计 463

10.1.6 管片混凝土微观结构演化 466

10.2 南京玄武湖隧道 476

10.2.1 工程概况 476

10.2.2 混凝土关键技术问题及解决方案 477

10.2.3 实际效果 477

10.3 南京九华山隧道工程 478

10.3.1 工程简介 478

10.3.2 混凝土关键技术问题及解决方案 478

10.4 苏州独墅湖隧道和无锡蠡湖隧道 479

10.4.1 工程简介 479

10.4.2 混凝土关键问题 480

10.4.3 基于现场混凝土质量的抗碳化耐久性评估 480

10.5 南京地铁一号线工程 485

参考文献 485

11 交通枢纽工程应用 486

11.1 苏通大桥辅桥航道桥 486

11.1.1 工程简介 486

11.1.2 混凝土关键技术问题 487

11.1.3 高强混凝土收缩的尺寸效应及预测模式的修正方法 487

11.1.4 基于混凝土短期试验结果修正的徐变预测模型 492

11.2 沪杭高铁特大桥 499

11.2.1 工程简介 499

11.2.2 跨沪杭高速公路特大桥 499

11.2.3 现场收缩徐变监测 499

11.2.4 现场收缩徐变监测 502

11.2.5 收缩徐变对混凝土结构挠度分析 507

11.2.6 上海横潦泾特大桥 513

11.2.7 上海松江特大桥 518

11.3 安庆长江公路大桥 520

11.3.1 工程简介 520

11.3.2 混凝土关键技术问题与实践经验 520

11.3.3 索塔清水混凝土外观质量评价方法 522

11.3.4 混凝土外观图像的获取要求 525

11.3.5 混凝土外观质量的评价 525

11.3.6 混凝土外观质量评价应用举例 531

11.3.7 安庆长江公路大桥索塔清水混凝土研究与应用经验 533

11.4 南京禄口国际机场二期工程 535

11.4.1 工程简介 535

11.4.2 抗裂性设计 536

11.4.3 抗碳化性能设计 541

11.4.4 现场结构混凝土评估 543

11.4.5 抗碳化与超声波速关系 545

11.4.6 现场混凝土钢筋保护层厚度跟踪 546

11.4.7 混凝土碳化寿命预测 547

参考文献 551