第1章 绪论 1
1.1 研究背景 1
1.2 水泥基复合材料 3
1.2.1 水泥基复合材料定义 3
1.2.2 水泥基复合材料组成与种类 4
1.3 水泥基复合材料热劣化和损伤研究现状 8
1.3.1 水泥基材料高温损伤研究发展现状 9
1.3.2 水泥基材料高温劣化与损伤机理分析 10
1.4 水泥基复合材料热劣化与损伤研究方向 12
小结 14
参考文献 15
第2章 水泥基复合材料高温力学性能劣化行为 19
2.1 概述 19
2.2 高温力学性能试验方法 20
2.2.1 高温后材料力学行为试验方法 20
2.2.2 高温作用下材料力学行为试验方法 20
2.2.3 高温作用下材料热徐变试验方法 21
2.3 材料高温残余力学性能 22
2.3.1 水胶比影响 22
2.3.2 掺合料影响 24
2.3.3 聚合物合成纤维影响 24
2.4 材料高温热稳态力学性能 26
2.4.1 试验方法与材料设计 26
2.4.2 无外荷载温升试验（UT） 27
2.4.3 恒载温升试验（ST） 29
2.5 材料应力-应变关系的温度相关性 31
2.5.1 无外荷载温升残余性能试验（URT） 32
2.5.2 无外荷载温升试验（UT） 33
2.5.3 恒载温升试验（ST） 35
2.5.4 破裂模式分析 37
小结 38
参考文献 39
第3章 水泥基复合材料孔隙结构高温劣化特性 42
3.1 概述 42
3.2 孔隙结构特征 42
3.3 水化物高温分解与孔隙粗化 45
3.3.1 水化物脱水和分解机理 45
3.3.2 孔隙粗化机理 47
3.3.3 水胶比对孔隙结构演化影响 50
3.3.4 掺合料对孔隙结构演化影响 51
3.4 孔隙结构高温演化与力学性能 59
3.4.1 孔隙率与材料强度 59
3.4.2 孔隙率与材料弹性模量 61
3.5 孔隙粗化对介质输运性能影响 63
3.5.1 介质输运性能及机理 63
3.5.2 温度水平对介质输运性能的影响 65
3.5.3 介质输运性能与耐久性 70
小结 70
参考文献 72
第4章 水泥基复合材料细观结构高温演化规律 77
4.1 概述 77
4.2 高温损伤与开裂的SEM试验方法 78
4.2.1 试验方法发展状况 79
4.2.2 试验设计 80
4.2.3 试验设备 80
4.2.4 材料和试件 82
4.3 水泥净浆材料微细观形貌 83
4.3.1 硬化水泥净浆高温细观形貌 84
4.3.2 水化物微细观热开裂 90
4.4 水泥砂浆材料微细观形貌 94
4.4.1 高温作用下微细观形貌演化 94
4.4.2 高温后微细观形貌 95
4.4.3 骨料与硬化水泥净浆相互作用的开裂机理 97
4.5 水泥基材料力学性能高温劣化 98
4.5.1 水泥基材料高温强度与弹性模量 98
4.5.2 应力-应变关系曲线 102
小结 104
参考文献 106
第5章 水泥基复合材料高温爆裂性能 109
5.1 概述 109
5.2 爆裂类型与影响因素 109
5.2.1 爆裂定义与类型 109
5.2.2 混凝土爆裂影响因素 111
5.3 爆裂成因与机理 112
5.3.1 孔隙水（汽）压力学说 113
5.3.2 热应力学说 115
5.3.3 热开裂学说 116
5.4 爆裂防护方法 117
5.4.1 爆裂防护方法 117
5.4.2 爆裂防护机理 118
5.4.3 防火标准规范 119
小结 119
参考文献 120
第6章 水泥基复合材料热损伤理论与数值试验方法 124
6.1 概述 124
6.2 材料非均匀性及数学模型 126
6.2.1 多相复合材料结构及简化 126
6.2.2 材料非均匀性及表征模型 128
6.2.3 基于Monte-Carlo法的数值材料试件生成方法 131
6.3 细观热损伤模型（TMED） 133
6.3.1 宏观非线性与微细观行为准则 133
6.3.2 热损伤变量及一般表述 135
6.3.3 热力损伤和热分解损伤 136
6.3.4 热弹性损伤模型 139
6.3.5 材料均质度系数h取值方法 143
6.4 热-水-应力耦合的细观损伤模型（THMD） 151
6.4.1 模型理论基础和基本假设 151
6.4.2 多场耦合模型的基本方程 152
6.4.3 细观单元损伤演化及诱致渗流、热力学特性的演变 153
6.5 热应力有限元分析 155
6.5.1 有限单元法基本原理 155
6.5.2 弹性力学问题的有限元分析 156
6.5.3 弹性力学的有限元格式 157
6.5.4 热传导问题的有限元分析 159
6.5.5 饱和渗流问题的有限元分析 163
6.5.6 饱和混凝土细观温度-渗流-应力-损伤耦合问题有限元分析 166
6.6 高温损伤的数值试验技术系统 169
6.6.1 数值试验技术系统 169
6.6.2 数值试验技术系统组成 170
6.6.3 数值试验技术系统工作流程 171
6.6.4 温度场和应力场的验证实例 173
小结 174
参考文献 176
第7章 水泥基复合材料热开裂成因机理 180
7.1 概述 180
7.2 材料热变形差异与热开裂 180
7.2.1 材料非均匀性与热应力分布 181
7.2.2 相材料热变形差异属性与热开裂模式 182
7.2.3 材料非均匀性与热开裂 186
7.3 温度梯度与热开裂 187
7.3.1 数值试件与试验设计 188
7.3.2 单一相材料温度梯度与热开裂 189
7.3.3 多颗粒水泥基复合材料温度梯度与热开裂 193
7.4 温度相关性与热开裂 194
7.4.1 相材料物理力学性能的劣化规律 195
7.4.2 数值试件与边界条件 198
7.4.3 单一相材料热开裂 199
7.4.4 两相多颗粒水泥基复合材料热开裂 201
7.5 孔隙水汽压力与热开裂 203
7.5.1 数值试件与试验设计 204
7.5.2 孔隙水压力场高温演变规律 205
7.5.3 热开裂的孔隙水压力作用机理 207
小结 211
参考文献 213
第8章 水泥基复合材料热损伤数值试验研究 215
8.1 概述 215
8.2 FRP混凝土保护层热开裂 216
8.2.1 概述 216
8.2.2 数值试件与试验设计 216
8.2.3 单筋混凝土热应力分布及诱致开裂 220
8.2.4 多筋混凝土热爆裂 221
8.3 单轴压缩破裂过程及其机理研究 226
8.3.1 概述 226
8.3.2 数值试件与试验设计 227
8.3.3 应力-应变行为 227
8.3.4 破裂模式 230
8.3.5 从脆性到延性的高温劣化机理 234
8.4 热开裂与爆裂 235
8.4.1 概述 235
8.4.2 数值试件与试验设计 236
8.4.3 热开裂方式与爆裂类型 238
8.4.4 爆裂影响因素与发生机理 244
小结 251
参考文献 253