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第1篇 混凝土材料学基础1

第1章 水泥材料学概论1

1.1 硅酸盐水泥的生产2

1.1.1 硅酸盐水泥熟料的组成2

1.1.2 硅酸盐水泥熟料矿物4

1.1.3 生产水泥熟料的原料6

1.1.4 水泥熟料的生产过程7

1.2 硅酸盐水泥的水化12

1.2.1 水泥熟料单矿物的水化反应12

1.2.2 硅酸盐水泥的水化17

1.3 硅酸盐水泥的性能和标准20

1.3.1 凝结时间21

1.3.2 水泥浆体的强度21

1.3.3 水泥浆体的体积变化28

1.3.4 水泥浆体的耐热性30

1.3.5 水泥的标准31

1.4 硬化水泥浆体的结构32

1.4.1 硬化水泥浆体结构的特点33

1.4.2 硬化水泥浆体中的固相34

1.4.4 硬化水泥浆体的孔隙和孔结构39

1.4.3 水泥石中的液相39

1.4.5 硬化水泥浆体结构与力学性能的关系42

1.4.6 硬化水泥浆体的体积稳定性43

1.4.7 硬化水泥浆体的渗透性44

1.5 混合硅酸盐水泥44

1.5.1 矿渣硅酸盐水泥45

1.5.2 火山灰硅酸盐水泥52

1.5.3 粉煤灰硅酸盐水泥53

1.5.4 石灰石作硅酸盐水泥的混合材料58

1.5.5 复合混合材料水泥59

1.6 改性硅酸盐水泥60

1.6.1 快凝和快硬水泥60

1.6.2 高强硅酸盐水泥61

1.6.3 其他性能和用途的水泥62

1.6.4 白色和彩色水泥63

1.7 非硅酸盐体系水泥64

1.7.1 铝酸盐水泥64

1.7.2 贝利特水泥67

1.7.3 贝利特-铝酸盐水泥68

1.7.4 硫铝酸盐水泥和铁铝酸盐水泥70

1.7.5 碱胶凝材料73

第2章 集料80

2.1 集料的分类80

2.2 集料性质对混凝土性能的影响81

2.2.1 集料性质对新拌混凝土工作性的影响82

2.2.2 集料对硬化混凝土力学性能的影响84

2.2.3 集料对混凝土耐久性的影响88

2.3 特殊集料88

2.3.1 轻集料89

2.3.2 重集料90

2.3.3 利用工业废料制成的集料90

第3章 混凝土外加剂93

3.1 概述93

3.2 早强剂94

3.2.1 氯化钙94

3.2.2 硫酸钠96

3.2.3其他早强剂100

3.3.1 概述101

3.3.2 缓凝机理101

3.3 缓凝剂101

3.3.3 缓凝剂的应用102

3.4 普通减水剂103

3.4.1 概述103

3.4.2 减水剂的组分104

3.4.3 减水机理105

3.4.4 水泥中石膏的形态对减水剂作用的影响106

3.4.5 水泥适应性问题107

3.4.6 减水剂对混凝土性能的影响107

3.5.1 概述109

3.5 高效减水剂109

3.5.2 高效减水剂的组分110

3.5.3 掺高效减水剂的混凝土的性能110

3.6 引气剂114

3.6.1 概述114

3.6.2 引气剂的种类115

3.6.3 引气原理116

3.6.4 影响引气的因素116

3.6.5 引气对新拌混凝土性能的影响117

3.6.7 引气剂的应用118

3.6.6 引气对硬化混凝土性能的影响118

3.7.1 泵送剂120

3.7 其他用途的外加剂120

3.7.2 防水外加剂122

3.7.3 阻锈剂123

3.7.4 速凝剂124

附录3.1 掺外加剂混凝土性能指标127

附录3.2 几种典型的国产减水剂和引气剂(不含复合型外加剂)129

第4章 新拌混凝土的性能131

4.1 概述131

4.2.1 测试方法评述132

4.2 流动性132

4.2.2 影响流动性的因素134

4.2.3 温度和时间对流动性的影响--坍落度损失135

4.3 粘聚性(离析和泌水)137

4.4 可泵性138

4.4.1 什么是可泵性139

4.4.2 可泵性的评价方法140

4.4.3 泵送混凝土设计要点141

4.5 混凝土的塑性收缩和最早期裂纹143

4.4.4 小结143

4.6 新拌混凝土的流变性144

第5章 硬化混凝土的结构148

5.1 概述148

5.2 集料相的结构148

5.3 水泥浆体与集料间的过渡区结构149

5.3.1 过渡区的结构149

5.3.2 过渡区的强度149

5.3.3 过渡区对混凝土性能的影响150

5.4.1 中心质假说151

5.4 国内学者有关硬化混凝土结构的论述151

5.4.2 硬化混凝土的4个结构层次156

第6章 混凝土的力学性能159

6.1 混凝土的抗压强度及其主要影响因素159

6.1.1 水灰比与强度的关系159

6.1.2 孔隙率与强度的关系160

6.1.3 养护条件对强度的影响161

6.1.5 影响混凝土强度诸因素的综合示意图163

6.2 混凝土的其他强度163

6.1.4 试验参数对强度的影响163

6.2.1 抗拉强度164

6.2.2 抗剪强度164

6.2.3 冲击强度165

6.2.4 疲劳强度165

6.2.5 混凝土与钢筋的粘结强度166

6.3 混凝土的断裂与破损167

6.3.1 国内外有关混凝土强度理论的研究概况167

6.3.2 在压应力状态下混凝土的力学行为169

6.4.2 弹性变形171

6.4 混凝土的变形171

6.4.1 混凝土变形的类型171

6.4.3 收缩变形172

6.4.4 徐变179

第7章 混凝土的耐久性183

7.1 概论183

7.1.1 混凝土耐久性问题不容忽视183

7.1.2 钢筋混凝土结构的安全性随时间的变化184

7.1.3 按耐久性设计混凝土185

7.2 使用环境对混凝土破坏原因的分析和分类186

7.1.4 我国混凝土耐久性的研究现况186

7.3 表面磨损188

7.3.1 机械磨耗188

7.3.2 冲刷磨损和气蚀190

7.4 混凝土的渗透性190

7.5冻融对混凝土的破坏193

7.5.1 混凝土中水的冻结193

7.5.2 冻融交替对混凝土破坏的动力194

7.5.3 平均气泡间距196

7.5.4 极限饱水程度197

7.5.5 影响混凝土抗冻性的因素分析199

7.5.6 抗冻性试验和评价方法202

7.6 除冰盐对混凝土的破坏--冻结和盐的综合作用204

7.6.1 破坏原理205

7.6.2 破坏特征及测试方法206

7.6.3 影响因素及防止措施207

7.7 环境化学侵蚀对混凝土的破坏208

7.7.1 水泥浆体组分的浸出208

7.7.2 酸的侵蚀208

7.7.3 硫酸盐侵蚀209

7.8.1 概述212

7.8 碱-集料反应212

7.8.2 产生碱-集料反应破坏的条件213

7.8.3 碱-集料反应的膨胀机制214

7.8.4 集料碱活性的检验方法216

7.8.5 碱-集料反应破坏的工程诊断和预防措施218

7.9 混凝土中钢筋的锈蚀219

7.9.1 钢筋锈蚀的电化学原理220

7.9.2 混凝土的碳化221

7.9.3 氯离子引起的锈蚀225

7.9.4 钢筋锈蚀的防护措施230

第2篇 混凝土技术的新进展233

第8章 高强混凝土和高性能混凝土233

8.1 概述233

8.1.1 历史的回顾及其发展233

8.1.2 高强和高性能混凝土的定义234

8.2 高强混凝土236

8.2.1 应用高强混凝土的必然性及其不足之处236

8.2.2 高强混凝土在国内外的应用概况及其应用范围237

8.2.3 高强混凝土的技术特性与物理力学性能242

8.2.4 高强混凝土结构设计中有关材料力学性能的取值246

8.2.5 高强混凝土的工艺原理与配制技术249

8.2.6 高强混凝土的质量控制与质量保证251

8.2.7 高强混凝土的技术发展要求256

8.3 高性能混凝土257

8.3.1 高性能混凝土的技术特性与物理力学性能257

8.3.2 高性能混凝土的工艺原理与配制技术267

8.3.3 高性能混凝土的工程应用269

第9章 聚合物混凝土272

9.1.1 聚合物胶乳水泥混凝土273

9.1 聚合物水泥混凝土(砂浆)273

9.1.2 再分散聚合物粉末水泥混凝土284

9.1.3 水溶性聚合物水泥混凝土284

9.1.4 液体树脂水泥混凝土284

9.2 树脂混凝土(砂浆)285

9.2.1 树脂混凝土的制作方法285

9.2.2 新拌树脂混凝土的性能287

9.2.3 硬化树脂混凝土的性能287

9.3 聚合物浸渍混凝土(砂浆)290

9.3.1 聚合物浸渍混凝土的制作方法291

9.3.2 聚合物浸渍混凝土的性能292

9.4 聚合物混凝土复合材料的应用293

9.4.1 聚合物水泥混凝土的应用293

9.4.2 树脂混凝土的应用295

9.4.3 聚合物浸渍混凝土的应用295

第10章 膨胀混凝土297

10.1 概述297

10.2 膨胀水泥和膨胀混凝土的沿革297

10.3.1 以硅酸盐水泥或熟料为基础的膨胀水泥299

10.3 膨胀水泥299

10.3.2 以铝酸盐水泥熟料为基础的膨胀水泥303

10.3.3 以硫、铁铝酸盐水泥熟料为基础的膨胀水泥305

10.3.4 以高炉矿渣为基础的膨胀水泥305

10.4 膨胀剂306

10.4.1 U型混凝土膨胀剂306

10.4.2 铝酸盐膨胀剂307

10.4.3 复合膨胀剂308

10.4.4 明矾石膨胀剂308

10.5 膨胀混凝土变形的限制309

10.5.2 膨胀混凝土不同限制程度的补偿收缩模式310

10.5.1 限制变形概念310

10.5.3 限制程度与自应力的关系313

10.6 膨胀混凝土的特性314

10.7 膨胀混凝土使用注意事项和应用实例316

10.7.1 膨胀混凝土使用注意事项316

10.7.2 膨胀混凝土应用实例318

第11 章 钢纤维混凝土321

11.1 钢纤维混凝土的增强机理322

11.1.1 复合力学理论322

11.1.2 纤维间距理论327

11.1.3 多缝开裂理论*329

11.2 钢纤维混凝土基体及其界面特性330

11.2.1 钢纤维特性330

11.2.2 混凝土基体特性332

11.2.3 钢纤维与水泥基的界面333

11.3 钢纤维混凝土的性能335

11.3.1 钢纤维混凝土的力学性能335

11.3.2 钢纤维混凝土的收缩与徐变347

11.3.3 钢纤维混凝土的耐久性348

11.4 钢纤维混凝土配合比设计与制备工艺352

11.4.1 钢纤维混凝土的配合比设计352

11.4.2 钢纤维混凝土的制备工艺353

11.5 钢纤维混凝土在工程中的典型应用实例355

11.5.1 钢纤维混凝土在公路路面工程中的应用355

11.5.2 钢纤维高强混凝土在特种轨枕中的应用357

11.5.3 钢纤维混凝土的经济性评价359

第12章 钢管混凝土362

12.1 概述362

12.2 钢管混凝土的理论依据364

12.2.1 混凝土受压破损的本质365

12.2.2 混凝土受压后的变形与破损的关系366

12.2.3 混凝土受压破损的力学特征369

12.2.4 钢管混凝土的理论基础370

12.3 钢管混凝土的结构特性及其适用范围370

12.3.1 钢管混凝土的结构特性370

12.3.2 钢管混凝土结构的适用范围371

12.4 钢管混凝土结构设计的主要参数、设计原则与规定371

12.4.1 钢管混凝土结构设计的主要参数372

12.4.2 钢管混凝土结构的主要设计原则与规定373

12.5.1 钢管的制作374

12.5.2 空钢管的组装374

12.5 钢管混凝土结构的施工374

12.5.3 钢管内核心混凝土的浇灌375

12.5.4 施工质量的检查375

12.6 国内钢管混凝土结构的应用376

12.6.1 工程实例376

12.6.2 技术经济分析380

第13章 粉煤灰混凝土383

13.1 概述383

13.2 粉煤灰的组成和特性384

13.2.1 粉煤灰的化学成分和矿物组成384

13.2.2 粉煤灰的火山灰活性385

13.2.3 粉煤灰的物理性能386

13.3 硬化粉煤灰-水泥浆体的组成、结构与性能386

13.3.1 硬化粉煤灰水泥浆体的组成387

13.3.2 粉煤灰水泥浆体的孔结构和显微结构388

13.3.3 粉煤灰水泥浆体的性能392

13.4 粉煤灰混凝土的性能与应用393

13.4.1 粉煤灰混凝土的特性393

13.4.2 粉煤灰混凝土的应用395

13.4.3 对粉煤灰在混凝土中所起作用(效应)的认识和探讨396

14.1 概述399

第14章 冬季施工混凝土399

14.2.1 早期冻结造成的强度损失400

14.2.2 早期冻结引起混凝土结构受损的机理400

14.2 早期冻结对混凝土性能的影响400

14.2.3 临界强度和安全养护龄期的讨论401

14.3 防冻外加剂及其及作用原理403

14.3.1 历史403

14.3.2 防冻剂的降低冰点作用404

14.3.3 防冻剂与水泥及其水化生成物的作用406

14.4.2 强度407

14.4 掺防冻剂混凝土的性能407

14.4.1 拌合料性能407

14.4.3 耐久性408

14.5 掺防冻剂混凝土的使用410

14.5.1 使用范围410

14.5.2 防冻剂的剂量和与其他外加剂的复合410

14.5.3 施工要点及安全411

第15章 水下不分散混凝土412

15.1 概述412

15.2.1 絮凝剂的种类413

15.2 水下不分散混凝土的制备413

15.2.2 配合比设计414

15.3 水下不分散混凝土的性能417

15.3.1 新拌混凝土的性能417

15.3.2 硬化混凝土的性能419

15.4 抗分散作用机理浅析421

15.5 水下不分散混凝土施工要点421

15.6 适用范围与工程实例421

16.1 概述423

第16章 真空脱水混凝土423

16.2 真空处理原理424

16.2.1 真空处理脱水密实三个阶段424

16.2.2 真空混凝土结构的形成特点425

16.3 真空混凝土性能426

16.3.1 真空混凝土的力学性能426

16.3.2 真空混凝土的耐久性与体积稳定性429

16.4 真空处理技术的应用432

16.4.1 真空处理设备433

16.4.2 真空处理流程与参数434

16.4.3 工程应用实例436