先進(jìn)化工材料關(guān)鍵技術(shù)叢書--高技術(shù)混凝土材料
定 價:199 元
叢書名:先進(jìn)化工材料關(guān)鍵技術(shù)叢書
《高技術(shù)混凝土材料》是先進(jìn)化工材料關(guān)鍵技術(shù)叢書的一個分冊。本書提出高技術(shù)混凝土概念,其目的是為了構(gòu)建更為科學(xué)的研究體系和評價方法。高技術(shù)混凝土材料的范疇包括:高強(qiáng)混凝土、高性能混凝土、超高強(qiáng)混凝土和超高性能混凝土,以及高性能復(fù)合結(jié)構(gòu)混凝土和新型功能混凝土材料。本書以著者團(tuán)隊(duì)30多年來圍繞高技術(shù)混凝土材料所開展的研究與開發(fā)工作為基礎(chǔ),系統(tǒng)闡述高技術(shù)混凝土用關(guān)鍵原材料特性及其作用機(jī)理;全面介紹材料結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和性能提升的新方法;總結(jié)研發(fā)創(chuàng)新思路和技術(shù)特點(diǎn),形成從混凝土原材料制備到應(yīng)用全壽命周期過程的高性能化、多功能化、全生態(tài)化和新技術(shù)化體系。《高技術(shù)混凝土材料》內(nèi)容豐富、體系完整,具有系統(tǒng)的理論性,廣泛的實(shí)用性,適合從事材料、化工領(lǐng)域,尤其是建筑材料領(lǐng)域科研和工程技術(shù)人員閱讀,也可供高等學(xué)校無機(jī)非金屬材料工程專業(yè)、功能材料專業(yè)及相關(guān)專業(yè)師生參考。
混凝土是當(dāng)今使用廣泛的建筑材料,目前全世界的混凝土年產(chǎn)量約40億立方米,其中我國占到55%左右,混凝土材料為我國的經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展做出了重要貢獻(xiàn)。現(xiàn)代建筑工程對混凝土品質(zhì)和性能要求越來越高,傳統(tǒng)混凝土材料正面臨著在使用性能、工程技術(shù)應(yīng)用和生態(tài)環(huán)境等方面的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。因此,提升混凝土材料品質(zhì)與性能,提高其利用效能,并使之成為環(huán)境友好型材料,對實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展具有極其重要的作用。胡曙光教授所領(lǐng)導(dǎo)的武漢理工大學(xué)團(tuán)隊(duì)數(shù)十年堅(jiān)持先進(jìn)混凝土材料研究和技術(shù)開發(fā)工作,其學(xué)術(shù)成果在我國乃至世界混凝土領(lǐng)域具有一定的影響。他是在國際上較早開展先進(jìn)水泥基復(fù)合材料研究的學(xué)者之一,在高性能復(fù)合結(jié)構(gòu)混凝土研究及其工程應(yīng)用和新型功能混凝土材料探索創(chuàng)新等方面取得了系列引人關(guān)注的成果。
混凝土是迄今為止世界上宗的人工制備材料,是現(xiàn)代社會文明和進(jìn)步的重要基石。隨著現(xiàn)代工程建設(shè)向更大規(guī)模、更長跨度、更深廣空間和更嚴(yán)酷服役環(huán)境發(fā)展,對混凝土及其制品的強(qiáng)度、性能和耐久性的要求越來越高,材料的制備和工程施工的難度則越來越大,既有混凝土技術(shù)不斷面臨新的挑戰(zhàn)。實(shí)際上,從混凝土技術(shù)誕生之日起人類就沒有停止過對其探索和創(chuàng)新,特別是20 世紀(jì)末以來的三十多年間,隨著相關(guān)科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展,混凝土領(lǐng)域的科技工作者更加注重學(xué)習(xí)和引入先進(jìn)理論和技術(shù)方法,積極創(chuàng)新實(shí)踐,不斷取得材料性能和制備技術(shù)的新突破,為新時代各種創(chuàng)世工程和各類高標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)提供了關(guān)鍵技術(shù)支撐。與此同時,正是因?yàn)榧夹g(shù)思想空前活躍、研究工作更為自由和廣闊,混凝土材料也從來沒有像今天這樣產(chǎn)生科技成果的繁榮,并時常會引發(fā)一些技術(shù)概念、評價體系的紛爭,在一定程度上影響了整體研究工作的效能。為此,我們應(yīng)系統(tǒng)總結(jié)既往經(jīng)驗(yàn),遵循混凝土材料自身發(fā)展規(guī)律,形成科學(xué)研究方向和技術(shù)途徑的共識,提高領(lǐng)域的整體研發(fā)水平,實(shí)現(xiàn)混凝土技術(shù)的更大發(fā)展。本書提出的高技術(shù)混凝土概念,不是依據(jù)混凝土強(qiáng)度性能指標(biāo)或材料組成特征來界定,而是以混凝土制備技術(shù)結(jié)合材料性能先進(jìn)性而綜合歸類。其目的是為了建立更易形成共識的技術(shù)概念,有利于促進(jìn)協(xié)作和交流,提高混凝土技術(shù)創(chuàng)新的整體效率。高技術(shù)混凝土的范疇包括:高強(qiáng)混凝土、高性能混凝土、超高強(qiáng)混凝土、超高性能混凝土,以及高性能復(fù)合結(jié)構(gòu)混凝土和新型功能混凝土。全書的邏輯線條是:以著者團(tuán)隊(duì)的研究工作為背景,圍繞材料科學(xué)設(shè)計(jì)原理,系統(tǒng)闡明高技術(shù)混凝土用關(guān)鍵材料特性及其作用機(jī)理,全面介紹材料結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和性能提升的新方法,總結(jié)提煉材料研發(fā)的創(chuàng)新思路和技術(shù)特點(diǎn);形成從材料制備到應(yīng)用全壽命周期過程的高性能化、多功能化、全生態(tài)化和新技術(shù)化體系。在此基礎(chǔ)上,重點(diǎn)介紹了高性能復(fù)合結(jié)構(gòu)混凝土方面的技術(shù)開發(fā)和工程應(yīng)用經(jīng)驗(yàn),以及近年來在功能混凝土新技術(shù)方面的探索創(chuàng)新成果。本書是著者團(tuán)隊(duì)30多年來在高技術(shù)混凝土方面研究與應(yīng)用成果的總結(jié),內(nèi)容包括:①國家科技進(jìn)步二等獎高性能水泥基復(fù)合材料的研究及其工程應(yīng)用開發(fā)、混凝土耐久性關(guān)鍵技術(shù)研究及工程應(yīng)用、鋼管高強(qiáng)混凝土膨脹控制與制備技術(shù)及其在大跨度結(jié)構(gòu)的應(yīng)用、深水大斷面盾構(gòu)隧道結(jié)構(gòu)/功能材料制備與工程應(yīng)用成套技術(shù);②功能性水泥基材料設(shè)計(jì)制備及其性能調(diào)控、高耐久性鋼箱梁橋面鋪裝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)材料制備及施工技術(shù)開發(fā)、利用淤污泥生產(chǎn)環(huán)保型優(yōu)質(zhì)輕集料及其混凝土的應(yīng)用技術(shù)等各類省部級科技一等獎十多項(xiàng);③國家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃(973計(jì)劃)專題水泥水化機(jī)理及過程控制、現(xiàn)代混凝土膠凝漿體微結(jié)構(gòu)形成機(jī)理、嚴(yán)酷環(huán)境下混凝土材料損傷演化與退化機(jī)理;④國家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃(863計(jì)劃)高性能輕質(zhì)結(jié)構(gòu)混凝土用于大跨徑橋梁的研究、高抗?jié)B長壽命大管徑隧道管片材料結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與工程應(yīng)用、抗滑、阻燃、降噪多功能隧道路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與鋪裝技術(shù)、高速鐵路無碴軌道用CA砂漿研究與應(yīng)用、具有高抗震性能的鋼筋高強(qiáng)輕質(zhì)混凝土制備及強(qiáng)韌化技術(shù);⑤國家科技攻關(guān)(支撐)計(jì)劃課題混凝土安全性專家系統(tǒng)、高性能輕集料混凝土的研究與應(yīng)用、高性能水泥綠色制造工藝和裝備、長壽命混凝土制品關(guān)鍵材料及制備技術(shù);⑥國家自然科學(xué)基金新型無機(jī)-有機(jī)復(fù)合水泥的研究、基于集料功能設(shè)計(jì)與界面結(jié)構(gòu)優(yōu)化的高技術(shù)混凝土研究、具有高抗裂吸振功能混凝土的材料設(shè)計(jì)與制備方法、高強(qiáng)輕集料混凝土的脆性特征與增韌技術(shù)研究、水泥-瀝青-環(huán)氧樹脂復(fù)合膠結(jié)硬化機(jī)理及其微結(jié)構(gòu)與性能研究、可循環(huán)水泥混凝土材料設(shè)計(jì)、制備及其性能調(diào)控、基于應(yīng)力誘導(dǎo)的水泥石微結(jié)構(gòu)形成機(jī)理與調(diào)控技術(shù)、導(dǎo)電功能集料及其復(fù)相水泥基材料技術(shù)原理與制備研究、基于電磁防護(hù)的功能集料設(shè)計(jì)制備原理及其混凝土應(yīng)用基礎(chǔ)研究等30多項(xiàng);⑦百余篇研究生學(xué)位論文、百余項(xiàng)國家授權(quán)發(fā)明專利和數(shù)百篇研究論文;⑧各類重點(diǎn)工程應(yīng)用案例。在此衷心感謝國家科技部、國家自然科學(xué)基金委、各省部級科技部門的資助,以及眾多工程業(yè)主單位、設(shè)計(jì)單位和建設(shè)單位的大力支持。本書著者團(tuán)隊(duì)丁慶軍、王發(fā)洲、何永佳、呂林女、姜從盛、何真等教授參加了主要研究工作,劉志超、楊露、劉云鵬、何永佳、張?jiān)粕Ⅸi、饒美娟、張文芹、胡傳林、楊進(jìn)、張運(yùn)華等博士參加了相關(guān)研究和書稿撰寫、編校工作。特別感謝中國化工學(xué)會、化學(xué)工業(yè)出版社的鼎力支持。此外,本書撰寫過程中還得到了一些專家和同行的幫助及指導(dǎo),在此一并表示衷心感謝。由于著者學(xué)識水平所限,書中內(nèi)容難免疏漏和不足,懇請業(yè)界專家、同仁及廣大讀者不吝賜教。胡曙光2022年1月
胡曙光,湖北武漢人,工學(xué)博士,武漢理工大學(xué)首席教授,博士生導(dǎo)師,硅酸鹽建筑材料國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室副主任,國家新世紀(jì)百千萬人才工程(層次)人選,享受國務(wù)院政府特殊津貼。從事教學(xué)科研工作40年,主持和承擔(dān)國家自然科學(xué)基金、863計(jì)劃、973計(jì)劃、國家科技攻關(guān)計(jì)劃、國家科技支撐計(jì)劃以及各類部省級科研30多項(xiàng)。主要研究領(lǐng)域和方向:先進(jìn)水泥基復(fù)合材料設(shè)計(jì)理論與制備技術(shù),高技術(shù)混凝土研究與工程應(yīng)用,環(huán)境與生態(tài)建筑材料制備原理與應(yīng)用技術(shù),特種水泥與混凝土制品研究開發(fā),數(shù)字與信息技術(shù)在水泥混凝土領(lǐng)域的研究應(yīng)用。參加各種國家重點(diǎn)工程混凝土材料研究與技術(shù)開發(fā)應(yīng)用百余項(xiàng),在鋼管混凝土組合材料應(yīng)用于大跨度拱橋工程、鋼-混凝土/瀝青復(fù)合材料應(yīng)用于橋面鋪裝結(jié)構(gòu)工程、混凝土結(jié)構(gòu)/功能一體化材料應(yīng)用于深水大斷面盾構(gòu)隧道工程、水泥-瀝青復(fù)合砂漿材料應(yīng)用于高速鐵路軌道板工程、高強(qiáng)輕集料混凝土材料應(yīng)用于混凝土結(jié)構(gòu)工程、低溫升抗裂混凝土材料應(yīng)用于超大體積混凝土工程,以及水泥與混凝土高效生態(tài)化利用固廢技術(shù)、新型功能混凝土材料研發(fā)和技術(shù)探索應(yīng)用等方面取得了有影響的成果。獲國家技術(shù)發(fā)明二等獎1項(xiàng)、國家科技進(jìn)步二等獎5項(xiàng),省部級科技進(jìn)步和發(fā)明一等獎12項(xiàng),授權(quán)國家發(fā)明專利110項(xiàng),發(fā)表SCI、EI 學(xué)術(shù)論文180余篇,出版著作7部,培養(yǎng)研究生100余名。
章 緒論 001節(jié) 概述 002第二節(jié) 高技術(shù)混凝土發(fā)展簡史 003一、普通混凝土 003二、高強(qiáng)混凝土 004三、高性能混凝土 005四、超高強(qiáng)混凝土 006五、超高性能混凝土 008六、高性能復(fù)合結(jié)構(gòu)混凝土和新型功能混凝土 008第三節(jié) 混凝土材料面臨的挑戰(zhàn)與機(jī)遇 009第四節(jié) 高技術(shù)混凝土的技術(shù)特點(diǎn)與研究內(nèi)容 011參考文獻(xiàn) 012第二章 高技術(shù)混凝土用膠凝材料 017節(jié) 高技術(shù)混凝土用膠凝材料的特征 018第二節(jié) 高技術(shù)混凝土用膠凝材料的種類 019一、水泥 019二、輔助膠凝材料 020第三節(jié) 高技術(shù)混凝土用膠凝材料作用機(jī)理與性能 025一、單組分輔助膠凝材料作用機(jī)理與性能 026二、雙組分輔助膠凝材料作用機(jī)理與性能 034三、多組分輔助膠凝材料作用機(jī)理與性能 042第四節(jié) 復(fù)合膠凝材料設(shè)計(jì)與開發(fā)展望 046參考文獻(xiàn) 048第三章 高技術(shù)混凝土用功能材料 051節(jié) 混凝土外加劑 052一、混凝土外加劑的種類 052二、混凝土外加劑的功能原理 053三、混凝土的主要膨脹類型與作用機(jī)理 053四、高能復(fù)合膨脹材料設(shè)計(jì)與制備 057第二節(jié) 聚合物材料 058一、聚合物的種類 058二、聚合物的作用 059第三節(jié) 纖維材料 064一、纖維的種類與特性 064二、纖維的作用 065第四節(jié) 超細(xì)粉材料 066一、常用超細(xì)粉材料 066二、超細(xì)粉材料的作用 067第五節(jié) 納米晶種 069一、納米晶種及其作用機(jī)理 069二、C-S-H納米晶種的制備 070三、C-S-H納米晶種對膠凝材料水化歷程的影響 071第六節(jié) 內(nèi)養(yǎng)護(hù)功能材料 073一、概述 073二、有機(jī)高吸水樹脂材料 074三、無機(jī)釋水因子材料 080第七節(jié) 功能集料 085一、功能集料的作用 086二、功能集料設(shè)計(jì)與制備 087三、功能集料的研究開發(fā) 089參考文獻(xiàn) 095第四章 超高強(qiáng)混凝土 099節(jié) 無宏觀缺陷水泥 100一、配制原理與制備工藝 100二、性能與開發(fā)應(yīng)用前景 101第二節(jié) 均布超細(xì)顆粒致密體系 102一、配制原理與制備工藝 102二、性能與開發(fā)應(yīng)用前景 103第三節(jié) 密實(shí)配筋復(fù)合材料 105一、配制原理與制備工藝 105二、性能與開發(fā)應(yīng)用前景 106第四節(jié) 活性粉末混凝土 107一、配制原理與制備工藝 107二、性能與開發(fā)應(yīng)用前景 108第五節(jié) 超高強(qiáng)水泥基復(fù)合材料增強(qiáng)機(jī)理 110一、低水膠比超高強(qiáng)水泥基材料組成與結(jié)構(gòu)特征 111二、影響低水膠比超高強(qiáng)水泥基材料強(qiáng)度的因素 112三、超高強(qiáng)水泥基材料增強(qiáng)機(jī)理 113參考文獻(xiàn) 115第五章 超高性能混凝土 119節(jié) 概述 120第二節(jié) 超高性能混凝土的設(shè)計(jì) 122一、超高性能混凝土的制備準(zhǔn)則 122二、基于響應(yīng)面法超高性能混凝土材料體系設(shè)計(jì)方法 123第三節(jié) 超高性能混凝土的物理力學(xué)性能 132一、工作性能 132二、水化與微結(jié)構(gòu)演變 135三、力學(xué)性能 140第四節(jié) 超高性能混凝土的體積穩(wěn)定性 144一、超高性能混凝土的收縮特性 145二、超高性能混凝土的收縮機(jī)理 146三、鋼纖維對超高性能混凝土自收縮的影響 148四、內(nèi)養(yǎng)護(hù)對超高性能混凝土收縮的影響 152第五節(jié) 超高性能混凝土的耐久性能 154一、抗凍融耐久性 154二、抗硫酸鹽侵蝕 158三、抗氯離子滲透 160第六節(jié) 新型超高性能混凝土 161一、綠色超高性能混凝土 161二、輕質(zhì)超高性能混凝土 165第七節(jié) 超高性能混凝土的應(yīng)用 169一、生活垃圾預(yù)處理工廠用超高性能混凝土 169二、鋼橋面鋪裝用可泵送輕質(zhì)超高性能混凝土 171參考文獻(xiàn) 172第六章 高性能復(fù)合結(jié)構(gòu)混凝土 175節(jié) 鋼管混凝土組合材料 176一、概述 176二、鋼管混凝土膨脹性能設(shè)計(jì)與控制 177三、膠凝材料組成匹配設(shè)計(jì) 184四、鋼管混凝土在大跨徑拱橋的工程應(yīng)用 189第二節(jié) 鋼-混凝土/瀝青復(fù)合橋面鋪裝結(jié)構(gòu)材料 196一、概述 196二、新型鋼箱梁鋪裝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 198三、鋪裝材料與結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與性能 206四、鋼橋面鋪裝施工技術(shù)與工程應(yīng)用 211第三節(jié) 抗侵徹與抗爆炸混凝土 218一、概述 218二、抗侵爆混凝土的組成設(shè)計(jì)與制備技術(shù) 219三、抗侵徹性能 224四、抗爆炸性能 228五、抗侵爆混凝土的工程應(yīng)用與展望 232第四節(jié) 隧道混凝土結(jié)構(gòu)/功能復(fù)合材料 234一、概述 234二、隧道混凝土管片與襯砌的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 235三、混凝土管片性能 241四、功能復(fù)合混凝土管片的制備與工程應(yīng)用 247第五節(jié) 水泥-瀝青復(fù)合砂漿材料 254一、概述 254二、水泥與乳化瀝青的膠結(jié)硬化機(jī)理 256三、水泥瀝青復(fù)合砂漿的制備 261四、水泥瀝青復(fù)合砂漿的性能 264五、水泥瀝青復(fù)合砂漿的工程應(yīng)用 274第六節(jié) 高強(qiáng)輕集料混凝土結(jié)構(gòu)材料 276一、概述 276二、高強(qiáng)輕集料混凝土設(shè)計(jì)與制備關(guān)鍵技術(shù) 278三、高強(qiáng)輕集料混凝土性能設(shè)計(jì)與改性技術(shù) 284四、高強(qiáng)輕集料混凝土結(jié)構(gòu)和構(gòu)件的設(shè)計(jì)與制備技術(shù) 288五、高強(qiáng)優(yōu)質(zhì)輕集料混凝土施工技術(shù)與工程應(yīng)用 294第七節(jié) 低溫升抗裂大體積混凝土 299一、概述 299二、大體積混凝土的開裂敏感性 300三、大體積混凝土低溫升抗裂技術(shù) 302四、大體積混凝土低溫升抗裂技術(shù)工程應(yīng)用 316參考文獻(xiàn) 323第七章 新型功能混凝土 333節(jié) 導(dǎo)電混凝土 334一、概述 334二、導(dǎo)電功能集料混凝土的設(shè)計(jì)與制備 334三、導(dǎo)電混凝土的發(fā)展趨勢 338第二節(jié) 水泥基壓電復(fù)合材料 338一、概述 338二、0-3型水泥基壓電復(fù)合材料的制備和性能 339三、水泥基壓電復(fù)合材料的發(fā)展趨勢 342第三節(jié) 吸波混凝土 343一、概述 343二、電磁波吸收與屏蔽機(jī)理 344三、吸波功能集料混凝土的制備與性能 344四、吸波功能集料混凝土的發(fā)展趨勢 348第四節(jié) 防輻射混凝土 348一、概述 348二、基于功能集料防輻射混凝土 349三、功能集料防輻射混凝土的發(fā)展趨勢 352第五節(jié) 儲熱混凝土 353一、概述 353二、儲熱混凝土制備關(guān)鍵技術(shù) 354三、儲熱混凝土材料開發(fā) 354四、儲熱混凝土的發(fā)展趨勢 358第六節(jié) 高熱阻混凝土 359一、概述 359二、高熱阻混凝土設(shè)計(jì)與制備技術(shù) 359三、高熱阻混凝土的性能 362四、高熱阻混凝土的發(fā)展趨勢 363第七節(jié) 高阻尼混凝土 363一、概述 363二、高阻尼混凝土的設(shè)計(jì)與制備 364三、高阻尼混凝土的性能 365四、高阻尼混凝土的發(fā)展趨勢 368第八節(jié) 聲障混凝土 368一、概述 368二、淤污泥集料的聲屏障材料制備技術(shù) 369三、輕集料聲屏障材料的性能 370四、輕集料聲屏障材料的發(fā)展趨勢 373第九節(jié) 超疏水混凝土 374一、概述 374二、超疏水混凝土設(shè)計(jì)和制備技術(shù) 375三、超疏水混凝土的性能和應(yīng)用效果 377四、超疏水混凝土的發(fā)展趨勢 379第十節(jié) 空氣凈化混凝土 379一、概述 379二、空氣凈化混凝土應(yīng)用存在的問題 380三、光催化功能集料空氣凈化混凝土 381四、空氣凈化混凝土的發(fā)展趨勢 382第十一節(jié) 可循環(huán)水泥混凝土 383一、概述 383二、可循環(huán)水泥混凝土設(shè)計(jì)理念 384三、可循環(huán)水泥混凝土的性能 384四、可循環(huán)水泥混凝土的發(fā)展趨勢 387第十二節(jié) 樹脂集料混凝土 388一、概述 388二、樹脂集料混凝土的設(shè)計(jì)思路 388三、樹脂集料混凝土的性能 390四、樹脂集料混凝土的發(fā)展趨勢 398第十三節(jié) 海島快速搶修混凝土 398一、概述 398二、基于功能集料的海島混凝土創(chuàng)新構(gòu)思 399三、功能集料海島快速搶修混凝土技術(shù) 399四、海島快速搶修混凝土應(yīng)用與展望 401第十四節(jié) 基于氣體驅(qū)動的3D打印混凝土 403一、概述 403二、基于氣體驅(qū)動的3D打印混凝土的制備 405三、基于氣體驅(qū)動的3D打印混凝土的性能 405四、3D打印混凝土的發(fā)展趨勢 410第十五節(jié) 轉(zhuǎn)印混凝土 411一、概述 411二、多色調(diào)轉(zhuǎn)印混凝土的制備技術(shù) 412三、多色調(diào)轉(zhuǎn)印混凝土性能研究 412四、轉(zhuǎn)印混凝土的發(fā)展趨勢 420參考文獻(xiàn) 420索 引 425