本書主要介紹混凝土組成材料、配合比設(shè)計、拌合物性能、結(jié)構(gòu)、物理力學(xué)性能和耐久性等混凝土基礎(chǔ)知識。具體包括混凝土的定義、分類、特點、組成及各組成材料的作用、基本要求、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、檢驗方法及應(yīng)用;混凝土拌合物和易性、強度、變形性質(zhì)、耐久性的概念、指標(biāo)、測定方法以及影響因素;外加劑的定義、分類及使用目的,常用外加劑的作用機理及對混凝土性能的影響;普通混凝土的配合比設(shè)計方法,熟悉摻用減水劑、引氣劑和粉煤灰混凝土的配合比設(shè)計;混凝土的質(zhì)量控制和強度檢驗評定,側(cè)重于混凝土材料的生產(chǎn)、技術(shù)性質(zhì)、質(zhì)量檢驗及其在工程中的應(yīng)用。培養(yǎng)學(xué)生夯實專業(yè)知識基礎(chǔ),樹立牢固的責(zé)任意識。
混凝土材料是現(xiàn)代土木、水利工程中應(yīng)用最廣泛的工程材料,發(fā)揮著其他材料無法替代的作用和功能。近年來中國經(jīng)濟快速發(fā)展,基礎(chǔ)建設(shè)投資巨大,混凝土技術(shù)取得了很大的進步與變革。河海大學(xué)在混凝土材料的教學(xué)和科研方面已有七十年的歷史,積累了豐富的教學(xué)和科研經(jīng)驗。河海大學(xué)是國內(nèi)最早開展鋼纖維混凝土、聚合物混凝土和全級配混凝土研究的單位之一,在混凝土材料特別是水工混凝土材料方面取得了可喜的研究成果,先后承擔(dān)過國家“七五”“八五”和“九五”攻關(guān)項目、國家自然科學(xué)基金重大重點項目、國家科技支撐計劃、國家重點研發(fā)計劃課題以及三峽、二灘、東風(fēng)等重大水利水電工程的混凝土研究項目,其中“高強度大體積混凝土材料研究”等3項成果獲國家科技進步獎,另有12項成果獲省部級科技進步獎。目前,河海大學(xué)正在工程新材料、混凝土材料的物理力學(xué)性能和耐久性、溫控防裂、環(huán)境功能材料與固體廢棄物利用、修復(fù)新材料新技術(shù)、高性能混凝土、墻體與節(jié)能材料等方面開展研究。
本書被列入2021年江蘇省高等學(xué)校重點建設(shè)教材,為配合河海大學(xué)“材料科學(xué)與工程”國家級一流本科專業(yè)建設(shè),同時滿足材料科學(xué)與工程專業(yè)課程教學(xué)要求而編寫。編者根據(jù)長期的混凝土材料教學(xué)和科研經(jīng)驗,將近年來混凝土科學(xué)與技術(shù)的新發(fā)現(xiàn)、新觀點、新成果、新規(guī)范等編寫入教材,主要講述了混凝土材料的基本理論和基本知識,同時力求反映當(dāng)今國際、國內(nèi)混凝土材料的最新技術(shù)成果。
教材內(nèi)容設(shè)置上,前十章內(nèi)容為混凝土基礎(chǔ)知識,主要介紹混凝土組成材料、配合比設(shè)計、拌合物性能、硬化混凝土結(jié)構(gòu)及物理力學(xué)性能、耐久性等混凝土基礎(chǔ)知識。第十一章介紹專用混凝土,重點介紹水工混凝土和海工混凝土原材料要求、配合比設(shè)計。第十二章為新型混凝土專題,主要聚焦混凝土科技前沿,介紹超高性能混凝土、自密實混凝土、水下不分散混凝土、纖維混凝土、噴射混凝土、碾壓混凝土、生態(tài)混凝土、再生混凝土、3D打印混凝土、智能混凝土的組成、性能及應(yīng)用等。
本書可作為高等學(xué)校材料科學(xué)與工程、無機非金屬材料工程等專業(yè)的本科生、研究生教學(xué)用書,也可供材料科學(xué)、土木工程、水利水電工程、港口航道工程、海洋工程等領(lǐng)域的技術(shù)人員培訓(xùn)和參考使用。
全書由河海大學(xué)儲洪強、蔣林華教授擔(dān)任主編,徐怡副教授擔(dān)任副主編。具體編寫分工為:第一章由蔣林華編寫,第二章由張風(fēng)臣、蔣林華編寫,第三章由徐怡、儲洪強編寫,第四章由劉小艷編寫,第五章由儲洪強、張風(fēng)臣編寫,第六章由徐怡、儲洪強編寫,第七章由儲洪強、徐怡編寫,第八章由趙素晶、蔣林華編寫,第九章由蔣林華、劉小艷、趙素晶編寫,第十章由宋子健、儲洪強編寫,第十一章由顧越、宋子健編寫,第十二章由劉小艷、趙素晶、顧越編寫,全書由徐怡副教授負(fù)責(zé)統(tǒng)稿。
在編寫過程中,編者學(xué)習(xí)和參考了已出版的多種混凝土材料的專著和規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)。這些文獻(xiàn)的豐富內(nèi)容給予編者很大的幫助,在此,謹(jǐn)向這些文獻(xiàn)的作者表示衷心的感謝。
限于編者水平,本書不足與不妥之處在所難免,懇請使用本書的讀者批評指正。
編者
2022年5月
儲洪強,2001本科畢業(yè)于河海大學(xué),2012年博士畢業(yè)于同濟大學(xué),東南大學(xué)博士后、師從孫偉院士,曾經(jīng)在美國University of Colorado, Boulder訪學(xué)1年,現(xiàn)為河海大學(xué)力學(xué)與材料學(xué)院教師、教授、博士研究生導(dǎo)師。
學(xué)術(shù)、社會兼職:
中國硅酸鹽學(xué)會房材分會干混砂漿專業(yè)委員會委員;
江蘇省復(fù)合材料學(xué)會理事;
江蘇省硅酸鹽學(xué)會房建材料專業(yè)委員會委員;
Journal of Materials Research and Technology、Construction and Building Materials等刊物的審稿人。
主要研究方向:
⑴ 高性能混凝土與混凝土耐久性;
⑵ 混凝土結(jié)構(gòu)電化學(xué)修復(fù)技術(shù);
⑶ 固體廢棄物的利用與生態(tài)環(huán)境材料;
⑷ 工程結(jié)構(gòu)的檢測與評估。
第一章概論1
第一節(jié)混凝土的定義與分類1
第二節(jié)混凝土在工程建設(shè)中的重要性4
第三節(jié)混凝土的發(fā)展概況6
第四節(jié)混凝土的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)9
第二章水泥12
第一節(jié)通用硅酸鹽水泥12
第二節(jié)通用硅酸鹽水泥特點和應(yīng)用21
第三節(jié)特種水泥25
第三章集料32
第一節(jié)集料的形成與分類32
第二節(jié)細(xì)集料37
第三節(jié)粗集料42
第四章化學(xué)外加劑48
第一節(jié)外加劑的定義與分類48
第二節(jié)減水劑49
第三節(jié)引氣劑52
第四節(jié)緩凝劑55
第五節(jié)早強劑58
第六節(jié)速凝劑62
第七節(jié)其他外加劑64
第五章礦物外加劑71
第一節(jié)礦物外加劑的分類71
第二節(jié)粉煤灰72
第三節(jié)粒化高爐礦渣粉81
第四節(jié)硅灰85
第五節(jié)其他礦物外加劑87
第六章混凝土配合比設(shè)計95
第一節(jié)混凝土配合比設(shè)計要求95
第二節(jié)普通混凝土配合比設(shè)計96
第三節(jié)摻減水劑的混凝土配合比設(shè)計110
第四節(jié)有特殊要求的混凝土配合比設(shè)計112
第七章混凝土拌合物的性能117
第一節(jié)混凝土拌合物的和易性117
第二節(jié)混凝土拌合物的含氣量128
第三節(jié)混凝土拌合物的凝結(jié)時間130
第八章混凝土的結(jié)構(gòu)133
第一節(jié)混凝土的宏觀與細(xì)觀結(jié)構(gòu)133
第二節(jié)硬化水泥漿體的結(jié)構(gòu)135
第三節(jié)混凝土中的兩相界面結(jié)構(gòu)141
第九章混凝土的強度和變形性能150
第一節(jié)抗壓強度150
第二節(jié)抗拉強度159
第三節(jié)復(fù)雜受力下的強度163
第四節(jié)非荷載作用下的變形166
第五節(jié)荷載作用下的變形176
第十章混凝土的耐久性190
第一節(jié)混凝土的抗?jié)B性190
第二節(jié)混凝土的抗凍性194
第三節(jié)混凝土的抗侵蝕性203
第四節(jié)混凝土的堿集料反應(yīng)210
第五節(jié) 混凝土的碳化218
第六節(jié)混凝土的抗氯離子侵蝕性221
第十一章專用混凝土227
第一節(jié)水工混凝土227
第二節(jié)海工混凝土241
第十二章新型混凝土247
第一節(jié)超高性能混凝土247
第二節(jié)自密實混凝土248
第三節(jié)水下不分散混凝土250
第四節(jié)纖維混凝土252
第五節(jié)噴射混凝土253
第六節(jié)碾壓混凝土254
第七節(jié)生態(tài)混凝土256
第八節(jié)再生混凝土258
第九節(jié)3D打印混凝土259
第十節(jié)智能混凝土261
參考文獻(xiàn)264