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出版者:

作者:杨跃 编

出品人:

页数:292

译者:

出版时间:2004-9

价格:29.80元

装帧:简裝本

isbn号码:9787560931579

丛书系列:

图书标签:

• 高层建筑
• 施工技术
• 建筑工程
• 结构工程
• 安全生产
• 质量控制
• 工程管理
• 施工设备
• 绿色建筑
• 装配式建筑

建筑材料科学与工程：从基础理论到前沿应用 书籍简介 本书系统深入地探讨了现代建筑材料的科学原理、工程应用、性能优化以及可持续发展方向，旨在为土木工程、材料科学、建筑设计及相关领域的专业人士和研究人员提供一本全面且具有前瞻性的参考著作。我们聚焦于材料的微观结构与其宏观性能之间的内在联系，并结合当前工程实践中的最新技术和挑战，构建起一座连接基础理论与前沿工程应用的坚实桥梁。 本书结构严谨，内容涵盖广泛，从最基础的材料学理论出发，逐步深入到特定高性能材料的研发与应用。全书分为七个主要部分，共二十章，力求展现建筑材料领域知识体系的完整性和深度。 --- 第一部分：建筑材料科学基础 本部分奠定全书的理论基石，重点解析材料的本征属性和基本反应机制。 第一章：材料的微观结构与性能 本章详细阐述了材料的晶体结构、非晶态结构以及微观缺陷（如位错、晶界）如何决定其力学、热学、电学和化学性能。我们引入了先进的表征技术，如X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM），用于分析材料的微观形貌和相组成。重点探讨了界面现象，如固-液、固-气界面的相互作用，这对多相材料的性能至关重要。 第二章：固化反应动力学与热力学 本章聚焦于水泥基材料、聚合物和复合材料中的关键固化过程。通过非等温DSC（差示扫描量热法）和热重分析（TGA），量化反应速率和程度。深入分析了吉布斯自由能、活化能等热力学参数在预测材料稳定性和耐久性中的作用。尤其关注水化反应的早期阶段和晚期碳化过程的动力学模型。 第三章：材料的本构关系与本征力学行为 详细介绍线弹性、粘弹性、粘塑性材料的本构模型。讨论了材料在不同应力状态下（单轴、双轴、三轴）的应力-应变关系。重点分析了材料的断裂力学基础，包括Griffith裂纹理论、Paris疲劳定律，以及纤维增强复合材料中的损伤演化机制。 --- 第二部分：传统核心材料的优化与创新 本部分聚焦于应用最广泛的基础建筑材料，探讨如何通过材料科学手段提升其性能和耐久性。 第四章：高性能水泥与混凝土 超越传统波特兰水泥，本章深入研究了特种水泥（如硫铝酸盐水泥、地聚合物水泥）的特性。在混凝土方面，本书着重于超高强混凝土（UHPC）的配合比设计、微观孔结构调控及其在结构应用中的挑战。讨论了纤维的类型（钢纤维、聚合物纤维、玄武岩纤维）对混凝土韧性和抗裂性能的协同增强效应。 第五章：新型粘结材料与砂浆 系统介绍基于有机/无机杂化体系的新型粘结剂，如有机改性硅酸盐材料。针对既有结构修复和精细砌筑工艺，探讨了低收缩、高早期强度砂浆的配方技术。此外，对无机聚合物（地聚合物）作为低碳替代胶凝材料的机理、配制及现场应用进行了详尽的分析。 第六章：结构钢材的冶金与服役性能 本章从钢铁的合金化设计角度出发，分析了微合金化元素（如Nb、V、Ti）对钢材晶粒细化和析出强化的影响。深入探讨了高强度钢和耐候钢在焊接过程中的热影响区（HAZ）的组织变化与性能退化，并结合断口分析技术，评估其长期服役下的腐蚀疲劳特性。 --- 第三部分：功能性与先进复合材料 本部分面向高附加值和特殊环境要求的工程应用，介绍当前材料科学的研究热点。 第七章：高性能纤维增强复合材料（FRC） 详尽讨论了碳纤维（CFRP）、玻璃纤维（GFRP）和芳纶纤维在建筑结构中的应用。重点分析了纤维与基体之间的界面粘结性能，以及层合板在受力时的分层、基体开裂和纤维断裂的耦合破坏模式。涵盖了预应力FRP、自修复FRC等前沿技术。 第八章：智能与响应式材料 介绍可以感知和响应外界环境（如温度、应力、电磁场）变化的材料。包括形状记忆合金（SMA）在结构减隔震中的应用，压电材料在健康监测中的集成技术，以及形状记忆聚合物在自修复结构中的潜力。 第九章：隔热、吸声与防火材料的深度解析 关注建筑围护结构和内部装修材料的热工与安全性能。深入研究了气凝胶、真空绝热板等新型高效隔热材料的孔隙结构控制技术。在防火方面，分析了膨胀型防火涂料的成炭机理，以及新型无机纤维材料的阻燃机制。 --- 第四部分：材料的耐久性与环境响应 本部分侧重于材料在实际工程环境中的长期性能保持和失效预防。 第十章：腐蚀与侵蚀机理 详细阐述了钢筋混凝土中的氯离子侵蚀、硫酸盐侵蚀和碱骨料反应（AAR）的电化学和微观化学机制。对于金属结构，分析了电化学腐蚀的动力学过程和钝化膜的稳定性。 第十一章：冻融循环与渗透性能 探讨水、冰、蒸汽在材料孔隙中的迁移规律。重点分析了冻融循环对混凝土微观结构（特别是毛细孔和微裂缝）的损伤积累过程，并引入了多尺度模型来预测渗透系数和扩散系数随时间的变化。 第十二章：抗渗透性与阻隔技术 研究如何通过材料设计或外加屏障来提高结构的抗水、抗化学品侵入能力。讨论了纳米二氧化硅、层状硅酸盐等纳米材料在提高材料致密性方面的作用，以及高性能防水涂层和膜的技术要求。 --- 第五部分：可持续性与绿色建筑材料 本部分响应全球低碳和循环经济的号召，聚焦于环境友好型材料的研发与应用。 第十三章：低碳胶凝材料与替代品 全面评估了地聚合物、煅烧粘土（如LC3）、粉煤灰、矿渣等替代胶凝材料的性能、环境效益和长期稳定性。重点分析了不同地区原材料的可行性以及规模化应用的障碍。 第十四章：建筑废弃物的资源化利用 探讨了建筑垃圾（如再生骨料、再生沥青）在新的结构和非结构构件中的应用技术。分析了再生骨料对新拌混凝土性能的影响，并提出了提高再生骨料性能的改性策略。 第十五章：生物基与可降解材料 介绍了源于可再生资源的建筑材料，如木材基复合材料、竹材结构件以及生物聚合材料。讨论了生物诱导矿化（MICP）技术在土壤固化和裂缝自修复中的应用前景。 --- 第六部分：材料的先进测试与模拟 本部分侧重于现代工程分析手段在材料研究中的应用。 第十六章：无损检测（NDT）技术在材料评估中的应用 介绍超声波检测、雷达（GPR）、红外热成像和声发射技术在评估材料内部缺陷、监测服役状态中的原理和操作规程。重点讨论如何将NDT数据转化为材料性能参数。 第十七章：计算材料学与多尺度建模 阐述了从原子尺度（DFT计算）到介观尺度（晶格模型）再到宏观尺度（有限元分析，FEA）的多尺度建模方法。具体展示如何利用FEA模拟混凝土的开裂过程和钢结构的疲劳累积。 --- 第七部分：材料的现场施工与质量控制 本部分关注材料在实际施工环境中的表现，确保设计性能的有效转化。 第十八章：施工现场的温湿度控制与养护 分析了大规模混凝土浇筑过程中的温度梯度控制技术，如使用冷却水管和低温拌合料。深入探讨了不同环境条件下早期强度发展与最终性能之间的关系。 第十九章：新型材料的施工工艺集成 针对超高强混凝土、预应力复合材料等先进材料，详细介绍其对泵送、浇筑、振捣和后期养护的特殊工艺要求，并提供故障排查指南。 第二十章：材料的质量保证与风险管理 系统阐述了从原材料进场到成品出厂的全流程质量控制体系。结合案例分析，探讨了材料缺陷导致的结构事故的溯源分析方法和风险规避策略。 --- 本书不仅是材料科学研究的深度参考，更是工程实践者优化设计、提升施工质量、实现可持续目标的实用工具。通过对这些主题的全面覆盖，读者将能够掌握构建未来安全、高效、绿色建筑所必需的材料科学知识体系。

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