《高性能土木工程材料》根據(jù)土木工程專業(yè)的培養(yǎng)要求，結(jié)合國家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)規(guī)范編寫而成，旨在幫助學(xué)生了解土木工程常用高性能材料、新技術(shù)，以利于學(xué)生開闊新思路和合理選用材料。著重闡述了高性能混凝土和增材制造混凝土、纖維增強(qiáng)復(fù)合材料、高性能鋼材、智能土木工程材料及土工合成材料的性能、測試及應(yīng)用。
本書可作為土建類高等院校本科生、研究生的教學(xué)用書，也可作為土木類專業(yè)和水利類專業(yè)教師教學(xué)參考書和相關(guān)專業(yè)科研、設(shè)計、管理的工程技術(shù)人員參考使用。
第1章 緒論001
1.1 土木工程與材料之間的關(guān)系001
1.2 土木工程材料發(fā)展概論001
1.2.1 土木工程材料發(fā)展的歷史回顧001
1.2.2 土木工程材料發(fā)展的未來展望003
1.3 高性能土木工程材料的主要類型004
1.4 本課程的內(nèi)容和任務(wù)006
1.5 高性能土木工程材料技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)007
參考文獻(xiàn)008
第2章 高性能混凝土和增材制造混凝土010
2.1 混凝土材料組成及發(fā)展概述010
2.1.1 混凝土材料微觀結(jié)構(gòu)組成010
2.1.2 混凝土材料發(fā)展013
2.2 高性能混凝土的定義及特征014
2.2.1 高性能混凝土的定義014
2.2.2 高性能混凝土的特征016
2.3 高性能混凝土的技術(shù)性質(zhì)017
2.3.1 力學(xué)性能017
2.3.2 耐久性017
2.3.3 收縮性018
2.4 高性能混凝土的模型及其原材料選擇019
2.4.1 水泥基材料的兩個模型019
2.4.2 高性能混凝土的原材料選擇020
2.5 高性能混凝土配合設(shè)計要點022
2.5.1 高性能混凝土配合比設(shè)計的基本原則022
2.5.2 考慮外加劑與水泥的適應(yīng)性023
2.5.3 確保高性能混凝土配合比的計算精度023
2.5.4 高性能混凝土配合比設(shè)計023
2.5.5 配合比參數(shù)選擇023
2.5.6 配合比設(shè)計步驟024
2.5.7 高強(qiáng)與高性能混凝土發(fā)展及應(yīng)用需要解決的問題025
2.6 超高性能混凝土026
2.6.1 UHPC 的發(fā)明與原理027
2.6.2 UHPC 原材料與生產(chǎn)制備028
2.6.3 UHPC“超高” 的關(guān)鍵性能分析031
2.6.4 UHPC 的工程應(yīng)用035
2.7 增材制造混凝土材料037
2.7.1 3D 打印混凝土材料配合比設(shè)計037
2.7.2 3D 打印混凝土材料濕態(tài)工作性能040
2.7.3 3D 打印混凝土材料微細(xì)觀空間物相結(jié)構(gòu)042
2.7.4 3D 打印混凝土材料力學(xué)性能043
2.8 纖維混凝土043
2.8.1 鋼纖維混凝土044
2.8.2 聚丙烯纖維混凝土047
2.8.3 高延性混凝土052
2.8.4 生態(tài)型超高性能纖維增強(qiáng)混凝土056
2.8.5 纖維增強(qiáng)水泥穩(wěn)定碎石058
參考文獻(xiàn)058
第3章 纖維增強(qiáng)復(fù)合材料063
3.1 纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的組成及制備工藝063
3.1.1 FRP 的組成064
3.1.2 FRP 制品及制備工藝069
3.2 FRP 材料的耐久性074
3.2.1 FRP 材料的基本力學(xué)性能074
3.2.2 FRP 材料的長期力學(xué)性能075
3.2.3 FRP 材料的抗老化性能076
3.3 FRP 在土木工程中的應(yīng)用081
3.3.1 實例一——粘貼碳纖維布加固空心板082
3.3.2 實例二——預(yù)應(yīng)力碳纖維板加固空心板086
3.3.3 實例三——碳纖維拉索工程應(yīng)用091
參考文獻(xiàn)092
第4章 高性能鋼材093
4.1 概述093
4.1.1 高性能鋼材的定義及特征093
4.1.2 高性能鋼材的化學(xué)組成及微觀結(jié)構(gòu)093
4.2 高性能鋼材的性能及調(diào)控093
4.2.1 橋梁用鋼的分類及其特點093
4.2.2 橋梁用結(jié)構(gòu)鋼的爐外精煉與牌號表示方法096
4.2.3 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)用鋼099
4.2.4 鋼材的選用原則102
4.2.5 鋼材的腐蝕及防護(hù)103
4.3 高性能鋼材的斷裂性能研究105
4.3.1 研究現(xiàn)狀105
4.3.2 研究內(nèi)容105
4.3.3 單調(diào)荷載作用下Q345 鋼材的微觀斷裂模型及其參數(shù)校準(zhǔn)105
4.3.4 微觀機(jī)制模型在鋼管柱與梁翼緣焊接單向拉伸試件斷裂預(yù)測中的應(yīng)用112
參考文獻(xiàn)124
第5章 智能土木工程材料125
5.1 智能材料的定義、分類及特征125
5.1.1 智能材料的定義125
5.1.2 智能材料的類型與特征125
5.2 土木工程智能材料的研究現(xiàn)狀126
5.2.1 光導(dǎo)纖維126
5.2.2 形狀記憶合金128
5.2.3 磁流變材料129
5.2.4 壓電陶瓷材料130
5.2.5 磁致伸縮材料131
5.2.6 導(dǎo)電混凝土材料131
5.2.7 智能土木工程材料的性能測試134
5.3 SMA 絲超彈性性能試驗134
5.3.1 試驗材料與設(shè)備134
5.3.2 試驗步驟和加載方案135
5.3.3 試驗結(jié)果與分析135
5.3.4 唯象理論模型142
5.3.5 速率相關(guān)型SMA 簡化本構(gòu)模型143
5.4 壓電主動桿件設(shè)計與測試150
5.4.1 工作原理150
5.4.2 使用要求152
5.4.3 壓電主動桿件設(shè)計152
5.4.4 壓電主動桿件動態(tài)性能測試153
5.4.5 壓電主動桿件驅(qū)動性能測試154
5.5 壓電半主動阻尼器設(shè)計與測試156
5.5.1 構(gòu)造設(shè)計156
5.5.2 阻尼力模型157
5.5.3 理論出力計算159
5.5.4 出力性能試驗測試160
5.6 GMM 作動器磁力學(xué)性能試驗162
5.6.1 GMM 工作特性162
5.6.2 GMM 作動器構(gòu)造設(shè)計163
5.6.3 GMM 參數(shù)設(shè)計165
5.6.4 本構(gòu)關(guān)系試驗166
5.6.5 自傳感性能試驗170
5.7 MSMA 材料的制備和磁力特性試驗173
5.7.1 N-i Mn-Ga 化學(xué)成分含量對合金性能的影響173
5.7.2 預(yù)加壓力、磁感應(yīng)強(qiáng)度與MSMA 變形率的關(guān)系174
5.7.3 MSMA 作動器設(shè)計176
5.7.4 磁力學(xué)性能測試179
5.8 智能混凝土182
5.8.1 智能混凝土的種類182
5.8.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀183
5.9 智能材料在土木工程領(lǐng)域的發(fā)展前景192
參考文獻(xiàn)193
第6章 土工合成材料202
6.1 土工合成材料的分類202
6.1.1 土工織物203
6.1.2 土工膜203
6.1.3 土工格柵203
6.1.4 土工網(wǎng)203
6.1.5 土工復(fù)合材料204
6.1.6 土工其他材料204
6.2 土工合成材料的應(yīng)用205
6.2.1 土工合成材料的基本功能及應(yīng)用205
6.2.2 土工合成材料的反濾、防滲、加筋、防護(hù)等作用207
6.2.3 土工合成材料的應(yīng)用設(shè)計213
6.3 土工合成材料的特性和試驗213
6.3.1 物理性質(zhì)213
6.3.2 力學(xué)特性217
6.3.3 水力學(xué)性質(zhì)223
6.3.4 耐久性227
參考文獻(xiàn)230
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