水泥混凝土微觀孔隙構造及其作用（簡體書）

水泥是一種極為重要的土木工程建設材料。相關統計數據顯示，2011年我國水泥產量達到20多億噸，約占全世界水泥生產量的一半。水泥混凝土技術的發明和發展徹底改變了土木工程磚、石、木的建筑模式，實現了土木工程建設技術的革命性變化。在城市建筑、道路橋梁、水利水電設施等各個行業，水泥混凝土均成為不可替代的主要建筑材料。水泥混凝土材料的性能雖然是一個技術性問題，但已經成為國民經濟建設和發展的重要影響因素，對于基礎設施建設采用的技術和產生的經濟效益，以及基礎設施的安全運營具有重要影響。
人類對水泥類材料的應用可追溯到五千年前，現代水泥的發明和應用也已經有近二百年的歷史。水泥混凝土是由水泥、碎石、砂、水和其他礦物或化學添加劑按一定比例混合后，通過水泥的水化、凝結而形成的具有一定強度的復合材料，在此過程中，混凝土內部形成了具有不同尺度孔隙的多孔隙結構。因此，水泥混凝土材料是一種性能受多種因素影響的復雜材料，如何準確地預測、設計和控制混凝土的性能成為水泥混凝土材料研究者一直追求的目標。水泥混凝土是一種多孑L隙復合材料，其孔隙結構受各種因素的影響，同時也影響混凝土的各項宏觀性能。國際著名水泥混凝土材料專家一書中也指出“孔隙可以用于預測混凝土的各方面性能”。因此，在一定程度上講，水泥混凝土微觀孔隙結構可以作為預測和控制水泥混凝土宏觀性能的媒介和手段。近幾十年來，隨著微觀測試分析技術的進步，對水泥混凝土微觀孔隙結構的精確分析逐漸成為可能，人們對水泥混凝土微觀孔隙結構的了解越來越深入，能夠通過對水泥混凝土微觀孔隙結構的分析，在一定程度上掌握其宏觀性能的變化規律。
作者多年來在水泥混凝土微觀孔隙方面進行了研究，對混凝土微觀孔隙的各種測試技術、不同混凝土的微觀孔隙特征、不同集料的微觀孔隙特征等進行了探討。同時，根據孔隙特征的調控原理，研究了基于微觀孔隙特征的水泥混凝土性能的預測和調節方法，并在工程中得到應用。本書是對上述研究成果的歸納和總結，希望本書的出版能為推進我國水泥混凝土技術的進步作出貢獻。
本書得到國家自然科學基金項目“模擬自然環境條件下的水泥混凝土綜合耐久性研究”（項目編號：51278016）、北京工業大學交通工程北京市重點實驗室2010年度開放基金等項目的資助。本書由北京工業大學張金喜和北京建筑大學金珊珊合作完成，北京工業大學碩士研究生張江、郭明洋、李爽、陳春珍、陳煒林和武會強等為本書提供了部分基礎試驗數據。在此，對上述提供研究資助和付出辛勞的單位和個人一并表示衷心感謝。
水泥混凝土微觀結構是一個復雜的構造體系，孔隙尺寸范圍涉及宏觀、細觀和微觀各個尺度，測試方法既有直接測試方法，也有間接測試方法，人們對混凝土微觀孔隙結構的了解也依賴于先進測試技術的進步，因此水泥混凝土微觀孔隙結構及其與宏觀性能關系的研究受到多方面因素的制約，在此領域國內外尚未見系統的研究資料。本書在此方面進行了嘗試，但不論是深度還是廣度方面，仍有大量的科學問題需要進一步研究，研究成果還需要在工程實踐中不斷完善與發展。
限于作者水平，書中難免存在疏漏和不足之處，敬請讀者批評指正。
作者
2013年10月

前言
第1章 緒論
1.1 水泥及水泥混凝土發展概述
1.2 混凝土微觀孔隙結構理論
1.3 混凝土微觀孔隙結構形成、分類及模型
1.4 混凝土微觀孔隙結構與宏觀性能關系的研究歷史與現狀
1.4.1 強度與孔隙結構的關系
1.4.2 抗滲性與孔隙結構的關系
1.4.3 抗凍性與孔隙結構的關系
1.5 混凝土微觀孔隙結構的研究及應用前景
參考文獻
第2章 混凝土微觀孔隙測試技術
2.1 新拌混凝土拌合物含氣量測定試驗
2.2 壓汞法
2.3 光學法
2.3.1 硬化混凝土孔隙結構測定儀
2.3.2 掃描電子顯微鏡
2.4 其他方法
2.4.1 氣體吸附法
2.4.2 小角度衍射法
2.5 結語
參考文獻
第3章 混凝土微觀孔隙結構分形模型
3.1 分形理論的起源與發展
3.2 混凝土孔隙結構的分形模型
3.2.1 基于壓汞法的分形模型
3.2.2 基于光學法的分形模型
3.3 結語
參考文獻
第4章 不同配合比混凝土的微觀孔隙結構特征
4.1 引言
4.2 水膠比對孔隙結構的影響
4.2.1 原材料性質及配合比
4.2.2 水膠比對砂漿孔隙結構的影響
4.2.3 水膠比對硬化混凝土含氣量的影響
4.2.4 水膠比對氣泡間隔系數的影響
4.2.5 水膠比對平均氣泡直徑與比表面積的影響
4.2.6 水膠比對氣泡徑分布的影響
4.2.7 小結
4.3 添加劑對孔隙結構的影響
4.3.1 原材料性質及配合比
4.3.2 礦渣
4.3.3 粉煤灰
4.3.4 硅灰
4.3.5 復合摻合料
4.3.6 引氣劑
4.3.7 小結
4.4 高流動混凝土的微觀孔隙結構特征
4.4.1 原材料性質
4.4.2 配合比
4.4.3 粉體系高流動混凝土
4.4.4 增黏系高流動混凝土
4.4.5 低強度高流動混凝士
4.5 施工工藝對孔隙結構的影響
4.5.1 原材料性質及配合比
4.5.2 高頻振搗對混凝土含氣量的影響
4.5.3 高頻振搗對硬化混凝土氣泡間隔系數的影響
4.5.4 高頻振搗對硬化混凝土氣泡比表面積的影響
4.5.5 高頻振搗對硬化混凝土氣泡直徑分布的影響
4.5.6 小結
4.6 結語
參考文獻
第5章 特殊集料混凝土的微觀孔隙結構特征
5.1 引言
5.2 低品質集料微觀孔隙結構特征
5.2.1 原材料性質及試驗方法
5.2.2 各種粗集料孔隙比較
5.2.3 集料內部微觀構造
5.3 再生混凝土集料的微觀孔隙結構特征
5.3.1 原材料性質及試驗方法
5.3.2 再生混凝土集料界面結構特征的研究
5.3.3 再生混凝土集料微觀結構觀察結果
5.3.4 再生混凝土集料微觀孔隙結構特征
5.4 再生混凝土的微觀孔隙結構特征
5.4.1 原材料性質及配合比
5.4.2 微觀孔隙結構特征分析結果
5.5 煤矸石的微觀孔隙結構特征
5.5.1 煤矸石基本物理性能
5.5.2 微觀形貌分析
5.5.3 微觀孔隙結構分析
5.6 煤矸石砂漿的微觀孔隙結構特征
5.6.1 原材料性質及配合比
5.6.2 微觀孔隙結構特征分析
5.6.3 水泥石.集料界面結構分析
5.7 煤矸石摻合料砂漿的微觀孔隙結構特征
5.7.1 煤矸石摻合料基本性質
5.7.2 其他原材料性質
5.7.3 配合比
5.7.4 孔隙結構特征參數
5.8 鐵尾礦砂漿的微觀孔隙結構特征
5.8.1 鐵尾礦砂的基本性質
5.8.2 其他原材料性質及配合比
5.8.3 微觀孔隙結構特征分析
5.9 結語
參考文獻
第6章 混凝土微觀孔隙結構與宏觀性能的關系
6.1 引言
6.2 混凝土微觀孔隙結構與強度關系
6.2.1 試驗方法
6.2.2 原材料性質及配合比
6.2.3 普通砂漿
6.2.4 再生混凝土
6.2.5 煤矸石砂漿
6.3 混凝土微觀孔隙結構與抗滲性的關系
6.3.1 試驗方法
6.3.2 普通混凝土
6.3.3 高流動混凝土
6.4 混凝土微觀孔隙結構與抗凍性關系
6.4.1 試驗方法
6.4.2 普通混凝土
6.4.3 高流動混凝土抗凍性分析
6.4.4 低品質集料混凝土
6.5 多因素耦合條件下混凝土微觀孔隙結構及其與宏觀性能的關系
6.5.1 氯鹽環境下多種配合比混凝土的抗凍性
6.5.2 氯鹽環境與凍融和十濕循環耦合作用下鋼筋混凝土的劣化及其防治方法
6.6 結語
參考文獻
第7章 混凝土微觀孔隙結構的調節與應用
7.1 混凝土微觀孔隙結構的調節途徑
7.2 混凝土微觀孔隙結構調節方法應用實例
7.2.1 聚合物改性修補材料
7.2.2 結晶增殖維修材料
7.3 結語
參考文獻