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出版者:中国建筑工业出版社

作者:陶竹君

出品人:

页数:175

译者:

出版时间:2005-5

价格:16.00元

装帧:简裝本

isbn号码:9787112069583

丛书系列:

图书标签:

• 水力学
• 流体力学
• 工程水力学
• 水工学
• 水资源
• 流体动力学
• 水利工程
• 计算水力学
• 水泵
• 水轮机

《土木工程材料学导论》 图书简介 一、 绪论：材料在土木工程中的核心地位 本书旨在为土木工程专业的学生和初入行业的工程师，提供一个全面、深入且极具实践指导意义的《土木工程材料学导论》。在现代土木工程领域，材料的选择、性能评估与合理应用是决定工程结构安全、耐久性和经济性的基石。本书不仅仅是传统意义上的材料性质罗列，更侧重于从微观结构到宏观性能的内在联系的剖析，以及材料在实际工程环境中所表现出的复杂行为。 我们将首先界定土木工程材料的范畴，涵盖从传统的混凝土、钢材到新型复合材料的广泛领域。重点阐述材料科学的基本原理在工程实践中的应用，强调材料的组成、组织结构、性能测试及其与环境（如温度、湿度、荷载等）相互作用的机制。 二、 基础结构材料的深入解析 1. 硅酸盐水泥与混凝土：现代工程的骨架 本章将详尽阐述硅酸盐水泥的化学成分、水化反应动力学及其对早期和后期强度的影响。重点解析骨料（粗骨料与细骨料）的选择标准、级配设计对混凝土工作性能和强度的控制作用。 关于混凝土，我们将深入探讨其拌合物的和易性（流动性、保水性、泌水性）的评价方法，如坍落度试验、维勃沉降试验等。在硬化阶段，本书将详细论述强度（抗压、抗拉、抗折强度）的形成机理、龄期效应以及影响因素。此外，混凝土的耐久性是现代工程的重中之重，我们将专辟章节讨论碳化、氯离子渗透、冻融循环、碱骨料反应（ASR）等对混凝土长期性能的侵蚀机制，并介绍相应的防护与修复技术。 2. 钢材：结构受力的脊梁 本书对结构钢材的论述将超越简单的牌号分类。我们将深入探究钢的微观晶体结构（如铁素体、奥氏体、渗碳体）如何决定其力学性能（屈服强度、抗拉强度、韧性）。着重介绍热处理工艺（正火、淬火、回火）对钢材性能的调控作用。 在应用层面，我们将详细分析钢材在拉伸、压缩、弯曲和扭转荷载下的应力-应变关系，特别是塑性变形行为。对于钢结构的疲劳和断裂问题，本书将引入断裂力学的基础概念，解释裂纹的萌生与扩展，并讨论疲劳寿命的预测方法。同时，耐候钢和高强度钢的应用特点与局限性也将被纳入讨论。 3. 沥青混合料与路面结构 针对交通工程的需求，本部分将全面介绍沥青材料的流变学特性，包括粘度、软化点、针入度等指标的物理意义。重点解析沥青混合料的设计方法，如马歇尔法和Superpave系统，强调集料嵌挤、沥青膜厚度与空隙率的相互制约关系。 我们将探讨沥青路面在车轮荷载和气候变化下的性能退化机制，如车辙（永久变形）、低温裂缝和热胀冷缩效应。此外，针对可持续发展，本书还将介绍再生沥青混合料（RAP）的使用技术及其性能评估标准。 三、 特种工程材料与先进技术 1. 砌体与砌体结构材料 对烧结砖、混凝土砌块的强度、孔隙率及其吸水率进行量化分析。砖石结构的设计强度与其砂浆强度、砌筑质量之间存在复杂的耦合关系，本书将阐明如何通过优化砌体单元和砂浆配合比来提高整体砌体的承载能力和抗震性能。 2. 木材作为可再生结构材料 木材作为一种天然的各向异性材料，其力学性能受含水率、纤维方向和缺陷（如节疤）的显著影响。本书将介绍木材的强度等级划分、干燥处理对稳定性的意义，以及木材在潮湿环境下易发生的腐朽和虫害问题及其防护措施。 3. 新型与功能性土木材料 为跟上工程技术的前沿，本书专门设置章节介绍新兴材料： 高性能混凝土（HPC）与超高性能混凝土（UHPC）：重点探讨其中超细粉末（如硅灰、高炉矿渣）和高效减水剂的作用机理，以及纤维增强对提高抗拉强度和韧性的巨大贡献。 高分子材料在工程中的应用：包括土工合成材料（土工格栅、土工布）在边坡稳定、地基加固中的作用，以及聚合物砂浆和涂层在修复工程中的应用。 智能与自修复材料的初步概念：简要介绍引入传感元件或自修复微胶囊的材料体系，展望其在长期结构健康监测（SHM）中的潜力。 四、 材料性能的测试、标准与质量控制 本部分是连接理论与工程实践的关键桥梁。我们将系统介绍材料试验方法，包括非破坏性检测（NDT）技术，如超声波测厚、回弹法、钻芯取样等，它们在评估既有结构材料状况时的重要性。 详细解读国内外主要的材料标准（如ASTM、EN、GB等）是如何规范材料的取样、试验步骤和判定标准的。质量控制（QC）和质量保证（QA）体系的建立，是确保工程材料性能符合设计预期的必要手段。 结语 《土木工程材料学导论》力求在严谨的科学基础上，兼顾工程的实用性与前瞻性。通过对材料的“知其然”与“知其所以然”的探讨，帮助读者建立起对工程材料的深刻理解，从而在未来的设计、施工和养护工作中，做出最优化、最安全的材料选择与应用决策。本书不仅是知识的传递，更是培养未来土木工程师材料思维的关键指南。

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我必须指出，这本书在绪论和总结部分的处理上，透露出一种深厚的历史观和人文情怀，这让我在阅读一堆技术细节之余，获得了难得的心灵慰藉。作者没有把水力学简单地视为一门纯粹的数学和物理应用，而是将其置于人类文明发展的宏大背景下进行审视。在探讨引水工程的历史演变时，书中穿插了大量关于古代水利设施如何塑造区域社会形态的叙述，这使得原本枯燥的流量计算仿佛也承载了历史的重量。例如，在谈论水能利用的效率时，作者不仅给出了现代涡轮机的参数，还对比了早期的水车结构，强调了在不同技术条件下，人类对能量捕获的哲学思考。这种“历史的厚重感”与“前沿技术的精准性”的结合，让这本书拥有了一种独特的魅力。它提醒我们，我们今天所使用的每一个公式、每一个设计规范，都是无数代工程师和科学家智慧的结晶，这极大地提升了读者对所学知识的敬畏心和责任感，是很多纯粹的工具书所不具备的深度。

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这本书在处理“非均匀流”和“非常态水流”问题时，展现出了远超预期广度。我原本以为它会着重于明渠恒定流，毕竟这是应用最广泛的基础模块。然而，这本书却花了相当大的篇幅去探讨了瞬变流（比如水锤现象）的分析方法。作者并没有直接给出复杂的特征线法求解过程，而是巧妙地通过对水锤压力波传播路径的图形化追踪，让读者先理解能量转换的机制，再逐步引入求解工具。更让我印象深刻的是，它对水力结构物（如溢洪道、跌水井）的几何优化设计进行了详尽的讨论。它不仅关注水流的宏观性能，还深入探讨了结构物表面粗糙度对局部冲刷的影响，甚至提到了在复杂地形条件下，如何运用有限元方法对结构物周边的地基渗流进行耦合分析。这种多学科交叉的视角，使得这本书不再仅仅是一本关于“水在管道中如何流动”的指南，而更像是一本关于“如何与水共存并有效利用水的工程手册”，内容之丰富，几乎涵盖了水利工程的半壁江山。

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这本书的装帧设计倒是挺下功夫的，封面那种深邃的蓝色调，配上一些仿若水流的纹理，初拿到手里确实有种沉稳和专业感。我本来是抱着学习基础理论的期待翻开的，结果发现它在概念的引入上处理得相当细腻。比如，开篇对流体静力学基本假设的阐述，不是那种干巴巴的公式堆砌，而是结合了一些实际的工程场景来做对比。我记得有一章专门讲了压力分布的问题，作者用了大量的图示来解释为什么在复杂几何形状的容器内，压力测点选择的微妙差异会导致计算结果的巨大不同，这对于我这种对理论理解不够深入的初学者来说，简直是福音。它不急于抛出复杂的微分方程，而是先用宏观的视角让你建立起一个空间感，比如将流体视为无数个相互作用的微小质点群，这种“搭积木”式的讲解方法，让那些原本抽象的物理定律变得触手可及。尤其是关于浮力、阿基米德原理的推导部分，作者竟然能用一种近乎叙事的方式，将历史上的经典实验巧妙地融入进来，读起来一点也不枯燥，反而像是在参与一场跨越时空的学术对话。总的来说，这本书在“入门引导”和“基础概念的建立”这一块，做得非常扎实且富有启发性，让人愿意沉下心去啃那些硬骨头。

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这本书在处理一些关键的工程应用实例时，展现出了令人耳目一新的角度。我特别留意了关于管道系统设计的那一部分，很多教材往往只是给出标准公式和流量计算，但这本书却花了很大篇幅去讨论“为什么”要采用某种特定的管材，以及在实际施工中，管道的连接点、阀门的安装位置对整个水力系统长期稳定运行的影响。作者似乎非常注重“实操性”和“长期维护成本”的权衡。例如，在讨论水头损失时，它不仅仅停留在沿程阻力和局部阻力的计算上，还引入了“老化系数”和“水质腐蚀”对管道粗糙度变化的影响，这一点在一般的教科书中是很少涉及的，对于一个即将步入水利设计岗位的工程人员来说，这种前瞻性的视角非常宝贵。此外，它对水泵选型和系统耦合的分析也做得极具深度，不再是简单地把水泵性能曲线和系统曲线画在一起，而是深入剖析了变频调速对系统能耗的优化潜力，甚至提到了智能监测系统在早期发现潜在故障（比如气蚀现象）方面的应用，展现了很强的时代感和前沿视野。

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阅读体验上，这本书的排版和语言风格存在一种奇特的“双重性”。一方面，它的数学推导部分，如纳维-斯托克斯方程的简化过程，用的是非常严谨、一丝不苟的学术语言，每一个变量的引入和每一步的积分变换都交代得清清楚楚，对于需要深入研究流体力学理论的读者来说，这无疑是严谨的体现。另一方面，在解释这些复杂公式背后的物理意义时，作者的笔触又变得异常的形象和口语化，经常使用一些生活化的比喻来打通理论与实际之间的鸿沟。我记得在讲到湍流模型时，作者用了一个很巧妙的比喻，将大尺度的涡流比作“城市里的主干道交通”，而小尺度的紊动则像是“支路上的随机变道”，通过这种层层递进的类比，一下子就把雷诺数的重要性给具象化了。这种时而严谨到需要查阅词典，时而又亲切到像是邻家老教授在耳边讲解的风格，使得本书的受众面被有意无意地拓宽了，既能满足科研人员的需求，也能让工程技术人员从中找到学习的乐趣和切入点，这在专业书籍中是相当少见的平衡艺术。

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