Durability of Composites for Civil Structural Applications pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:CRC Pr I Llc

作者:Karbhari, Vistasp M. 编

出品人:

页数:366

译者:

出版时间:2007-8

价格:$ 350.24

装帧:HRD

isbn号码:9780849391095

丛书系列:

图书标签:

• Composite materials
• Durability
• Civil engineering
• Structural applications
• Fiber reinforced polymers
• Concrete durability
• Corrosion
• Fatigue
• Mechanical properties
• Service life prediction

现代土木工程中的先进材料科学：超越传统混凝土与钢材的视野 图书简介 本书深入探讨了面向未来土木工程挑战的一系列高性能、环境友好型新型结构材料。它聚焦于如何通过材料创新，实现基础设施的超长服役寿命、更高的安全性、更低的维护成本以及对环境影响的最小化。本书的叙述避开了对复合材料在土木结构应用方面的具体讨论，而是将重点放在了构成现代工程材料基石的更宏大、更基础的科学原理与新兴技术方向上。 --- 第一部分：高性能水泥基材料的微观结构与力学性能重塑 本部分着眼于传统混凝土体系的根本性突破，探讨如何通过精细控制水化过程和填料级配，实现混凝土性能的质的飞跃。 第一章：超细粉体技术在高性能混凝土中的应用基础 本章系统回顾了超细颗粒材料（如纳米二氧化硅、超细粉煤灰和高活性矿渣）的制备工艺、粒度分布特性及其对水泥水化动力学的影响。重点分析了这些微观粉体如何通过填充效应和成核效应，显著提高拌合物的密实度，从而改善其抗渗透性、早期强度和长期耐久性。讨论了不同类型超细添加剂的化学反应活性差异，以及如何通过热处理或表面改性来优化其在碱性环境中的分散性和反应效率。 第二章：自修复水泥基体的机理与实现途径 本章深入研究了模仿自然界修复机制的智能水泥材料。我们详细解析了基于微生物诱导的碳酸钙沉淀（MICP）技术，探讨了不同微生物菌株的选择、孢子包埋技术以及对修复效率的影响因素，例如基质的孔隙结构和裂缝宽度。此外，书中还介绍了封装型愈合剂（如环氧树脂或聚合物胶囊）在预制构件中的集成方法，并从热力学和动力学角度分析了愈合过程的有效性与持久性。 第三章：低碳胶凝材料的反应动力学与长效性能评估 面对全球减排压力，本章侧重于开发和应用高替代率的火山灰材料和碱激发胶凝体系（Geopolymer）。内容包括地质聚合物的原料选择（如粉煤灰、高炉矿渣、粘土矿物），碱性激活剂（氢氧化物、硅酸盐）的配比对凝胶相形成的影响。通过差热分析（DTA）、扫描电子显微镜（SEM）和X射线衍射（XRD）等表征手段，量化了低钙、高硅铝相材料在长期养护条件下的结构演变和力学性能的稳定性。重点讨论了地质聚合物在酸性或硫酸盐环境中的初步耐腐蚀性测试结果。 --- 第二部分：先进结构钢材与功能性金属的抗疲劳与抗腐蚀研究 本部分将视角转向传统的金属结构材料，关注如何通过合金设计和表面工程，延长关键承重部件的使用寿命。 第四章：高强度钢材的断裂韧性与焊接性能优化 本章探讨了用于大型桥梁和超高层建筑的Q690级以上超高强度钢材。核心内容聚焦于如何通过精确控制晶粒尺寸、析出物形态和相变过程，在保证高屈服强度的同时，维持足够的冲击韧性，尤其是在低温环境下的表现。详细分析了热影响区（HAZ）的微观组织演变，以及焊接残余应力对疲劳裂纹萌生的影响机制。书中引入了先进的计算断裂力学模型，用于预测焊接缺陷对结构整体寿命的敏感性。 第五章：耐候钢材的腐蚀产物层演化与保护机制 本章专注于耐候钢（Weathering Steel）表面的致密保护层——铜绿的形成过程。研究了大气污染物（如二氧化硫、氯离子）对保护层化学组成和微观结构的影响。通过加速腐蚀试验和自然暴露挂片的长期监测数据，揭示了在不同湿度和盐雾浓度下，保护层厚度和密实度的变化规律。并讨论了通过添加微量元素（如磷、镍）来诱导形成更稳定、更不透水的腐蚀产物层的策略。 第六章：结构用铝合金与镁合金在轻量化结构中的潜力 本章分析了在海洋环境和潮湿气候中应用的结构铝合金（如7000系和5000系）和新型轻质镁合金。重点是这些材料在应力腐蚀开裂（SCC）方面的敏感性。通过电化学阻抗谱（EIS）分析，评估了不同表面处理（如阳极氧化、化学转化膜）对抑制点蚀和缝隙腐蚀的效率。同时，也讨论了镁合金固有的高反应活性与其在土木工程中应用的限制，并提出解决方案，例如使用高分子涂层进行隔离保护。 --- 第三部分：非线性分析与结构健康监测的新范式 本部分从系统层面探讨了如何利用先进的材料行为数据，结合计算方法和传感技术，实现对基础设施的预测性维护和寿命管理。 第七章：本构模型在非线性材料行为模拟中的挑战 本章侧重于材料的本构关系建立，特别是在极端荷载（地震、爆炸）或长期荷载作用下的非线性响应。内容涵盖了混凝土的损伤塑性模型、粘弹性材料的蠕变模型，以及如何将这些微观尺度的材料特性（如孔隙率、微裂纹密度）映射到宏观尺度的应力-应变关系中。重点讨论了在有限元分析中，如何准确捕捉材料的退化路径，而非仅仅预测峰值承载力。 第八章：基于光纤传感技术的应变与损伤实时监测 本章介绍了几种主流的光纤传感技术，如基于布拉格光纤光栅（FBG）和基于分布式声学传感（DAS）的技术。详细描述了这些传感器在结构内部的埋设技术、数据采集系统以及如何将原始光学信号转化为应变、温度和振动数据。书中包含了案例研究，展示了如何利用这些高空间分辨率的数据，对关键节点区域的应力集中和早期疲劳损伤进行定位与量化分析。 第九章：数据驱动的结构剩余寿命预测与维护优化 本部分总结了材料性能衰减数据与结构响应数据相结合的预测方法。介绍了马尔可夫链模型、贝叶斯网络等概率方法，用于处理材料老化过程中的随机性和不确定性。重点在于如何根据实时健康监测数据，动态更新材料参数和结构可靠性指标，从而指导维护决策，实现从定期维护到基于状态的预测性维护模式的转变，最大化基础设施的有效使用年限。

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