具体描述
《煤矸石的综合利用》以煤矸石建材资源化为主线，从基于煤矸石物化性能的综合利用原则、煤矸石活化机理、煤矸石水泥混合材、煤矸石矿物聚合材料、煤矸石混凝土矿物掺和料、煤矸石固土材料、煤矸石砖与煤矸石骨料等方面系统地阐述了煤矸石综合利用过程的基础理论问题和应用技术问题。旨在规模化利用煤矸石的同时，缓解建筑材料领域资源短缺、能源危机与环境污染的局面。
《煤矸石的综合利用》力求从基础理论入手来解决应用中的技术问题，理论联系实际，适用性强，可供从事建材、煤炭、化工、电力及相关专业的科研技术人员参考，也可作为大专院校相关专业的教学参考用书。
建筑材料科学与工程前沿探索：从传统到创新 本书旨在为读者提供一个关于现代建筑材料科学与工程领域的全面、深入的概述，重点关注材料的创新应用、可持续发展趋势以及工程实践中的关键技术挑战。全书结构清晰，内容翔实，涵盖了从基础理论到尖端应用的广泛主题，是相关专业研究人员、工程师、高级学生以及对高性能建筑材料感兴趣的专业人士的理想参考读物。 第一部分：高性能结构材料的基石与发展 第一章：水泥基材料的微观结构与宏观性能调控 本章深入探讨了 Portland 水泥熟料的矿物组成、水化反应动力学及其在不同温度和水文条件下的演化过程。重点剖析了纳米尺度上的晶体生长机制如何影响浆体的早期强度和长期耐久性。我们引入了先进的表征技术，如同步辐射X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）结合能谱分析（EDS）以及核磁共振（NMR）技术，用于量化钙矾石、单硫铝酸钙等水化产物的相组成与空间分布。 随后，章节详细阐述了外加剂在性能调控中的核心作用。针对高性能混凝土（HPC）的需求，我们系统分析了聚羧酸醚类高性能减水剂（PCE）的分散机理，以及它们对水泥颗粒团聚体结构的影响。同时，章节也讨论了掺入型活性矿物掺合料（如高炉矿渣粉、硅灰、偏硅酸盐）对混凝土后期强度发展、抗氯离子渗透性和抗碳化性能的显著提升作用，并提出了基于材料微观结构的模型预测方法。 第二章：新型聚合体材料在建筑中的应用 聚合体材料，特别是高分子改性砂浆和混凝土，正日益成为实现结构轻量化和功能化的关键。本章聚焦于聚合物乳液、聚合物纤维（如聚丙烯纤维、玄武岩纤维）对水泥基体的增韧、抗裂及防水性能的改善机制。 我们详细介绍了纤维在三维空间中的随机分布对抗裂性能的提高效应，并建立了基于蒙特卡洛模拟的纤维有效长度与荷载分散模型。此外，本章还探讨了自修复混凝土的研究进展，特别是利用封装的微生物或形状记忆聚合物实现裂缝的闭合与强度的恢复，这为提高建筑结构的长期可靠性提供了新的思路。 第三章：先进复合材料与结构优化 高性能纤维增强复合材料（FRP）在结构修复、加固以及新型预制构件中的应用是本章的核心内容。重点分析了碳纤维（CFRP）和玻璃纤维（GFRP）的力学特性、界面粘结行为以及在海洋、酸碱环境下的长期稳定性。 章节还引入了“智能结构”的概念，讨论了嵌入式传感器技术（如光纤布拉格光栅FBG）在实时监测结构健康状态（SHM）中的集成应用。通过对大量工程案例数据的分析，我们展示了如何利用实时应力应变数据优化结构设计，延长结构使用寿命。 第二部分：可持续性与资源高效利用的工程对策 第四章：低碳水泥与胶凝材料的创新 在全球应对气候变化的背景下，降低水泥生产过程中的碳排放是建筑行业面临的首要任务。本章详尽考察了各种低碳胶凝材料的研发进展。 我们首先分析了地聚合物（Geopolymer）技术，重点讨论了其以工业废渣（如粉煤灰、高炉矿渣）为主要原料，通过碱激发反应形成三维网状结构的化学过程。章节对比了地聚合物与传统水泥在力学性能、耐火性和耐化学侵蚀性方面的优劣，并对规模化生产面临的挑战（如原料的均一性、早期强度控制）提出了工程化的解决方案。 此外，本章还探讨了煅烧粘土水泥（LC3）体系的研究，特别是硅铝酸盐相的形成与优化，以期在显著降低熟料比例的同时，保持甚至提升传统水泥的性能指标。 第五章：建筑废弃物循环利用的工程化路径 建筑垃圾的减量化与资源化是实现循环经济的重要一环。本章专注于探索建筑废弃物（如拆除的混凝土、砖石、沥青混合料）的处理技术及其在再生骨料（RCA）制备中的应用。 详细介绍了干法破碎、湿法分选、磁选等关键分离技术，用以去除有害杂质，提高再生骨料的质量。本章的重点是再生骨料替换率对新拌混凝土流变性能和硬化后力学性能的影响规律。通过大量的试验数据，我们建立了基于再生骨料含水率和界面过渡区（ITZ）特性的性能衰减模型，并提供了在非承重结构和道路工程中安全应用再生骨料的设计规范建议。 第六章：绿色建材的功能化与环境友好性 本章超越了传统的强度和耐久性指标，关注建筑材料对室内环境质量和能源效率的贡献。 我们探讨了具有热工性能优化潜力的相变储能材料（PCM）在墙体和楼板中的集成应用，分析了PCM的潜热释放机制与建筑负荷调节效果之间的耦合关系。同时，章节也深入研究了自清洁和空气净化功能建材，如光催化二氧化钛（TiO2）涂层技术，其在分解空气中有机污染物（VOCs）和氮氧化物（NOx）方面的应用机理和长期效率评估方法。 第三部分：施工技术、质量控制与未来展望 第七章：先进施工工艺与质量保证体系 现代建筑对施工精度和质量控制提出了更高要求。本章介绍了适用于高性能和特殊功能材料的施工技术。 重点分析了自密实混凝土（SCC）的流化设计、浇筑工艺和振捣替代方案，以确保复杂配筋结构中的完全密实。针对预制化趋势，本章讨论了工厂化生产中的质量控制标准、养护条件优化以及构件吊装过程中的应力控制。 此外，章节还阐述了无损检测（NDT）技术在施工过程中的应用，包括超声波透射法（UPV）和回弹法，用于评估新旧混凝土的粘结质量和内部缺陷的定位。 第八章：材料寿命预测与风险管理 本章从工程经济学的角度审视材料的全生命周期。我们引入了可靠性理论和概率极限状态设计方法，用于评估结构在长期服役条件下的失效概率。 详细介绍了加速腐蚀试验和电化学阻抗谱（EIS）技术，用于预测钢筋在复杂电解质环境中的腐蚀速率。通过建立基于环境侵蚀参数和材料特性参数的寿命预测模型，本章为业主和设计方提供了更科学的风险评估工具，从而指导维护和更换策略的制定。 结论与展望 本书总结了当前建筑材料科学与工程领域的研究热点与未来的发展方向，强调了材料创新、资源循环利用与数字化技术深度融合的重要性。未来的研究将更加侧重于材料的智能化、多功能化以及对极端气候变化的适应性，以构建更安全、更可持续的人居环境。
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