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| 內容簡介： |
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《高性能土木工程材料》根据土木工程专业的培养要求，结合国家标准和行业规范编写而成，旨在帮助学生了解土木工程常用高性能材料、新技术，以利于学生开阔新思路和合理选用材料。着重阐述了高性能混凝土和增材制造混凝土、纤维增强复合材料、高性能钢材、智能土木工程材料及土工合成材料的性能、测试及应用。本书可作为土建类高等院校本科生、研究生的教学用书，也可作为土木类专业和水利类专业教师教学参考书和相关专业科研、设计、管理的工程技术人员参考使用。
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| 目錄：
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第1章 绪论001
1.1 土木工程与材料之间的关系001
1.2 土木工程材料发展概论001
1.2.1 土木工程材料发展的历史回顾001
1.2.2 土木工程材料发展的未来展望003
1.3 高性能土木工程材料的主要类型004
1.4 本课程的内容和任务006
1.5 高性能土木工程材料技术标准007
参考文献008
第2章 高性能混凝土和增材制造混凝土010
2.1 混凝土材料组成及发展概述010
2.1.1 混凝土材料微观结构组成010
2.1.2 混凝土材料发展013
2.2 高性能混凝土的定义及特征014
2.2.1 高性能混凝土的定义014
2.2.2 高性能混凝土的特征016
2.3 高性能混凝土的技术性质017
2.3.1 力学性能017
2.3.2 耐久性017
2.3.3 收缩性018
2.4 高性能混凝土的模型及其原材料选择019
2.4.1 水泥基材料的两个模型019
2.4.2 高性能混凝土的原材料选择020
2.5 高性能混凝土配合设计要点022
2.5.1 高性能混凝土配合比设计的基本原则022
2.5.2 考虑外加剂与水泥的适应性023
2.5.3 确保高性能混凝土配合比的计算精度023
2.5.4 高性能混凝土配合比设计023
2.5.5 配合比参数选择023
2.5.6 配合比设计步骤024
2.5.7 高强与高性能混凝土发展及应用需要解决的问题025
2.6 超高性能混凝土026
2.6.1 UHPC 的发明与原理027
2.6.2 UHPC 原材料与生产制备028
2.6.3 UHPC“超高” 的关键性能分析031
2.6.4 UHPC 的工程应用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设计037
2.7.2 3D 打印混凝土材料湿态工作性能040
2.7.3 3D 打印混凝土材料微细观空间物相结构042
2.7.4 3D 打印混凝土材料力学性能043
2.8 纤维混凝土043
2.8.1 钢纤维混凝土044
2.8.2 聚丙烯纤维混凝土047
2.8.3 高延性混凝土052
2.8.4 生态型超高性能纤维增强混凝土056
2.8.5 纤维增强水泥稳定碎石058
参考文献058
第3章 纤维增强复合材料063
3.1 纤维增强复合材料的组成及制备工艺063
3.1.1 FRP 的组成064
3.1.2 FRP 制品及制备工艺069
3.2 FRP 材料的耐久性074
3.2.1 FRP 材料的基本力学性能074
3.2.2 FRP 材料的长期力学性能075
3.2.3 FRP 材料的抗老化性能076
3.3 FRP 在土木工程中的应用081
3.3.1 实例一——粘贴碳纤维布加固空心板082
3.3.2 实例二——预应力碳纤维板加固空心板086
3.3.3 实例三——碳纤维拉索工程应用091
参考文献092
第4章 高性能钢材093
4.1 概述093
4.1.1 高性能钢材的定义及特征093
4.1.2 高性能钢材的化学组成及微观结构093
4.2 高性能钢材的性能及调控093
4.2.1 桥梁用钢的分类及其特点093
4.2.2 桥梁用结构钢的炉外精炼与牌号表示方法096
4.2.3 钢筋混凝土结构用钢099
4.2.4 钢材的选用原则102
4.2.5 钢材的腐蚀及防护103
4.3 高性能钢材的断裂性能研究105
4.3.1 研究现状105
4.3.2 研究内容105
4.3.3 单调荷载作用下Q345 钢材的微观断裂模型及其参数校准105
4.3.4 微观机制模型在钢管柱与梁翼缘焊接单向拉伸试件断裂预测中的应用112
参考文献124
第5章 智能土木工程材料125
5.1 智能材料的定义、分类及特征125
5.1.1 智能材料的定义125
5.1.2 智能材料的类型与特征125
5.2 土木工程智能材料的研究现状126
5.2.1 光导纤维126
5.2.2 形状记忆合金128
5.2.3 磁流变材料129
5.2.4 压电陶瓷材料130
5.2.5 磁致伸缩材料131
5.2.6 导电混凝土材料131
5.2.7 智能土木工程材料的性能测试134
5.3 SMA 丝超弹性性能试验134
5.3.1 试验材料与设备134
5.3.2 试验步骤和加载方案135
5.3.3 试验结果与分析135
5.3.4 唯象理论模型142
5.3.5 速率相关型SMA 简化本构模型143
5.4 压电主动杆件设计与测试150
5.4.1 工作原理150
5.4.2 使用要求152
5.4.3 压电主动杆件设计152
5.4.4 压电主动杆件动态性能测试153
5.4.5 压电主动杆件驱动性能测试154
5.5 压电半主动阻尼器设计与测试156
5.5.1 构造设计156
5.5.2 阻尼力模型157
5.5.3 理论出力计算159
5.5.4 出力性能试验测试160
5.6 GMM 作动器磁力学性能试验162
5.6.1 GMM 工作特性162
5.6.2 GMM 作动器构造设计163
5.6.3 GMM 参数设计165
5.6.4 本构关系试验166
5.6.5 自传感性能试验170
5.7 MSMA 材料的制备和磁力特性试验173
5.7.1 N-i Mn-Ga 化学成分含量对合金性能的影响173
5.7.2 预加压力、磁感应强度与MSMA 变形率的关系174
5.7.3 MSMA 作动器设计176
5.7.4 磁力学性能测试179
5.8 智能混凝土182
5.8.1 智能混凝土的种类182
5.8.2 国内外研究现状183
5.9 智能材料在土木工程领域的发展前景192
参考文献193
第6章 土工合成材料202
6.1 土工合成材料的分类202
6.1.1 土工织物203
6.1.2 土工膜203
6.1.3 土工格栅203
6.1.4 土工网203
6.1.5 土工复合材料204
6.1.6 土工其他材料204
6.2 土工合成材料的应用205
6.2.1 土工合成材料的基本功能及应用205
6.2.2 土工合成材料的反滤、防渗、加筋、防护等作用207
6.2.3 土工合成材料的应用设计213
6.3 土工合成材料的特性和试验213
6.3.1 物理性质213
6.3.2 力学特性217
6.3.3 水力学性质223
6.3.4 耐久性227
参考文献230
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| 內容試閱：
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党的二十大报告明确提出了“建设现代化产业体系”“积极稳妥推进碳达峰碳中和”。土木工程作为国家基础设施建设的重要组成部分，其所使用的材料也必然要与时俱进，不断革新。
本书依据高等学校土木类专业教学指导委员会标准（TML-TMGC-081001-2023） 和国务院学位委员会第七届学科评议组制定的《高等建筑材料学教学大纲》的要求编写，结合编撰者已开展过的研究课题，突出知识体系的全面性和适用性，体现多学科的交叉融合，反映新时代土木工程材料技术发展水平。本教材重点介绍高性能混凝土和增材制造混凝土、纤维增强复合材料、高性能钢材、智能土木工程材料、土工合成材料等前沿领域，上述领域的研究和应用充分体现了节能减排、绿色环保和可持续发展的理念，有利于读者对相关概念、测试方法及性能评价的深刻认识。
本书共有6章。第1章介绍了土木工程与材料之间的紧密关系，回顾了土木工程材料的发展历程，并展望了未来的发展趋势。第2章详细探讨了高性能混凝土的定义、特征和技术性质。此外介绍了增材制造混凝土的配合设计要点和微细观空间物相结构。第3章聚焦纤维增强复合材料，重点阐述了FRP 的组成、制备工艺、耐久性及其工程应用。第4章系统性地阐述了高性能钢材的定义、特征、化学组成及微观结构，并介绍了高性能钢断裂性能。第5章突出了智能材料的定义、分类及特征，介绍了形状记忆合金、压电材料、磁致伸缩材料等智能材料在土木工程中的设计、测试和应用。第6章介绍了土工合成材料的分类、应用及特性试验。
本书编写得到了郑州航空工业管理学院研究生教育质量提升工程“研究生精品教材（2023YJSJC03）” 项目、河南省自然科学基金面上项目（242300421258）、河南省重点研发专项项目（241111240400）、中原科技领军人才项目（194200510015） 的资助。感谢长安大学廖芳芳副教授在高性能钢材章节、北京新桥技术发展有限公司何亚斌高工、绿色高性能材料应用技术交通运输行业研发中心（河南站） 邵景干教授级高工在本书工程实际案例部分提供的帮助，感谢西安建筑科技大学童申家、河南省信阳安装公司杨金文提供的宝贵建议。
由于土木工程材料相关技术的发展迅猛，编者在编写过程中查阅国内外相关资料，结合课题组已有研究成果对教材内容进行完善，如有疏漏或者错误之处、引用不当之处恳请读者提出宝贵意见。
编者
2024年6月
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