人口和都市化之間有著直接的關(guān)系。在最近100年里,世界人口已經(jīng)從15億激增到60億,其中近30億人口居住在城市或附近;20個百萬人口的大城市中,有17個人口達到或超過1000萬,并且這些城市恰好都位于發(fā)展中國家,那里需要大量的材料用于住房、工廠、商業(yè)大樓、飲用水和衛(wèi)生設(shè)施、大壩和渠道、道路、橋梁、隧道以及其它基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)。主要的建筑材料是硅酸鹽水泥混凝土。按體積計算,當今世界最大的人造產(chǎn)品是混凝土。自然而然,設(shè)計和建筑工程師需要了解混凝土的知識應該比其它建筑材料更多。《混凝土》一書的目的之一是用簡潔、清晰和科學的方式介紹混凝土的技術(shù)和科學。工程材料的性能由其微結(jié)構(gòu)決定,因此,很需要讓關(guān)注混凝土性能的結(jié)構(gòu)設(shè)計者和工程師們熟悉其微結(jié)構(gòu)。盡管混凝土的生產(chǎn)工藝看上去很簡單,而產(chǎn)品的微結(jié)構(gòu)卻非常復雜。混凝土含有許多分布不均勻的固相組分,以及完全或部分地被堿性溶液所填充的、不同形狀與大小的孔隙。
與其它工程材料,如鋼材、塑料和陶瓷相比,混凝土的微結(jié)構(gòu)并不是一種靜止的性質(zhì)。這是因為其微結(jié)構(gòu)的三相中有兩相,即水泥漿本體和骨料與水泥漿之間的界面過渡區(qū)是隨時間而變化的。
混凝土(concrete)一詞來自拉丁文的concretus,該術(shù)語的意思是生長。混凝土的強度取決于多年不斷形成水泥水化產(chǎn)物的體積,它會導致強度逐漸提高;根據(jù)暴露環(huán)境的不同,從混凝土表面滲透到內(nèi)部的溶液有時會溶解水泥水化的產(chǎn)物,從而引起孔隙率增大,這將使混凝土的強度和耐久性降低;反之,當孔隙和微裂縫里的反應產(chǎn)物再結(jié)晶時,可能會提高材料的強度和耐久性。這就解釋了為什么材料科學的分析方法用于建模和預測微結(jié)構(gòu)穩(wěn)定和勻質(zhì)材料的行為似乎對混凝土結(jié)構(gòu)并不適用。
該書分為三部分。第一部分專門論述硬化混凝土的微結(jié)構(gòu)和性能,如強度、彈性模量、干縮、熱收縮、徐變、拉應變能力、滲透性以及各種劣化過程中的耐久性。每種性能的定義、重要性和起源及其影響因素均以簡明扼要的方式闡明。第二部分講的是混凝土的配制材料和混凝土的加工。水泥、骨料和外加劑的成分和性質(zhì)分別在各章中進行了現(xiàn)狀綜述,還對混凝土的配合比設(shè)計、早期混凝土的性能和無損檢測方法分章進行介紹。第三部分包含了一些混凝土技術(shù)的專題,分章專門論述特種混凝土的組分、性能和應用,有單獨的一章論述混凝土力學的研究進展,包括混凝土的復合模型、徐變與收縮、熱應力和斷裂。最后一章包含對混凝土作為應用最廣泛的材料當前面臨挑戰(zhàn)的一些反思,特別強調(diào)了以生態(tài)學的觀點考慮問題。
該書的一個特色,是包含了許多獨特的圖表、照片和總結(jié)性表格,這將有助于講解。新的術(shù)語用斜體字標出并明確定義。每章的開頭均有內(nèi)容提要,結(jié)尾有知識測試和進一步閱讀的指南。
















