书名：低碳经济型多源固废再生混凝土
书号：978-7-5239-1254-6
定价：68元
作者：李长永 赵明磊 丁新新 杨亚彬  王会娟
出版时间：2026-07-03
出版社：中国电力出版社
页码： 248    字数(千字)：330
开本：16开    版次：B1    印次：Y1

品牌介绍

中国电力出版社成立于 1951 年，作为中国成立最早的中央科技出版社之一，曾隶属于水利电力部、能源部、电力工业部、国家电力公司，现为国家电网公司所属的科技出版社，在电气技术专业出版领域享有极高的声誉。该社作为以图书出版为主体，音像、电子出版物、期刊、网络出版共同发展的大型出版企业，以强大的出版资源和高素质的专业队伍，致力于向读者提供包括电力工程、电气工程、建筑工程、电子技术、信息技术、外语、大中专教材、家教等学科门类齐全的权威出版物，也竭力为广大师生提供精品教材，是教育部和北京市教委规划教材的出版基地之一。

产品特色

多元固废再生利用是可持续发展国家战略，其重要途径是再生制备新型建筑材料，再生混凝土为主要产品之一。因此，结构用多元固废再生混凝土对土木建筑工程结构技术进步具有重要推动作用，也是土木建筑结构提质增效的重要技术支撑。本书的出版，有利于工程技术人员的知识更新和技术推广。

作者介绍

李长永，华北水利水电大学副教授，河南省生态建材与结构工程创新型科技团队核心成员，河南省土木工程结构类课程教学团队主讲教师。主要研究方向为生态建筑材料，纤维水泥基复合材料、大型复杂混凝土结构仿真试验与优化设计。参编国家行业标准2部，出版专著3部，取得国家发明专利6项。科研成果获得河南省和河北省科技进步二等奖4项、三等奖2项。曾出版《高效预应力混凝土空心板桥研究与实践》等专著。

内容介绍

本书总结了采用粉煤灰、机制砂、特细河砂、再生细骨料、再生粗骨料等多源固废材料制备低碳经济型高性能混凝土的技术及其基本力学性能和耐久性能,并通过钢纤维增强力学性能的研究成果,介绍了配筋梁、柱等建筑构件的受力性能。本书内容共分6章,分别为粉煤灰机制砂混凝土、泵送粉煤灰混合砂混凝土、再生骨料混凝土、配筋梁受力性能、配筋柱受力性能和钢管柱抗震性能。 本书可作为土木建筑类专业在校本科生、研究生的学习用书,也可用于土木建筑行业领域的企业进行技术研发与在职工程技术人员工程技术培训的参考书。
本书适用于本书可作为土木建筑类专业在校本科生、研究生的学习用书,也可用于土木建筑行业领域的企业进行技术研发与在职工程技术人员工程技术培训的参考书。

前言

前言 生态环境保护已成为当今世界关注的重要问题。这促进了利用大宗固体废弃物生产低碳 混凝土的研发与工程推广应用。这些固体废弃物包括火力发电燃煤产生的粉煤灰,炼钢产生的钢渣、高炉矿渣和硅灰以及城市建设和基础工程设施更新产生的废弃混凝土、砖瓦,汽车轮胎报废产生的橡胶,矿山尾矿和隧道渣,来自不同有机废物的生物炭以及咖啡渣,等等。 这些固体废弃物通过相应的再生技术生成水泥、砂浆或混凝土用原材料,是实现其低成本、高效益回收利用的有效技术路径。例如,粉煤灰经过分选分级,钢渣、高炉矿渣和电炉磷渣经过粒化、磨细加工处理制成矿物粉末,可用作水泥或混凝土的矿物掺合料;废弃混凝土和砖瓦经过破碎、筛分等工序处理,可制成再生细骨料和再生粗骨料,用于生产新混凝土的骨料;报废轮胎橡胶经过粒化、表面糙化制成橡胶颗粒,可用于生产橡胶混凝土;矿山尾矿和隧道渣经过破碎、筛分可制成机制砂,用作混凝土细骨料;生物炭和咖啡渣也同样可用于制作混凝土。 本书总结了项目组近10年来,利用粉煤灰、硅灰、机制砂、特细河砂、再生骨料等多源固废材料制备高性能混凝土的技术、基本力学性能和耐久性能,以及采用钢纤维增强各种混凝土性能的研究成果,并介绍了这些混凝土配筋梁、柱等构件的受力性能。共分6章:第1章介绍了C50~C80高强机制砂混凝土的配合比设计及其拌合物工作性能和抗压性能,提出了砂率、粉煤灰掺量和碎石最大粒径的建议值。通过机制砂混凝土长龄期试验研究,揭示了其抗压强度和抗拉强度随龄期的发展规律;结合水泥水化反应机理,建立了机制砂混凝土长期抗压强度和抗拉强度预测模型,提出了相应计算公式。通过试验研究了粉煤灰掺量对水泥粉煤灰浆体流动度的影响规律,研究了Ca(OH)2 和蒸汽养护对粉煤灰火山灰活性的激发效应,为大掺量粉煤灰机制砂混凝土配合比设计提供研究基础。研究了粉煤灰掺量为51.9%~60.2%的粉煤灰机制砂混凝土的基本力学性能和抗氯离子渗透性能、抗碳化性能,为高耐久性大掺量粉煤灰机制砂混凝土的研制提供了技术途径。 第2章介绍了针对长距离和超高泵送混凝土工程需要,采用特细河砂和机制粗砂调配成颗粒级配和细度模数符合混凝土用中砂要求的混合砂,掺加适量(按规范规定限制)粉煤灰,制备了泵送混合砂混凝土。通过掺加45%~75%的粉煤灰并辅以6%~10%的硅灰,得到活性与粉煤灰等效的混合矿物掺合料,制备了泵送大掺量粉煤灰混合砂混凝土。通过掺加体积率为0.4%~1.6%的钢纤维,增强混合砂混凝土抗拉和抗弯性能,制备了泵送钢纤维混合砂混凝土。通过系列试验研究分析,确定了三种泵送混凝土基本力学性能与普通混凝土的异同,验证了其在结构工程中的适用性;提出了考虑粉煤灰和硅灰影响的大掺量粉煤灰混合砂混凝土的长期抗压、抗拉强度预测计算公式。 第3章总结了采用机制砂再生粗骨料混凝土、全再生骨料混凝土、全再生骨料混掺大粒径碎石混凝土(仅用天然骨料部分或完全替代最大粒径单粒级的再生粗骨料,简称:混合骨料混凝土)的制备及其基本性能和强度发展规律,以及带肋钢筋与全再生骨料混凝土的黏结性能试验成果。总体上看,再生骨料预湿处理对混凝土拌合物保持良好工作性能及混凝土强度达到预期是非常必要的;在水灰比为0.36~0.55、砂率为32%~44%条件下,机制砂再生粗骨料混凝土轴心抗压强度与立方体抗压强度的比值、弹性模量与普通混凝土基本一致,抗拉强度则低于同强度等级普通混凝土。全再生骨料混凝土的基本力学性能仍主要受水灰比的影响,其轴心抗压强度与相同等级普通混凝土基本一致,抗拉强度和弹性模量较小。随着再生粗骨料粒径的增大,混凝土的抗压强度降低。全再生骨料混凝土的收缩仍明显受水灰比和水泥强度的影响,水泥强度相同时,干缩随水灰比增大而增大;混凝土强度相近时,干缩随水泥强度增大而减小。未预湿处理的再生骨料将导致混凝土收缩增大。由于混凝土的力学性能主要取决于粗骨料(尤其是大颗粒)的质量,采用混合骨料配制的混凝土可获得与普通混凝土相当的性能,从而规避大粒径再生粗骨料的固有缺陷,使混凝土各项性能得到改善。大粒径碎石掺量与混凝土强度等级相关,强度等级越高,合理掺量随之增加。在合理的大粒径碎石掺量下,可获得强度发展良好的再生混凝土。根据强度等级为C30~C50的试验结果,提出了混合骨料混凝土抗压强度、抗拉强度的发展规律预测计算公式,并可采用ACI Committee 209 和 CEB-FIP MC 2010公式预测。带肋钢筋与全再生骨料混凝土具有良好黏结性能,其黏结-滑移模型可采用带肋钢筋与机制砂混凝土的黏结滑移模型,仅需修正曲线特征点数值。 第4章总结了机制砂再生粗骨料混凝土配筋梁的受弯性能和受剪性能,钢纤维混合骨料混凝土配筋梁受弯性能,混合骨料混凝土配筋梁受剪性能以及钢纤维混合骨料混凝土无腹筋梁受剪性能的研究成果。与普通钢筋混凝土梁比较,机制砂再生粗骨料混凝土配筋梁的正截面抗弯承载力基本相同,但开裂弯矩降低、裂缝宽度和挠度增大,裂缝宽度和挠度比采用普通钢筋混凝土梁计算公式的预测值分别增大了约16%和10%;此结果与机制砂再生粗骨料混凝土具有和普通混凝土相当的抗压强度,但其抗拉强度偏低是一致的。机制砂再生粗骨料混凝土配筋梁受剪性能明显受到剪跨比和配箍率的影响,斜截面开裂剪力和受剪承载力随着剪跨比的增大而减小,随着配箍率的增大而提高;与箍筋相交处的受剪裂缝宽度随着配箍率的增大而减小;与普通钢筋混凝土梁对比,应注意机制砂再生粗骨料混凝土配筋梁抗剪开裂剪力较低、与箍筋相交的裂缝宽度较大的问题。混合骨料混凝土配筋梁,在抗弯和抗剪性能方面均表现出与普通钢筋混凝土梁相近的承载能力。钢纤维的掺入,进一步提高了混合骨料混凝土的抗拉强度及与抗拉相关的受力性能,提升了配筋梁的受力性能:抗裂性能得到提高,裂缝分布形态和破坏形态得以改善,裂缝宽度和跨中挠度进一步减小,弯曲延性和承载能力得到增强。研究了规范GB/T 50010、ACI318-19和Model Code 2010等规定计算方法的适用性,提出了机制砂再生骨料混凝土配筋梁和混合骨料混凝土配筋梁的设计方法。 第5章介绍了机制砂再生粗骨料混凝土配筋柱和钢纤维混合骨料混凝土配筋柱的偏心受压性能。两类配筋柱的正截面应变分布均符合平截面假定,破坏形态与普通钢筋混凝土柱相似,受长细比和初始偏心距的影响规律也一致。钢纤维混合骨料混凝土配筋柱在大偏心受压下压碎区受钢纤维拉结未出现崩散现象。机制砂再生粗骨料混凝土配筋柱在大偏心受压下的裂缝发生与发展过程与普通钢筋混凝土柱无明显差异,但平均裂缝宽度扩大系数需重新统计分析,其最大裂缝宽度小于同条件的普通钢筋混凝土柱。钢纤维混合骨料混凝土配筋柱在超过极限承载力后会产生较大的侧向变形,具有更好的延性,且延性随钢纤维体积率的增加而提高。钢纤维混合骨料混凝土配筋柱的抗裂度随钢纤维混合骨料混凝土抗拉强度的提高而增强,裂缝截面因钢纤维分担拉应力而使应变分布更均匀,并降低了纵向钢筋的拉应力,从而减小裂缝宽度;钢纤维混合骨料混凝土配筋柱的承载力随着钢纤维混合骨料混凝土强度的增大而提高。考虑钢纤维的有利影响,提出了钢纤维混合骨料混凝土配筋柱的裂缝宽度和极限承载力计算公式。 第6章介绍了全再生骨料混凝土与钢管的黏结性能和全再生骨料混凝土钢管柱的抗震性能。全再生骨料混凝土与钢管的黏结强度随全再生骨料混凝土强度提高而增强,随钢管径厚比增大而减小,随钢管表面粗糙度增加而增大;分析了荷载-滑移曲线特征,得到了黏结强度值。全再生骨料混凝土钢管柱在反复荷载作用下,根部发生“象足式”隆起和钢管屈服,滞回曲线饱满、耗能能力强,整体抗震性能良好,延性指标大于3.0,与普通混凝土钢管柱的延性水平相当。全再生骨料混凝土强度对钢管柱延性影响较小,提高钢管径厚比可显著提高钢管柱的延性。全再生骨料混凝土钢管柱的抗震承载力可采用《钢—混凝土组合结构设计规程》(DL/T 5085)的公式进行预测。 本书为河南省生态建材与结构工程创新型科技团队、河南省土木水利工程材料与结构研究生优秀导师团队的研究成果,由华北水利水电大学李长永教授(博士)、丁新新副教授(博士)、杨亚彬副教授(博士),郑州大学赵明磊副研究员(博士),中原科技学院王会娟副教授(硕士、在读博士)执笔整理成稿,并在征求团队李晓克教授、李风兰教授、潘丽云教授意见建议基础上修改完善,由享受国务院政府特殊津贴专家、华北水利水电大学博士生导师、中原科技学院土木工程学院院长、河南省生态建材与结构工程创新型科技团队负责人赵顺波教授(二级)审查定稿。本书各项研究得到了国家重点研发计划课题(2017YFC0703904)、河南省省级引智项目资助计划(GJRC2018HS02)、河南省科技攻关项目(202102310272)、河南省生态建材与结构工程创新型科技团队(YKRZ-6-066)、生态建筑材料与结构工程河南省高校科技创新团队(13IRTSTHN002)、河南省高等学校重点科研项目(13A560701、16A560023、18A560013、20A560014、21A560016、22A570002)、郑州市科技领军人才项目(096SYJH23105)、郑州市科技协同创新项目(2021014)、河南省新一轮重点学科—土木水利学科(2023414394)的经费支持。研究工作得到了澳大利亚皇家墨尔本理工大学(RMIT University, Australia)Jie Li教授、焦作市公路管理局刘春杰教授级高级工程师、河南五建集团有限公司孙宝珊教授级高级工程师等专家的指导。华北水利水电大学张晓燕副教授、陈贡联副教授(博士)、赵明爽讲师(博士)、梁娜讲师、裴松伟实验师、靳丽辉实验师、钱晓军实验师,硕士研究生徐阳洋、郭琦、李广欣、苏延峰、邵文静、李兴鑫、任访春、毋欢欢、朱伟伟、胡飞佳、王小倩、姚坤奇、程丹丹、范昆鹏、马逵、王飞、耿海彬、周思屹、孟慧廸、代曼曼、王珂乐等参与完成了有关研究工作,谨此表达衷心的感谢。 为便于后续研究与本书成果的比较,本书给出了翔实的试验测试数据。限于编著者的水平,本书著述不当之处,敬请批评指正。 著者 2026 年1 月于郑州

目录

目录
前言
第 1章 粉煤灰机制砂混凝土 1
11 概述  1
12 高强机制砂混凝土抗压性能 4
121 原材料与配合比  4
122 拌合物工作性能  5
123 混凝土抗压性能  6
13 机制砂混凝土强度发展与预测 9
131 试验简介  9
132 试验成果分析 11
133 抗压强度发展规律预测  15
134 抗拉强度发展规律预测  21
14 大掺量粉煤灰机制砂混凝土性能  26
141 原材料  26
142 粉煤灰活性试验  27
143 粉煤灰机制砂混凝土配合比与拌合物性能  29
144 粉煤灰机制砂混凝土力学性能 30
145 粉煤灰机制砂混凝土耐久性能  33
15 本章小结  34
参考文献  35
第 2章 泵送粉煤灰混合砂混凝土  41
21 概述 41
22 试验设计  43
221 原材料  43
222 混合砂的最佳级配  45
223 配合比设计 46
224 试验方法  48
23 拌合物性能  50
231 泵送混合砂混凝土拌合物性能  50
232 粉煤灰掺量的影响  55
233 钢纤维掺量的影响  57
24 基本力学性能  58
241 试验数据  58
242 立方体抗压强度  59
243 轴心抗压强度 60
244 弹性模量  61
245 劈裂抗拉强度 62
25 粉煤灰影响下长期强度发展预测  63
251 试验成果分析 63
252 抗压强度发展预测  67
253 抗拉强度发展预测  68
26 掺加钢纤维后的力学性能  69
261 试验数据  69
262 抗压性能  70
263 劈裂抗拉强度 71
264 抗弯性能  72
27 本章小结  74
参考文献  75
第 3章 再生骨料混凝土  80
31 概述 80
32 再生骨料混凝土基本性能  83
321 机制砂全再生粗骨料混凝土 83
322 细骨料类型的影响  86
323 基本力学性能评价分析  91
33 全再生骨料混凝土强度和收缩性能  96
331 混凝土制备与工作性能  96
332 抗压和抗拉强度发展规律  97
333 收缩性能  101
34 混合骨料混凝土强度发展预测  103
341 试验设计  103
342 试验成果分析  106
343 抗压强度发展预测 110
344 劈裂抗拉强度发展预测  113
345 常用评价模型的验证  115
35 全再生骨料混凝土与带肋钢筋的黏结性能  117
351 试验设计  117
352 试验成果分析  119
353 黏结 滑移关系模型  121
36 本章小结  124
参考文献 125
第 4章 配筋梁受力性能 132
41 概述  132
42 机制砂再生粗骨料混凝土配筋梁受弯与受剪性能  134
421 试验设计  134
422 受弯性能与计算方法  138
423 无腹筋梁抗剪性能 149
424 箍筋梁抗剪性能  152
43 钢纤维混合骨料混凝土配筋梁受弯性能  154
431 试验设计  154
432 试验成果分析  157
433 抗裂度计算  163
434 裂缝宽度计算  164
435 受弯刚度计算  164
436 受弯承载力计算  165
44 混合骨料混凝土配筋梁受剪性能  166
441 试验设计  166
442 裂缝分布与破坏形态 168
443 混凝土和箍筋应变 170
444 斜截面抗裂性能  172
445 斜裂缝宽度  173
446 抗剪能力  173
45 钢纤维混合骨料混凝土无腹筋梁受剪性能  176
451 试验设计  176
452 试验成果分析  178
453 抗裂剪力计算  181
454 受剪承载力计算  183
46 本章小结  184
参考文献 186
第 5章 配筋柱受力性能 192
51 概述  192
52 机制砂再生粗骨料混凝土配筋柱偏心受压性能  193
521 试验设计  193
522 试验成果分析  194
523 正截面裂缝控制验算  200
524 偏心受压承载力计算  202
53 钢纤维混合骨料混凝土配筋柱大偏心受压性能  203
531 试验设计  203
532 试验成果分析  206
533 侧向位移二阶效应 209
534 抗裂度  214
535 裂缝宽度  214
536 承载能力  217
54 本章小结  217
参考文献 218
第 6章 钢管柱抗震性能 220
61 概述  220
62 全再生骨料混凝土与钢管的黏结性能  221
621 试验设计  221
622 试验成果分析  223
623 黏结强度  224
63 全再生骨料混凝土钢管柱抗震性能  225
631 试验设计  225
632 试验成果分析  228
633 抗震性能  230
64 本章小结  234
参考文献 235