本书详尽阐述了具有自修复、自装饰自防护自清洁、自保温特点的创新型建筑材料的设计原理与应用技术。全书共7章，主要内容包括基于微生物矿化的核-壳结构修复剂、自修复混凝土设计与性能、混凝土表观气孔和色差调控与定量评价、水泥基材料表面无机物污染与抑制、水泥基材料表层有机物黏附与光催化自清洁、光反射-热阻隔-相变储能自保温水泥基材料、侵蚀性环境下水泥基材料数据库与强度预测系统。书中着重叙述在确保水泥基材料结构性能的基础上实现功能化，为传统水泥基材料满足现代重大基础设施和民生工程多样化需求提供了创新路径。

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1981.9-1985.7 东南大学 建筑材料工程 学士 1985.9-1988.4 东南大学 无机非金属材料 硕士 1988.7-1992.4 南京工业大学 无机非金属材料 博士1991.07-1993.11 东南大学/讲师 1993.12-1997.04 东南大学/研究室副主任/副教授 1997.05-至今 东南大学/教授 1996.11-2002.11 东南大学材料系（现材料学院）/副主任 2004.01-至今 东南大学绿色建材与固碳利用研究中心/主任 2019.11-至今 中国建材行业微生物矿化技术重点实验室/主任材料科学与工程、土木工程材料作为通讯作者、第一作者发表论文400余篇，其中SCI检索300余篇、SSCI检索____篇、EI检索____篇、CSSCI检索____篇、其他核心期刊检索____篇。如被SCI及SSCI收录，请注明期刊影响因子及Q区。兼任中国混凝土与水泥制品协会自防护混凝土材料与工程技术分会理事长、工程质量和标准化分会副理事长、中国硅酸盐学会固废与生态材料分会专家委员会副主任、中国硅酸盐学会高强高性能混凝土委员会副主任、中国混凝土学会理事、江苏省硅酸盐学会监事会主席、中国土木工程学会高强高性能混凝土委员会委员、中国建筑股份有限公司技术中心学术委员会委员

目录
序
前言
第1章 基于微生物矿化的核-壳结构修复剂 1
1.1 修复剂核材及性能表征 1
1.1.1 修复剂核材性能表征方法 1
1.1.2 新型复合微生物修复剂核材 2
1.2 核壳型微生物修复剂载体(壳体)设计 21
1.2.1 载体-混凝土基体区域应力场模型及影响因素 22
1.2.2 核壳颗粒强度模型及临界条件 26
1.2.3 与不同龄期/强度等级混凝土相匹配的载体材料参数计算 30
1.2.4 载体响应性数值模拟验证 35
1.2.5 载体响应性试验验证 40
1.3 核壳型微生物修复剂的制备与性能 46
1.3.1 核壳型微生物修复剂的制备方法 46
1.3.2 核壳型微生物修复剂的性能 48
参考文献 66
第2章 自修复混凝土设计与性能 67
2.1 自修复混凝土设计方法 67
2.1.1 裂缝面上修复剂数量的预测模型 67
2.1.2 考虑骨料影响裂缝面曲度的修正模型 80
2.1.3 修复剂掺量对裂缝面修复剂数量影响分析 84
2.2 自修复性能及其表征方法 87
2.2.1 混凝土微细裂缝制备方法 87
2.2.2 裂缝自修复效果 87
2.3 自修复混凝土的护筋性及机理 99
2.3.1 自修复混凝土的护筋性 99
2.3.2 自修复混凝土中钢筋的防腐机理 103
2.4 自修复混凝土的微结构及其他性能 109
2.4.1 自修复混凝土微结构 109
2.4.2 自修复混凝土拌和物性能 112
2.4.3 自修复混凝土硬化后性能 114
2.5 裂缝自修复机理—内部碳源型微生物自修复 118
2.5.1 混凝土裂缝面上修复剂颗粒数量分析 118
2.5.2 裂缝区的碳酸根离子累积 119
2.5.3 多物理场耦合算法介绍 126
2.5.4 钙离子的来源与转换 132
2.5.5 裂缝区碳酸钙形成及分布 133
2.6 裂缝区溶液中的微生物矿化特性 136
2.6.1 矿化微生物 136
2.6.2 生物碳酸钙及特征 136
2.6.3 微生物代谢及对矿化产物的影响 138
2.7 工程应用案例 155
参考文献 156
第3章 混凝土表观气孔和色差调控与定量评价 158
3.1 引言 158
3.2 表观气孔与色差实验室测量及评价方法 158
3.2.1 表观气孔 158
3.2.2 色差 160
3.3 材料参数影响表观气孔的鲁棒性规律 166
3.3.1 表观气孔成因 166
3.3.2 初始含气量的影响 167
3.3.3 粗骨料最大粒径的影响 168
3.3.4 塑性黏度系数和初始屈服应力的影响 169
3.3.5 泌水率的影响 171
3.4 清水混凝土专用减水剂 172
3.4.1 低引气型聚醚大单体 172
3.4.2 低引气型聚羧酸减水剂的制备及性能 174
3.5 施工工艺与模板的影响 176
3.5.1 拌和物振捣过程能量传播 176
3.5.2 拌和物中气泡的受力与运动 178
3.5.3 振动频率的影响 179
3.5.4 振动时间的影响 179
3.5.5 振动幅度的影响 181
3.5.6 模板的影响 182
3.6 现场混凝土表观气孔和色差图像采集影响因素与采集方法 184
3.6.1 采集设备及其参数对采集信息的影响 184
3.6.2 环境条件对采集信息的影响 193
3.6.3 混凝土试(构)件自身条件的影响与采集方法调整 198
3.7 基于卷积神经网络的图像信息分析方法 199
3.7.1 图像预处理 200
3.7.2 清水混凝土外观质量图像信息数据库建立 201
3.7.3 像素分类模块 203
3.7.4 色差分析模块 210
3.7.5 基于改进卷积神经网络模型的外观质量图像信息分析的计算机实现 214
3.7.6 模型优化与误差分析 214
3.8 人机交互系统 222
3.8.1 系统整体框架设计 222
3.8.2 登录界面设计 223
3.8.3 主界面设计 223
3.8.4 系统整体流程设计 224
3.8.5 系统架构与配置 224
3.8.6 输入与上传功能的实现 226
参考文献 228
第4章 水泥基材料表面无机物污染与抑制 229
4.1 引言 229
4.2 内外源无机物污染机理 229
4.2.1 内源无机物污染机理 229
4.2.2 外源无机物污染机理 229
4.3 内源无机物污染——泛碱预测模型 233
4.3.1 泛碱的物理模型 233
4.3.2 泛碱的数学模型 234
4.3.3 偏高岭土抑制泛碱试验与预测 241
4.4 微生物矿化调控泛碱 244
4.4.1 微生物矿化对混凝土泛碱的影响 244
4.4.2 微生物矿化对混凝土耐久性的影响 245
4.5 水泥基材料孔隙溶液中微生物酶特性 249
4.5.1 微生物产酶量 249
4.5.2 碳酸酐酶活性 253
4.6 水泥基材料早期水化与微生物矿化的耦合作用 258
4.6.1 C3S水化模拟 258
4.6.2 微生物矿化模拟 263
4.6.3 水化-矿化过程的物质传输 270
4.6.4 微生物矿化与水化的交互作用 273
4.6.5 水化-传输-矿化耦合模型方程 285
4.6.6 微生物水化-传输-矿化耦合模型求解分析 288
4.7 疏水与抗沾污、抗泛碱及水化矿化 300
4.7.1 水泥基材料疏水性调节 300
4.7.2 疏水对抗外界无机物黏附的影响 301
4.7.3 疏水及微生物矿化对抗泛碱的影响 301
4.7.4 基于润湿性转变的水化矿化-抗沾污抗泛碱协同 302
参考文献 307
第5章 水泥基材料表层有机物黏附与光催化自清洁 310
5.1 有机污染物种类及黏附机理 310
5.2 有机污染物传输深度表征方法 310
5.3 纳米TiO2粒子的改性及其光催化性能 312
5.3.1 纳米TiO2的表面改性 312
5.3.2 Fe3+掺杂改性纳米TiO2 313
5.3.3 渗透法制备TiO2@水泥基材料的光催化性能 315
5.4 HGM@N-TiO2的制备及性能 321
5.4.1 溶胶凝胶法合成HGM@N-TiO2 321
5.4.2 光吸收和光催化性能 327
5.5 HGM@N-TiO2@水泥基材料的制备 331
5.5.1 光在水泥基材料中的传输模拟 331
5.5.2 HGM@N-TiO2在水泥基材料中分布的调控 342
5.5.3 光催化水泥基材料的制备 347
5.6 HGM@N-TiO2@水泥基材料性能及提升 349
5.6.1 光催化性能及长效性 349
5.6.2 光催化长效性提升技术 351
5.7 自防护自清洁-结构性能一体化工程应用 352
5.7.1 清水混凝土桥梁工程 353
5.7.2 高铁客站站房清水工程 355
5.7.3 大型公共建筑和纪念场馆 356
5.7.4 城市和城际轨道交通工程 356
5.7.5 预制构件 357
参考文献 359
第6章 光反射-热阻隔-相变储能自保温水泥基材料 362
6.1 与建筑物同寿命的墙体自保温指标体系 362
6.2 多元复合自保温材料传热模型与导热系数计算 366
6.2.1 基于比等效导热系数相等法则的多元复合材料传热模型 366
6.2.2 基于概率论的水泥基多元复合材料导热系数预测模型 371
6.2.3 水泥基体的导热系数计算 376
6.2.4 保温组元尺寸及级配的影响 380
6.2.5 相变储热水泥基材料的导热系数和传热模型 381
6.3 有机或无机颗粒/微生物泡沫复合水泥基自保温材料 388
6.3.1 有机或无机颗粒复合水泥基自保温材料 389
6.3.2 微生物泡沫复合水泥基自保温材料 393
6.4 相变颗粒复合水泥基自保温材料 396
6.4.1 石蜡/改性膨胀蛭石-硅藻土复合定形相变材料 396
6.4.2 膨胀蛭石基相变砂浆 401
6.4.3 相变砂浆板材围护结构单元房 404
6.5 光反射和隔热控温效果评价方法 413
6.5.1 太阳光反射比 413
6.5.2 明度 414
6.5.3 表面温升速率 414
6.5.4 隔热测温 414
6.5.5 导热系数 415
6.6 固载型光反射剂 415
6.7 固载型光反射剂与水泥基材料的复合和性能 418
参考文献 421
第7章 侵蚀性环境下水泥基材料数据库与强度预测系统 424
7.1 引言 424
7.2 海洋环境混凝土强度及影响因素数据获取与处理 424
7.2.1 文献检索信息获取与源数据采集 424
7.2.2 混凝土强度及影响因素数据统计分析 425
7.2.3 加速劣化试验关键数据补充 426
7.2.4 混凝土强度及影响因素数据处理方法 428
7.2.5 混凝土强度及影响因素样本数据选取 431
7.3 海洋环境下混凝土的SQL Server数据库创建与管理 431
7.3.1 SQL Server数据库的构建框架 431
7.3.2 SQL Server数据表设置 432
7.3.3 数据表的Transact-SQL语句创建 434
7.3.4 SQL Server数据库的更新管理 434
7.4 海洋环境下混凝土强度预测建模方法比选 435
7.4.1 基于SVM的海洋混凝土强度预测 435
7.4.2 基于ANN的海洋混凝土强度预测 441
7.4.3 SVM模型和ANN模型预测效果对比 447
7.5 干湿循环-盐结晶转化为应力的提出 448
7.5.1 影响因素转化及降维的必要性 448
7.5.2 干湿循环-盐结晶-硫酸盐侵蚀中物理作用的转化 448
7.6 干湿循环-盐结晶转化为应力的计算 450
7.6.1 硫酸盐侵蚀模型概述与计算思路 450
7.6.2 水饱和度分布 450
7.6.3 盐浓度累积分布计算 457
7.6.4 干湿循环-硝酸钠结晶所致应力计算 461
7.6.5 计算方法的应用 467
7.7 基于影响因素转化的混凝土强度预测模型构建 469
7.7.1 SVM强度预测模型构建 469
7.7.2 海洋混凝土强度预测结果 471
7.7.3 强度预测模型的试验验证 476
7.8 数据管理及预测评价系统的构建 478
7.8.1 系统整体框架与主界面设计 478
7.8.2 系统整体流程设计 479
7.8.3 数据管理功能的实现 480
7.8.4 数据预测功能的实现 487
7.9 数据管理及预测评价系统的应用 490
7.9.1 更新后系统数据库统计及应用分析 490
7.9.2 系统数据预测功能的应用及效果分析 497
7.9.3 数据管理及预测评价系统的开放性与可持续性设计 503
参考文献 506