出版时间：2026-09；
印刷样式：精装 1/16 ；
页数：143；
字数：160 千字
版权说明：© 2026 作者所有 & MOSP 许可使用；版权合作：book@mospbs.com
纸质书号：978-99996-58-14-0；中图分类：TU528.572
官方检索：澳门公共图书馆、澳门科技大学图书馆、澳门大学图书馆等入藏
基金课题：作者自筹；*通讯单位：长沙理工大学土木工程学院
前 言
钢纤维水泥基复合材料自20世纪问世以来,历经半个多世纪的发展,已成为现代土木工程领域不可或缺的重要建筑材料。从最初苏联学者尝试将金属纤维入混凝土,到Romualdi“纤维间距理论”的提出,再到如今广泛应用于桥梁铺装、隧道衬砌机场跑道等重大工程,钢纤维混凝土的研究与应用始终伴随着人类基础设施建设的发展步伐。然而,在长期的研究与实践中,一个核心问题始终困扰着工程师与科研人员:如何让钢纤维在水泥基体中有序排列,使其增强作用得到最大程度的发挥?
传统的钢纤维混凝土中,纤维呈随机乱向分布,仅约40%的纤维能在受力过程中有效发挥作用,这无疑造成了材料性能的浪费。为解决这一难题,国内外学者提出了离心成型、人工定向、流动诱导等多种方法,但或因工艺复杂,或因效果有限,始终未能实现理想的控制效果。磁场定向法的出现为这一问题提供了新的解决思路。自沈荣熹先生于1984年首次通过磁场诱导实现钢纤维定向排列以来,这一技术逐渐成为研究热点。然而,传统磁场定向法依赖于通电螺线管内部的均匀磁场,构件尺寸受限于螺线管内部空间,难以应用于实际工程中的大型构件。
基于这一背景,自主研发了一种外部梯度磁场定向设备,通过E型铁芯与直流电螺线管的组合,将磁场引导至线圈外部,实现对钢纤维的有效定向。这一突破打破了传统磁场定向的空间限制,为定向钢纤维混凝土的工程化应用开辟了新路径。本书正是围绕这一核心技术,系统探讨梯度磁场作用下钢纤维水泥基复合材料的纤维分布规律与力学性能。
全书内容涵盖两大主线:一是从磁场仿真与实验验证人手，通过COMSOLMultiphysics建立精确的磁场模型,揭示E型铁芯对磁场的引导与增强机制;二是以含砂率和定向时程为关键变量,系统研究细骨料含量与磁场作用时间对钢纤维定向效果的影响规律。在此基础上,进一步探讨定向钢纤维水泥基复合材料的抗折强度与弯曲韧性,建立纤维分布与宏观力学性能之间的内在联系。
本书的完成凝聚了课题组成员多年的心血。从最初设备的研发调试,到数百个试件的制备测试,再到海量扫描图像的分析处理,每一个环节都离不开团队的协作与坚持。特别要感谢课题组所有为本书做出过贡献的伙伴们。还要感谢所有为本书提供参考文献的学者们,正是站在巨人的肩膀上,我们才能看得更远。
全书共分七章。
第一章介绍了钢纤维混凝土的国内外研究现状,明确本书研究的目的、意义与主要内容。第二章研究了钢纤维水泥基复合材料的含砂率和定向时程影响规律。第三章建立了钢纤维水泥基复合材料细骨料的影响机制和定向机理。第四章试验研究了定向钢纤维水泥基复合材料弯曲性能。第五章通过COMSOLMultiphysie对梯度磁场进行仿真模拟。第六章明确了梯度磁场下细骨料钢纤维水泥基复材纤维定向影响机制。第七章揭示了梯度磁场下钢纤维水泥基复材定向机理。
全书由陈卓异统稿。第一章由张云峰撰写,第二章由陈卓异撰写,第三章由陈为锋撰写,第四章和第五章由李伟撰写,第六章由张天泽撰写,第七章由郭勇军撰写研究生朱书麟等对本文的录人、绘图和英文校对等进行了细致工作。
感谢新疆北新路桥集团股份有限公司、长沙理工大学、湖南省高速公路集团有限公司的支持。由于时间和作者水平有限,书中一定存在缺点和不足,恳请专家和读者批评指正。
目 录
第1章 绪论
第2章 钢纤维水泥基复合材料的含砂率和定向时程影响规律
第3章 钢纤维水泥基复合材料细骨料影响机制和定向机理
第4章 定向钢纤维水泥基复合材料弯曲性能研究
第5章 基于COMSOL Multiphysics梯度磁场仿真模拟
第6章 梯度磁场下细骨料钢纤维水泥基复材纤维定向影机制
第7章 梯度磁场下钢纤维水泥基复材定向机理
编委成员
主 编：
- 陈卓异 长沙理工大学土木工程学院
- 陈为锋 新疆北新路桥集团股份有限公司
- 李 伟 新疆北新路桥集团股份有限公司
副主编：
- 张天泽 湖南省高速公路集团有限公司
- 郭勇军 新疆北新路桥集团股份有限公司
- 张云峰 安徽宿固高速公路有限公司
作者简介
陈卓异
男,湖南邵阳人,中共党员,工学博士,长沙理工大学土木工程学院教授、博士生导师。人选湖南省芙蓉计划青年人才,中国知网土木工程学科1%高被引学者,茅以升工程教育奖获得者。
陈为锋
新疆北新路桥集团股份有限公司重庆北新钱双建设发展有限公司董事长、法定代表人;专业领域:土木工程建筑、高速公路建设与管理。
李 伟
新疆北新路桥集团股份有限公司重庆北新钱双建设发展有限公司,路桥技术骨干。
张天泽
湖南省高速公路集团有限公司，发表论文8篇。
郭勇军
新疆北新路桥集团股份有限公司重庆北新钱双建设发展有限公司,路桥技术骨干,发表专利5项。
张云峰
安徽宿固高速公路有限公司法定代表人、董事长、总经理。路桥技术骨干。
版权扉页
钢纤维水泥基复合材料纤维定向规律及力学性能研究（陈卓异 等著）
ISBN：978-99996-58-14-0
责任编辑：彭 俊
校对编辑：何幸宜
装帧设计：何幸宜
出版发行：澳门科学出版社
地 址：澳门南湾大马路恒昌大厦11楼F座（邮编：999078）
网 址：https://www.mospbs.com，https://moaj.mospbs.com
反 馈：book@mospbs.com
印装公司：翰林出版集团有限公司
开 本：787 mm × 1092 mm 1/16
印 张：9
字 数：160 千字
印 数：1 ~ 3000
版 次：2026年9月第1版
印 次：2026年9月第1次印刷
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