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第1章 绪论1

1.1 钢筋混凝土全寿命过程与预计的重要性1

1.1.1 混凝土中钢筋锈蚀问题的严重性1

1.1.2 钢筋混凝土的全寿命过程与预计的重要性3

1.2 钢筋混凝土全寿命过程研究的主要科学问题4

1.2.1 混凝土内钢筋锈蚀起因与发展过程4

1.2.2 混凝土碳化过程研究6

1.2.3 氯盐侵蚀过程研究7

1.2.4 混凝土内钢筋锈蚀的电化学过程8

1.2.5 混凝土内钢筋的锈胀发展过程研究9

1.2.6 加速试验方法对钢筋混凝土退化过程的影响9

1.3 本书的主要内容和结构体系10

第2章 硅酸盐水泥基混凝土的材料特征13

2.1 硅酸盐系列水泥和硬化水泥浆体13

2.1.1 硅酸盐系列水泥的分类13

2.1.2 硅酸盐系列水泥熟料的成分15

2.1.3 硅酸盐水泥的水化硬化15

2.1.4 水泥石的结构18

2.1.5 水泥石中水的存在类型19

2.1.6 混合材料20

2.2 硅酸盐水泥基混凝土的材料特征24

2.2.1 混凝土的孔隙结构和传输性能25

2.2.2 混凝土中的水27

2.2.3 大气中的水蒸气29

2.2.4 混凝土中水和大气中水蒸气的动态平衡33

2.2.5 混凝土孔隙水饱和度34

2.3 小结41

第3章 混凝土碳化42

3.1 硅酸盐水泥基混凝土的碳化机理42

3.1.1 混凝土中的可碳化物质43

3.1.2 混凝土的碳化反应43

3.1.3 混凝土碳化速率的影响因素45

3.1.4 混凝土的碳化过程48

3.2 pH值变化区对混凝土碳化过程的影响53

3.2.1 意义53

3.2.2 部分碳化区（pH值变化区）长度的影响因素54

3.3 混凝土碳化深度的测定方法57

3.3.1 酚酞试剂测定法58

3.3.2 彩虹指示剂测定法58

3.3.3 pH计测定法58

3.3.4 X射线衍射法58

3.3.5 热重分析法59

3.3.6 化学分析法59

3.4 混凝土的碳化过程的再认识60

3.4.1 混凝土孔隙液的物质组成和碱度61

3.4.2 混凝土的碳化过程的再认识63

3.4.3 混凝土碳化区域划分的试验验证64

3.5 混凝土碳化（扩散-反应）过程的机理分析67

3.5.1 CO2气体在混凝土中物质传递的机理分析67

3.5.2 混凝土碳化发展阶段的机理分析68

3.6 小结70

第4章 氯离子在混凝土中的传输71

4.1 氯离子引起钢筋锈蚀机理71

4.1.1 破坏钝化膜71

4.1.2 形成腐蚀电池72

4.1.3 去极化作用72

4.1.4 导电作用72

4.2 混凝土中氯离子的来源73

4.2.1 海洋环境73

4.2.2 道路化冰（雪）盐77

4.2.3 盐湖、盐碱地77

4.2.4 工业环境78

4.3 混凝土中氯离子的存在形式78

4.3.1 结合的氯离子79

4.3.2 游离的氯离子80

4.4 混凝土氯化物含量的测定80

4.4.1 取样方法80

4.4.2 从混凝土粉样中提萃氯离子的方法82

4.4.3 氯离子含量的测试方法82

4.5 氯离子在混凝土中的传输机制87

4.5.1 浓度梯度作用下的扩散过程87

4.5.2 压力梯度作用下的渗透过程90

4.5.3 毛细吸收过程91

4.5.4 湿度梯度作用下的非饱和渗流过程93

4.5.5 电迁移过程94

4.5.6 多机制作用下的氯离子输运过程96

4.6 海洋环境混凝土中水分输运过程分析97

4.6.1 水分在混凝土内部的运动规律97

4.6.2 海洋环境不同区位混凝土中水分输运过程的试验研究102

4.7 不同环境混凝土中氯离子传输机理109

4.7.1 海洋环境109

4.7.2 道路化冰盐环境112

4.7.3 盐湖和盐碱地113

4.8 混凝土中氯离子传输相关问题的再认识113

4.8.1 混凝土中Cl-浓度的临界值113

4.8.2 混凝土表面的氯离子浓度118

4.8.3 混凝土表层对流区的界定124

4.8.4 海洋环境混凝土中氯离子的传输速率模型127

4.9 小结129

第5章 混凝土内钢筋的锈胀发展132

5.1 混凝土内钢筋的锈胀过程132

5.1.1 混凝土中的钢筋／混凝土界面的细观特征132

5.1.2 混凝土内钢筋的锈胀过程133

5.2 混凝土中钢筋锈蚀层的细观结构和物相组成135

5.2.1 钢筋锈蚀层的细观结构135

5.2.2 混凝土中钢筋锈层横断面的元素分布136

5.2.3 锈层的物相组成137

5.2.4 混凝土中钢筋表面锈蚀产物的生成机理139

5.3 钢筋锈蚀产物的体积膨胀倍数141

5.3.1 锈蚀产物中不同锈蚀成分的体积膨胀倍数141

5.3.2 混凝土中钢筋锈蚀产物的体积膨胀倍数143

5.4 混凝土中钢筋表面锈蚀特征与分布规律143

5.4.1 钢筋锈蚀层轮廓曲线的测定143

5.4.2 钢筋表面锈蚀层厚度分布特征144

5.5 混凝土锈胀裂缝开裂时的钢筋锈蚀量预测145

5.5.1 钢筋锈胀力分布模型146

5.5.2 锈胀力定量分析147

5.5.3 锈胀开裂时的钢筋锈蚀率（量）预测148

5.6 小结149

第6章 混凝土内钢筋锈蚀速率的时变预计模型151

6.1 电化学腐蚀基本原理151

6.1.1 原电池151

6.1.2 腐蚀原电池152

6.1.3 腐蚀电池的有关参数153

6.1.4 Fe-H2O体系的电位—pH图156

6.1.5 腐蚀电池的极化161

6.2 混凝土中钢筋的锈蚀速率检测164

6.2.1 半电池电位法165

6.2.2 混凝土电阻率检测法167

6.2.3 线性极化法168

6.2.4 交流阻抗谱法171

6.3 混凝土内钢筋的锈蚀特征及机理分析172

6.3.1 腐蚀电池的类型和腐蚀形态172

6.3.2 混凝土中钢筋的表观锈蚀形态177

6.3.3 混凝土中钢筋锈蚀形态的机理分析177

6.4 混凝土中钢筋的腐蚀电流分布178

6.4.1 混凝土中钢筋锈蚀的阴阳极极化曲线178

6.4.2 混凝土中钢筋的腐蚀电流分布180

6.4.3 腐蚀平衡电位183

6.4.4 混凝土内腐蚀电流分布的试验验证184

6.5 混凝土中钢筋锈蚀过程的控制因素186

6.5.1 钢筋锈蚀控制因素的研究现状186

6.5.2 混凝土中钢筋锈蚀过程控制因素的试验研究189

6.5.3 混凝土中钢筋锈蚀过程控制因素变化的机理分析192

6.6 阴阳极反应共同控制的钢筋锈蚀速率预计模型195

6.6.1 锈蚀钢筋阴阳极面积的确定195

6.6.2 钝化区和活化区中钢筋的自腐蚀电流和自锈蚀电位196

6.7 钢筋锈蚀全过程的时变模式197

6.7.1 钢筋锈蚀全过程的时变模式197

6.7.2 钢筋锈蚀层构造与发展199

6.7.3 钢筋锈蚀速率时变机理分析202

6.8 钢筋锈蚀速率时变计算模型204

6.8.1 时间效应和环境温湿度对阳阴极反应Tafel斜率的影响204

6.8.2 考虑时变效应和环境温湿度影响的钢筋锈蚀速率预计模型208

6.9 小结209

第7章 加速试验方法对钢筋混凝土退化过程的影响211

7.1 研究混凝土内钢筋加速锈蚀的目的与途径211

7.1.1 混凝土内钢筋加速锈蚀试验方法的重要性211

7.1.2 混凝土内钢筋加速锈蚀试验方法212

7.1.3 人工气候环境简介214

7.2 高浓度人工加速碳化和自然条件下混凝土碳化规律研究215

7.2.1 自然和高浓环境混凝土碳化的对比试验研究方案215

7.2.2 碳化混凝土横断面pH值变化规律216

7.2.3 混凝土碳化层物相的X射线衍射分析217

7.2.4 碳化混凝土的热重分析219

7.3 海洋环境混凝土结构氯离子侵蚀过程的试验室模拟方法221

7.3.1 氯离子在混凝土中传输性能试验方法的研究概况221

7.3.2 海洋潮差区混凝土结构氯离子侵蚀过程的试验室模拟方法225

7.3.3 海洋环境潮差区与试验室干湿循环条件下氯离子传输过程的相关性分析226

7.4 不同条件下混凝土内钢筋的锈蚀机理228

7.4.1 混凝土中钢筋的表观锈蚀形态228

7.4.2 混凝土中钢筋表观锈蚀形态的机理分析230

7.5 恒电流、人工气候（氯盐外侵）的钢筋加速锈蚀比较232

7.5.1 钢筋环向锈蚀分布比较233

7.5.2 混凝土内钢筋锈蚀量分布模型235

7.5.3 钢筋锈胀性能比较237

7.5.4 锈蚀钢筋力学性能比较239

7.6 小结247

参考文献249

后记264