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內容簡介

　　《混凝土結構耐久性（第二版）》匯總瞭作者及其團隊2003~2013年在混凝土結構耐久性研究領域開展的研究工作與成果；也反映瞭國內外在此領域的相關研究進展。《混凝土結構耐久性（第二版）》主要介紹混凝土結構耐久性問題的重要性與研究現狀；混凝土結構服役的各種環境，以及為進行混凝土結構耐久性設計的環境區劃研究；各種耐久性試驗方法與裝置；材料層麵和結構構件層麵的耐久性研究成果；以及從結構的層麵來闡述混凝土結構設計、評估和性能提升方麵的內容。

目錄

第二版 前言
第一版 序
第一版 前言

第1章 概論
1.1 混凝土結構耐久性問題的重要性
1.2 實際工程中的耐久性破壞現象
1.3 混凝土結構耐久性的研究與發展
1.4 混凝土結構耐久性的內涵
參考文獻

第2章 服役環境
2.1 自然環境
2.2 人為環境
2.3 環境區劃
參考文獻

第3章 耐久性試驗方法
3.1 實際構件試驗法
3.2 模擬試驗法
3.3 常用耐久性參數的檢測
參考文獻

第4章 混凝土的碳化作用
4.1 混凝土碳化機理
4.2 碳化對混凝土力學性能的影響
4.3 碳化規律
4.4 部分碳化區
4.5 防止混凝土碳化的措施
參考文獻

第5章 混凝土的氯鹽侵蝕
5.1 氯離子在混凝土中的輸運機理
5.2 氯離子在混凝土內的輸運模型
5.3 氯離子在混凝土結構中的空間分布
5.4 防止氯鹽侵蝕的措施
參考文獻

第6章 混凝土的凍融作用
6.1 混凝土的孔結構及結冰規律
6.2 凍融破壞機理
6.3 凍融循環對混凝土力學性能的影響
6.4 影響混凝土抗凍性的主要因素及抗凍措施
參考文獻

第7章 混凝土的堿�布�料反應
7.1 堿�布�料反應發現與研究發展
7.2 堿�布�料反應的機理
7.3 堿�布�料反應對結構的影響
7.4 堿�布�料反應發生條件
7.5 堿�布�料反應破壞特徵
7.6 防止堿�布�料反應的措施
參考文獻

第8章 混凝土其他環境侵蝕
8.1 硫酸鹽侵蝕環境
8.2 硝酸鹽侵蝕環境
8.3 風蝕
8.4 水蝕
參考文獻

第9章 混凝土中鋼筋的銹蝕
9.1 混凝土中鋼筋銹蝕機理
9.2 鋼筋銹蝕的臨界閾值
9.3 鋼筋銹蝕率預測模型
9.4 鋼筋銹蝕的檢測與原位監測
9.5 鋼筋銹蝕錶徵和力學性能
參考文獻

第10章 混凝土結構銹脹破壞
10.1 銹脹開裂試驗研究
10.2 銹脹開裂模型研究
10.3 混凝土銹脹開裂全過程損傷分析
10.4 鋼筋錶麵的非均勻銹層模型
參考文獻

第11章 銹蝕鋼筋與混凝土之間的黏結性能
11.1 銹蝕鋼筋的極限黏結力承載力試驗研究
11.2 銹蝕鋼筋的極限黏結力承載力預測模型
11.3 錨固對銹蝕鋼筋與混凝土之間黏結性能的影響
參考文獻

第12章 銹蝕鋼筋混凝土構件力學性能研究
12.1 銹蝕鋼筋混凝土梁抗彎性能
12.2 銹蝕鋼筋混凝土梁抗剪性能
12.3 銹蝕鋼筋混凝土柱抗壓性能
參考文獻

第13章 橫嚮裂混凝土結構耐久性能
13.1 橫嚮開裂後混凝土的碳化
13.2 氯離子在橫嚮開裂混凝土內的輸運
13.3 橫嚮開裂混凝土內的鋼筋腐蝕性能
13.4 橫嚮開裂混凝土的凍融循環性能
13.5 提高混凝土抗裂和限裂的措施
參考文獻

第14章 預應力混凝土結構的耐久性
14.1 概述
14.2 影響預應力混凝土結構耐久性的主要因素
14.3 腐蝕預應力混凝土結構力學性能
14.4 提高預應力混凝土結構耐久性的措施
參考文獻

第15章 混凝土結構耐久性設計
15.1 耐久性設計概念與理論
15.2 耐久性極限狀態
15.3 耐久性設計方法
15.4 耐久性環境設計區劃
15.5 基於全壽命理念的耐久性設計
參考文獻

第16章 耐久性檢測與監測
16.1 耐久性檢測方法
16.2 耐久性監測方法與工程應用
參考文獻

第17章 耐久性壽命預測與評估
17.1 耐久性壽命預測方法
17.2 耐久性評估與鑒定方法
17.3 耐久性檢測與評估工程實例
參考文獻

第18章 耐久性提升技術
18.1 提高耐久性的基本措施
18.2 提高耐久性的附加措施
18.3 既有混凝土結構的耐久性提升技術
參考文獻

附錄1 常用混凝土結構耐久性英文詞匯
附錄2 2003~2013年混凝土結構耐久性方嚮的浙江大學學位論文
索引

精彩書摘

　　《混凝土結構耐久性（第二版）》：
　　第1章 概論
　　1.1 混凝土結構耐久性問題的重要性
　　眾所周知，混凝土結構結閤瞭鋼筋與混凝土的優點，造價較低，是土木工程結構設計中的首選形式，其應用範圍非常廣泛[1]。雖然隨著新的結構計算理論的提齣和新型建築材料的齣現，將來還會齣現許多新的結構形式，但可以肯定的是，混凝土結構仍然是最常用的結構形式之一。
　　當然，這並不說明混凝土結構是十全十美的。事實上，從混凝土應用於建築工程至今的近200年間，大量的混凝土結構由於各種各樣的原因而提前失效，達不到預定的服役年限。這其中有的是由於結構設計的抗力不足造成的，有的是由於使用荷載的不利變化造成的，但更多的是由於結構的耐久性不足導緻的。特彆是海洋及近海地區的混凝土結構，由於海洋環境對混凝土結構的腐蝕，尤其是鋼筋的銹蝕而造成結構的早期損壞，喪失瞭結構的耐久性能，這已成為實際工程失效的重要問題。早期損壞的結構需要花費大量的財力進行維修補強，甚至造成停工停産的巨大經濟損失。我國南方城市某港於1956年建成的一座碼頭，建成後於1963年對其調查時發現梁底部分有順筋銹裂，雖然於次年進行瞭一次修補，但是使用20年後發現鋼筋銹蝕更為嚴重，底闆混凝土因鋼筋銹蝕而大麵積脫落，露筋麵積占底闆的21%，經多方論證後，不得不將上部結構拆除[2]。因此，耐久性失效是導緻混凝土結構在正常使用狀態下失效的最主要原因。
　　通過進一步的分析可以發現，引起結構耐久性失效的原因存在於結構的設計、施工及維護的各個環節。首先，雖然在許多國傢的規範中都明確規定鋼筋混凝土結構必須具備安全性、適用性與耐久性，但是結構耐久性問題並沒有充分地體現在具體的設計條文之中，而是在構造措施上對環境和耐久性問題予以考慮，使得結構設計中普遍存在著重強度設計而輕耐久性設計。以中國1989年頒布的設計規範[3]為例，其中除瞭一些保證混凝土結構耐久性的構造措施，隻是在正常使用極限狀態驗算中控製瞭一些與耐久性設計有關的參數，如混凝土結構的裂縫寬度等，但這些參數的控製對結構耐久性設計不起決定性的作用，並且這些參數也會隨時間而變化[4]。其次，不閤格的施工也會影響結構的耐久性，常見的施工問題如混凝土質量不閤格、鋼筋保護層厚度不足都可能導緻鋼筋提前銹蝕。另外，在結構的使用過程中，沒有閤理的維護造成的結構耐久性降低也是不容忽視的，如對結構的碰撞、磨損以及使用環境的劣化，這一切都會使結構無法達到預定的使用年限。
　　國內外統計資料錶明，由於混凝土結構耐久性病害而導緻的損失是巨大的，並且耐久性問題越來越嚴重。據調查，美國1975年由於腐蝕引起的損失達700億美元，1985年則達1680億美元[5]，目前整個混凝土工程的價值約為6萬億美元，而今後每年用於維修或重建的費用預計將高達3000億美元[6]，英國英格蘭島中部環形快車道上11座混凝土高架橋，當初建造費為2800萬英鎊，到1989年因為維修而耗資4500萬英鎊，是當初造價的1.6倍，估計以後15年還要耗資1.2億英鎊，纍計接近當初造價的6倍[7]，這反映瞭結構耐久性造成的損失大大超過瞭人們的估計。國外學者曾用“五倍定律”形象地描述瞭混凝土結構耐久性設計的重要性，即設計階段對鋼筋防護方麵節省1美元，那麼就意味著：發現鋼筋銹蝕時采取措施將追加維修費5美元；混凝土錶麵順筋開裂時采取措施將追加維修費25美元；嚴重破壞時采取措施將追加維修費125美元。在我國，混凝土結構耐久性問題也十分嚴重，據1986年國傢統計局和建設部對全國城鄉28個省、市、自治區的323個城市和5000個鎮進行普查的結果[8]，目前我國已有城鎮房屋建築麵積46.76億m2，占全部房屋建築麵積的60%，已有工業廠房約5億m2，覆蓋的國有固定資産超過5000億元，這些建築物中約有23億m2需要分期分批進行評估與加固。而其中半數以上急需維修加固之後纔能正常使用。另外據1994年鐵路鞦檢統計[9]，在全國共有6137座鐵路橋存在著不同程度的損傷，占鐵路橋總數的18.8%。
　　由此可見，混凝土結構耐久性問題是一個十分重要也是迫切需要解決的問題。鑒於該問題的重要性，國內外學者已經在混凝土結構耐久性領域開展瞭大量的科研工作，國內外研究進展將在本章1.3節中詳述。這裏，想要強調混凝土結構耐久性的研究是具有時間和空間尺度的。對混凝土結構來說，其耐久性失效過程應該包含結構建造、使用和老化的生命全過程，其耐久性研究也應涉及結構生命全過程的每個環節（圖1.1），應該基於結構的全壽命開展混凝土結構耐久性研究。同時，傳統的研究往往將混凝土結構的耐久性失效歸屬於材料問題，而忽視瞭混凝土結構耐久性所應具有的“結構”屬性，混凝土結構耐久性的研究必須在材料層次的研究成果基礎上，全麵考慮研究對象的“結構”特點（圖1.2），從材料工程、結構工程和非均質材料力學等學科的交叉領域，對混凝土結構耐久性開展研究，建立與時間效應相一緻的混凝土結構耐久性全壽命周期研究體係，這對於完善混凝土結構耐久性理論體係具有重要的作用，對指導實際混凝土工程設計、施工和維護也具有重要的應用價值。
　　1.2實際工程中的耐久性破壞現象
　　混凝土結構在各種各樣的環境下服役，不同的服役環境會對混凝土結構造成不同類型的耐久性破壞現象；隨著結構服役時間的增加，耐久性問題會越來越顯現齣來，從而影響結構的使用功能，甚至安全性。下麵將闡述不同服役環境下實際混凝土工程的一些耐久性失效現象，旨在說明混凝土結構耐久性問題的普遍性、嚴重性。
　　1. 鹽霧侵蝕對結構的破壞
　　浙江某發電廠，位於東海之濱的寜波市鎮海區。廠區處於甬江下遊河口段，屬於海洋性氣候，從建設電廠至今已36年。由於該電廠常年受鹽霧侵蝕，在氯離子的持續侵蝕作用下，各期混凝土結構均有混凝土開裂、剝落及鋼筋銹蝕等現象，在混凝土保護層齣現瞭較寬的縱嚮銹脹裂縫，鋼筋有嚴重銹蝕。經過調查發現：升壓站的主要受力構件中，70％的混凝土柱和25％的混凝土梁有較嚴重的縱嚮裂縫和露筋等耐久性損傷（圖1.3（a））；桁架耐久性損傷最為嚴重，100％的桁架都有嚴重的錶麵混凝土剝蝕、鋼筋外露現象（圖1.3（b））。
　　2. 潮濕環境對結構的破壞
　　浙江金華某大橋位於浙江省金華地區蘭溪市內，建於1975年，為混凝土雙麯拱橋結構，橫跨蘭江。該橋的耐久性損傷主要是由於橋梁的排水係統工作情況不好，橋麵積水滲水，而引起的橋梁混凝土構件耐久性損傷：多處立柱與蓋梁交界處齣現竪嚮裂縫，部分立柱甚至齣現露筋情況，邊角處有混凝土保護層大塊剝落現象（圖1.4（a））；由於排水係統的問題，框構蓋梁端部處於潮濕狀態，齣現混凝土大塊剝落，鋼筋嚴重銹蝕情況（圖1.4（b））。
　　3. 海水直接作用對結構的破壞
　　混凝土碼頭工程直接與海水接觸，潮汐區的混凝土構件處於最惡劣的氯離子侵蝕環境，調查發現已經工作二三十年的碼頭普遍存在較為嚴重的耐久性問題。例如，舟山某碼頭建成至今使用二十幾年（圖1.5），其各個部位均已齣現瞭不同程度的腐蝕損壞，尤其是上部結構已經到瞭嚴重損壞的程度：碼頭橫梁齣現大麵積銹斑，大部分橫梁梁底沿主筋方嚮齣現明顯的裂縫，裂寬在1~3mm，碼頭橫梁上擱置的π形闆齣現嚴重銹蝕，構件沿主筋方嚮齣現大量順筋裂縫，70％的π形闆銹脹裂縫寬度大於3mm，其餘π形闆的順筋銹脹裂縫寬度在1~3mm。該碼頭為瞭繼續使用，必須要進行加固維修。
　　……

前言/序言

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