混凝土結構耐久性電化學方法：防護、修復、提升和控制

目錄
前言
第1章 緒論 1
1.1 問題的提出 3
1.1.1 耐久性問題的重要性 3
1.1.2 耐久性問題的成因 4
1.1.3 耐久性的劣化階段 6
1.1.4 耐久性問題的解決方案 9
1.2 傳統(tǒng)的耐久性防護與修補 9
1.2.1 表面涂層法 10
1.2.2 阻銹劑法 10
1.2.3 修補方法 11
1.3 傳統(tǒng)的耐久性電化學技術 12
1.3.1 陰極保護技術 12
1.3.2 電化學除鹽 13
1.3.3 鋼筋阻銹劑與電滲阻銹 14
1.4 電化學方法的技術標準 17
1.5 本書的目的 18
參考文獻 19
第2章 混凝土內部的離子傳輸 23
2.1 多離子傳輸模型 25
2.1.1 基本方程 25
2.1.2 電勢場條件 26
2.1.3 電勢場條件的模擬分析 27
2.1.4 實驗驗證 34
2.2 物質反應影響 36
2.2.1 析氫與耗氧反應 36
2.2.2 離子結合效應 37
2.2.3 離子分布影響 40
2.3 孔隙演變影響 42
2.3.1 孔隙率實驗 42
2.3.2 孔隙率變化模型 44
2.3.3 對離子傳輸?shù)挠绊?45
2.4 環(huán)境溫度影響 49
2.4.1 環(huán)境溫度效應 49
2.4.2 氯離子的結合效應 50
2.5 鋼筋分布影響 52
參考文獻 54
第3章 雙向電遷移的電化學作用 57
3.1 基本原理 59
3.1.1 離子電遷移的基本理論 59
3.1.2 雙向電遷移的基本原理 60
3.2 電遷移型阻銹劑 61
3.2.1 阻銹劑的種類 62
3.2.2 胺類阻銹劑的初選 63
3.2.3 胺類阻銹劑的阻銹原理 65
3.3 鋼筋的氫脆 66
3.3.1 氫脆現(xiàn)象 66
3.3.2 氫脆理論 67
3.3.3 氫脆分類 69
3.3.4 氫脆的防止措施 69
3.3.5 析氫控制機理 70
3.3.6 鋼筋氫脆評價方法 72
3.4 臨界極化電流密度 72
3.4.1 測定程序 72
3.4.2 穩(wěn)態(tài)臨界析氫電流密度 73
3.4.3 非穩(wěn)態(tài)下析氫電流密度 74
3.5 納米粒子電遷移原理 75
3.5.1 電動納米修復 75
3.5.2 對微觀結構的影響 76
3.5.3 對元素組成的影響 77
3.5.4 對孔隙率的影響 78
3.5.5 效果評價 79
參考文獻 80
第4章 電化學的防護技術 83
4.1 陰極保護原理 85
4.1.1 基本原理 85
4.1.2 適用條件 86
4.1.3 分類 87
4.2 外加電流陰極保護 88
4.2.1 主要特點 88
4.2.2 系統(tǒng)的組成 88
4.2.3 系統(tǒng)設計 90
4.2.4 國內外技術規(guī)范的對比 96
4.3 犧牲陽極陰極保護 97
4.3.1 主要特點 97
4.3.2 材料性能 97
4.3.3 系統(tǒng)設計 100
4.3.4 國內外技術規(guī)范的對比 101
4.4 工程案例 102
4.4.1 工程概況 102
4.4.2 設計依據(jù)及技術要求 102
4.4.3 系統(tǒng)組成 102
4.4.4 系統(tǒng)分區(qū) 103
4.4.5 RECON 控制系統(tǒng) 103
4.4.6 系統(tǒng)安裝 105
4.4.7 系統(tǒng)測試 105
參考文獻 106
第5章 電化學的修復技術 109
5.1 修復前的技術準備 111
5.2 技術的特點和局限性 112
5.3 電化學除氯技術 113
5.3.1 基本原理 113
5.3.2 國內外研究現(xiàn)狀 114
5.3.3 適用范圍 114
5.4 電化學再堿化技術 115
5.4.1 基本原理 115
5.4.2 國內外研究現(xiàn)狀 116
5.4.3 適用范圍 116
5.5 電沉積技術 117
5.5.1 基本原理 117
5.5.2 國內外研究現(xiàn)狀 117
5.5.3 適用范圍 118
5.6 雙向電遷移技術 119
5.6.1 基本原理 119
5.6.2 國內外研究現(xiàn)狀 120
5.6.3 適用范圍 120
5.7 應用案例 121
參考文獻 131
第6章 電化學的提升技術 133
6.1 電化學提升效果評價方法 135
6.1.1 鋼筋提升效果評價方法 135
6.1.2 混凝土提升效果評價方法 136
6.2 鋼筋和混凝土性能提升 136
6.2.1 鋼筋耐蝕性能提升 136
6.2.2 混凝土堿度提升 138
6.2.3 混凝土孔結構提升 143
6.2.4 基于納米電遷的混凝土性能增強 146
6.3 混凝土構件性能的提升 149
6.3.1 鋼筋網布置下的離子分布規(guī)律 150
6.3.2 鋼筋網布置下的鋼筋極化特征 155
6.4 結構性能與壽命的提升 157
6.4.1 氯鹽侵蝕結構性能與壽命提升 157
6.4.2 鋼筋脫鈍結構性能與壽命提升 163
6.4.3 鋼筋初銹結構性能與壽命提升 168
6.4.4 開裂混凝土結構性能與壽命提升 174
參考文獻 184
第7章 電化學的控制技術 185
7.1 鋼筋氫脆抑制機理 187
7.1.1 阻銹劑的氫脆抑制機理 187
7.1.2 阻銹劑的氫脆抑制效果 190
7.2 鋼筋變形性能控制 194
7.2.1 基于析氫反應的電化學參數(shù)控制 194
7.2.2 基于氫脆指標控制的雙向電遷移試驗 197
7.3 構件性能控制 203
7.3.1 構件靜力性能的控制 203
7.3.2 構件疲勞性能的控制 210
7.4 劣化過程控制 219
7.4.1 氯離子濃度監(jiān)測 220
7.4.2 鋼筋銹蝕電化學監(jiān)測 223
7.4.3 混凝土銹脹開裂監(jiān)測 230
7.5 失效壽命控制 237
7.5.1 臨界氯離子濃度識別 237
7.5.2 鋼筋脫鈍識別 250
參考文獻 254
第8章 預應力結構的電化學方法 257
8.1 預應力結構的電化學問題 259
8.1.1 預應力混凝土結構的耐久性 259
8.1.2 預應力筋氫脆敏感性高的成因 259
8.1.3 電化學修復參數(shù)對預應力筋氫脆敏感性的影響 260
8.2 預應力筋的電化學效應 261
8.2.1 試驗設計 261
8.2.2 不同通電時間對預應力筋氫脆的作用效應 263
8.2.3 不同電流密度對預應力筋氫脆的作用效應 267
8.2.4 不同電解質溶液對預應力筋氫脆的作用效應 272
8.3 預應力結構的電化學提升控制 274
8.3.1 試驗設計 275
8.3.2 應力-應變曲線特征 275
8.3.3 斷裂能比控制 277
8.3.4 電化學提升控制建議 278
參考文獻 278
第9章 工程應用 281
9.1 橋梁工程運營期的預防性維護 283
9.1.1 工程背景 283
9.1.2 實施過程 284
9.1.3 應用效果 286
9.2 橋梁工程施工期缺陷治理 289
9.2.1 工程背景 290
9.2.2 實施過程 291
9.2.3 應用效果 292
9.3 房屋建筑施工期缺陷治理 293
9.3.1 工程背景 293
9.3.2 實施過程 295
9.3.3 應用效果 298
9.4 “海砂屋”的防治與提升 301
9.4.1 工程背景 301
9.4.2 實施過程 302
9.4.3 實施效果 304
參考文獻 305
附錄一 在混凝土結構耐久性電化學方面作者指導的研究生學位論文(2012～2020年) 307
附錄二 作者在混凝土結構耐久性電化學領域發(fā)表的論文(2010～2020年) 308
索引 312
后記 314
CONTENTS
Preface
1 Introduction 1
1.1 Statement of Problem 3
1.1.1 Importance of Durability 3
1.1.2 Cause of Durability Problem 4
1.1.3 Deterioration of Durability 6
1.1.4 Solution to Problem of Durability 9
1.2 Protection and Repair on Traditional Durability 9
1.2.1 Surface Coating Method 10
1.2.2 Rust Inhibitor Method 10
1.2.3 Repair Technology 11
1.3 Traditional Electrochemical Techniques for Durability 12
1.3.1 Cathodic Protection Technology 12
1.3.2 Electrochemical Desalination 13
1.3.3 Steel Bar Rust Inhibitor and Electroosmosis Rust Inhibitor 14
1.4 Technical Standards for Electrochemical Methods 17
1.5 Purpose of This Book 18
Reference 19
2 Ion Transport in Concrete 23
2.1 Multi-Ion Transport Model 25
2.1.1 Fundamental Equation 25
2.1.2 Condition of Potential Field 26
2.1.3 Simulation Analysis for Condition of Potential field 27
2.1.4 Experimental Verification 34
2.2 Influence of Material Reaction 36
2.2.1 Hydrogen and Oxygen-Consumption Reaction 36
2.2.2 Effect of Ionic Bond 37
2.2.3 Influence of Ion Distribution 40
2.3 Influence of Pore Evolution 42
2.3.1 Porosity Experiment 42
2.3.2 Model of Porosity Change 44
2.3.3 Influence for Ion Transport 45
2.4 Influence of Ambient Temperature 49
2.4.1 Environmen