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第1章 绪论1

1.1建筑业可持续发展和钢筋锈蚀的研究意义1

1.1.1建筑业可持续发展的紧迫性1

1.1.2混凝土结构耐久性不足对建筑业可持续发展的严重影响2

1.1.3钢筋锈蚀是影响混凝土结构耐久性的最关键因素之一4

1.2混凝土中钢筋锈蚀研究的主要科学问题5

1.2.1钢筋锈蚀机理与锈蚀速率6

1.2.2混凝土保护层的锈胀开裂6

1.2.3锈蚀后钢筋的力学性能及粘结性能7

1.2.4锈蚀钢筋混凝土构件承载性能的退化8

1.3本书主要内容与体系9

第2章 混凝土中钢筋锈蚀的电化学基本原理11

2.1金属腐蚀的电化学基本知识11

2.1.1自然环境中金属的热力学不稳定性11

2.1.2金属腐蚀电池11

2.1.3腐蚀电池的类型和腐蚀形态12

2.1.4双电层现象与电极电位15

2.1.5电极的极化现象17

2.1.6腐蚀电位和极化曲线18

2.1.7腐蚀极化曲线的应用19

2.1.8碱性环境中吸氧腐蚀的电化学过程及其特点20

2.2混凝土中钢筋的钝化与活化22

2.2.1混凝土中钢筋的钝化22

2.2.2混凝土中钢筋的活化24

2.3混凝土构件中钢筋锈蚀的特殊性27

2.3.1腐蚀介质和腐蚀环境的特殊性27

2.3.2构件截面配筋的特殊性28

2.3.3裂缝存在使钢筋锈蚀产生不均匀性28

2.4钢筋锈蚀速率的表达指标及测试方法28

2.4.1失重法29

2.4.2截面损失法29

2.4.3阳极电流密度法29

2.5小结32

第3章 混凝土中钢筋锈蚀速率的基本模型33

3.1混凝土中钢筋锈蚀速率研究成果回顾33

3.1.1锈蚀速率的理论模型33

3.1.2锈蚀速率的统计模型35

3.1.3锈蚀速率的理论、统计相结合模型37

3.2混凝土保护层氧气的扩散性能39

3.2.1混凝土的微观孔结构与氧气扩散的机理39

3.2.2混凝土保护层氧气扩散性能的影响因素41

3.2.3混凝土保护层氧气扩散系数确定42

3.3不同湿度环境下钢筋锈蚀速率的控制过程45

3.3.1钢筋锈蚀速率主要控制过程45

3.3.2不同湿度环境中钢筋锈蚀速率模型建立主要思路46

3.4高湿环境下钢筋锈蚀速率基本模型46

3.4.1高湿环境下钢筋与混凝土界面区结构特征及氧气传输过程46

3.4.2模型的基本假定48

3.4.3基本模型的推导48

3.4.4影响钢筋锈蚀的混凝土透氧长度的确定50

3.5一般湿度环境中钢筋锈蚀速率模型52

3.5.1模型的推导52

3.5.2模型中主要参数的确定53

3.5.3工程实用计算模型58

3.6钢筋锈蚀速率模型影响因素分析60

3.6.1混凝土水灰比对钢筋锈蚀速率的影响60

3.6.2混凝土保护层厚度对钢筋锈蚀速率的影响61

3.6.3温度对钢筋锈蚀速率的影响62

3.6.4相对湿度对钢筋锈蚀速率的影响63

3.7小结63

第4章 顺筋锈胀裂缝区钢筋锈蚀速率65

4.1锈胀开裂时钢筋表面锈蚀蚀层分布规律65

4.2锈胀开裂后钢筋锈蚀机理及锈蚀速率预计模型68

4.2.1锈蚀机理68

4.2.2锈蚀速率模型假设与推导69

4.2.3“氧浓差”宏电池阴、阳极面积比71

4.3顺筋裂缝宽度对钢筋锈蚀速率的影响规律73

4.3.1试件制作73

4.3.2实验结果及分析74

4.4小结75

第5章 荷载引起的横向裂缝区钢筋锈蚀速率77

5.1横向裂缝区钢筋与混凝土粘结界面的损伤长度77

5.1.1影响损伤长度的因素77

5.1.2脱开长度的实验测试79

5.1.3实验结果及参数确定82

5.2横向裂缝区钢筋锈蚀速率模型85

5.2.1横向裂缝出现时钢筋仍处于钝化状态的情况85

5.2.2横向裂缝出现前全部钢筋已经活化的情况89

5.3横向裂缝宽度对钢筋锈蚀速率的影响规律92

5.3.1盐水喷洒试件实验结果与分析92

5.3.2盐水浸泡试件实验结果与分析95

5.4小结97

第6章 混凝土构件截面配筋特征对钢筋锈蚀速率的影响98

6.1光圆钢筋和带肋钢筋的锈蚀不均匀性98

6.1.1光圆钢筋与带肋钢筋化学成分98

6.1.2光圆钢筋与带肋钢筋锈蚀特征99

6.1.3光圆钢筋与带肋钢筋锈蚀特征差别的主要原因101

6.1.4光圆钢筋与带肋钢筋锈蚀的危险性分析102

6.2内排纵筋对外排纵筋锈蚀速率的影响102

6.2.1钢筋混凝土构件中内外纵筋连接简化模型103

6.2.2外排钢筋锈蚀速率计算公式推导104

6.2.3内排纵筋对外排纵筋锈蚀速率的影响的试验研究105

6.2.4试验结果及分析106

6.3箍筋锈蚀对纵筋锈蚀速率的影响109

6.3.1箍筋锈蚀对纵筋锈蚀速率影响机理与简化模型109

6.3.2箍筋锈蚀对纵筋锈蚀速率影响的试验研究112

6.4小结114

第7章 混凝土构件钢筋锈蚀速率和锈蚀量预计116

7.1混凝土构件钢筋锈蚀速率预计综合模型116

7.1.1模型基本假定116

7.1.2综合预计模型116

7.2混凝土中钢筋锈蚀发展过程与锈蚀量预计119

7.2.1钢筋锈蚀的发展过程119

7.2.2锈蚀电流密度与锈蚀量的关系120

7.2.3自然环境中钢筋锈蚀量预计121

7.3锈蚀钢筋混凝土受弯构件承载能力退化规律与预计模型123

7.3.1锈蚀钢筋混凝土受弯构件承载能力的影响因素124

7.3.2锈蚀钢筋混凝土受弯构件的承载能力退化规律125

7.3.3锈蚀钢筋混凝土受弯构件的承载能力预计模型126

7.4小结128

第8章 混凝土结构耐久性极限状态130

8.1工程结构可靠度与概率极限状态130

8.1.1结构可靠度与可靠性指标130

8.1.2结构构件可靠度的计算方法131

8.1.3结构的极限状态133

8.1.4结构构件的目标可靠指标133

8.1.5结构极限状态设计表达式134

8.2锈蚀钢筋混凝土结构的可靠度134

8.2.1钢筋锈蚀引起的结构性能变化过程134

8.2.2锈蚀钢筋混凝土结构的耐久性极限状态方程与可靠度136

8.3锈蚀钢筋混凝土结构耐久性极限状态138

8.3.1混凝土结构耐久性极限状态的概念138

8.3.2混凝土结构耐久性极限状态设计表达式140

8.3.3锈蚀钢筋混凝土结构耐久性极限状态标志141

8.3.4基于顺筋裂缝宽度限值的混凝土结构耐久性极限状态设计表达式142

8.4小结143

参考文献144

后记152