混凝土构件的钢筋锈蚀与退化速率

《混凝土构件的钢筋锈蚀与退化速率》重点论述了混凝土中钢筋锈蚀电化学原理与基本预计模型、锈胀裂缝及构件受荷载作用引起的横向裂缝对钢筋锈蚀速率的影响、构件钢筋骨架配筋的影响、锈蚀钢筋混凝土受弯构件承载能力退化规律与预计模型、锈蚀混凝土构件耐久性极限状态等内容。《混凝土构件的钢筋锈蚀与退化速率》可供土木工程专业领域的科学研究人员、工程技术人员以及研究生、本科生参考使用。

第1章 绪论

1.1 建筑业可持续发展和钢筋锈蚀的研究意义

1.1.1 建筑业可持续发展的紧迫性

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

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

1.2 混凝土中钢筋锈蚀研究的主要科学问题

1.2.1 钢筋锈蚀机理与锈蚀速率

1.2.2 混凝土保护层的锈胀开裂

1.2.3 锈蚀后钢筋的力学性能及粘结性能

1.2.4 锈蚀钢筋混凝土构件承载性能的退化

1.3 本书主要内容与体系

第2章 混凝土中钢筋锈蚀的电化学基本原理

2.1 金属腐蚀的电化学基本知识

2.1.1 自然环境中金属的热力学不稳定性

2.1.2 金属腐蚀电池

2.1.3 腐蚀电池的类型和腐蚀形态

2.1.4 双电层现象与电极电位

2.1.5 电极的极化现象

2.1.6 腐蚀电位和极化曲线

2.1.7 腐蚀极化曲线的应用

2.1.8 碱性环境中吸氧腐蚀的电化学过程及其特点

2.2 混凝土中钢筋的钝化与活化

2.2.1 混凝土中钢筋的钝化

2.2.2 混凝土中钢筋的活化

2.3 混凝土构件中钢筋锈蚀的特殊性

2.3.1 腐蚀介质和腐蚀环境的特殊性

2.3.2 构件截面配筋的特殊性

2.3.3 裂缝存在使钢筋锈蚀产生不均匀性

2.4 钢筋锈蚀速率的表达指标及测试方法

2.4.1 失重法

2.4.2 截面损失法

2.4.3 阳极电流密度法

2.5 小结

第3章 混凝土中钢筋锈蚀速率的基本模型

3.1 混凝土中钢筋锈蚀速率研究成果回顾

3.1.1 锈蚀速率的理论模型

3.1.2 锈蚀速率的统计模型

3.1.3 锈蚀速率的理论、统计相结合模型

3.2 混凝土保护层氧气的扩散性能

3.2.1 混凝土的微观孔结构与氧气扩散的机理

3.2.2 混凝土保护层氧气扩散性能的影响因素

3.2.3 混凝土保护层氧气扩散系数确定

3.3 不同湿度环境下钢筋锈蚀速率的控制过程

3.3.1 钢筋锈蚀速率主要控制过程

3.3.2 不同湿度环境中钢筋锈蚀速率模型建立主要思路

3.4 高湿环境下钢筋锈蚀速率基本模型

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

3.4.2 模型的基本假定

3.4.3 基本模型的推导

3.4.4 影响钢筋锈蚀的混凝土透氧长度的确定

3.5 一般湿度环境中钢筋锈蚀速率模型

3.5.1 模型的推导

3.5.2 模型中主要参数的确定

3.5.3 工程实用计算模型

3.6 钢筋锈蚀速率模型影响因素分析

3.6.1 混凝土水灰比对钢筋锈蚀速率的影响

3.6.2 混凝土保护层厚度对钢筋锈蚀速率的影响

3.6.3 温度对钢筋锈蚀速率的影响

3.6.4 相对湿度对钢筋锈蚀速率的影响

3.7 小结

第4章 顺筋锈胀裂缝区钢筋锈蚀速率

4.1 锈胀开裂时钢筋表面锈蚀蚀层分布规律

4.2 锈胀开裂后钢筋锈蚀机理及锈蚀速率预计模型

4.2.1 锈蚀机理

4.2.2 锈蚀速率模型假设与推导

4.2.3 “氧浓差”宏电池阴、阳极面积比

4.3 顺筋裂缝宽度对钢筋锈蚀速率的影响规律

4.3.1 试件制作

4.3.2 实验结果及分析

4.4 小结

第5章 荷载引起的横向裂缝区钢筋锈蚀速率

5.1 横向裂缝区钢筋与混凝土粘结界面的损伤长度

5.1.1 影响损伤长度的因素

5.1.2 脱开长度的实验测试

5.1.3 实验结果及参数确定

5.2 横向裂缝区钢筋锈蚀速率模型

5.2.1 横向裂缝出现时钢筋仍处于钝化状态的情况

5.2.2 横向裂缝出现前全部钢筋已经活化的情况

5.3 横向裂缝宽度对钢筋锈蚀速率的影响规律

5.3.1 盐水喷洒试件实验结果与分析

5.3.2 盐水浸泡试件实验结果与分析

5.4 小结

第6章 混凝土构件截面配筋特征对钢筋锈蚀速率的影响

6.1 光圆钢筋和带肋钢筋的锈蚀不均匀性

6.1.1 光圆钢筋与带肋钢筋化学成分

6.1.2 光圆钢筋与带肋钢筋锈蚀特征

6.1.3 光圆钢筋与带肋钢筋锈蚀特征差别的主要原因

6.1.4 光圆钢筋与带肋钢筋锈蚀的危险性分析

6.2 内排纵筋对外排纵筋锈蚀速率的影响

6.2.1 钢筋混凝土构件中内外纵筋连接简化模型

6.2.2 外排钢筋锈蚀速率计算公式推导

6.2.3 内排纵筋对外排纵筋锈蚀速率的影响的试验研究

6.2.4 试验结果及分析

6.3 箍筋锈蚀对纵筋锈蚀速率的影响

6.3.1 箍筋锈蚀对纵筋锈蚀速率影响机理与简化模型

6.3.2 箍筋锈蚀对纵筋锈蚀速率影响的试验研究

6.4 小结

第7章 混凝土构件钢筋锈蚀速率和锈蚀量预计

7.1 混凝土构件钢筋锈蚀速率预计综合模型

7.1.1 模型基本假定

7.1.2 综合预计模型

7.2 混凝土中钢筋锈蚀发展过程与锈蚀量预计

7.2.1 钢筋锈蚀的发展过程

7.2.2 锈蚀电流密度与锈蚀量的关系

7.2.3 自然环境中钢筋锈蚀量预计

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

7.3.1 锈蚀钢筋混凝土受弯构件承载能力的影响因素

7.3.2 锈蚀钢筋混凝土受弯构件的承载能力退化规律

7.3.3 锈蚀钢筋混凝土受弯构件的承载能力预计模型

7.4 小结

第8章 混凝土结构耐久性极限状态

8.1 工程结构可靠度与概率极限状态

8.1.1 结构可靠度与可靠性指标

8.1.2 结构构件可靠度的计算方法

8.1.3 结构的极限状态

8.1.4 结构构件的目标可靠指标

8.1.5 结构极限状态设计表达式

8.2 锈蚀钢筋混凝土结构的可靠度

8.2.1 钢筋锈蚀弓l起的结构性能变化过程

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

8.3 锈蚀钢筋混凝土结构耐久性极限状态

8.3.1 混凝土结构耐久性极限状态的概念

8.3.2 混凝土结构耐久性极限状态设计表达式

8.3.3 锈蚀钢筋混凝土结构耐久性极限状态标志

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

8.4 小结

参考文献

后记2100433B

以大气环境酸性气体和氯盐侵蚀的典型使用环境为背景，研究由钢筋锈蚀引起混凝土结构基本性能的退化速率。确定钢筋锈蚀速率和基本结构性能退化速率是预计新建与现役混凝土结构使用寿命的重要基础问题。本课题将综合考虑大气环境、侵蚀环境与力学环境的共同影响；采用试验室人工气候环境的耐久性加速试验与现场长期试验相结合的技术路线，应用结构工程与电化学、混凝土学的理论以及试验、检测手段，从微观、宏观角度研究钢筋锈蚀速率和基本结构性能的变化过程与规律。主要研究内容包括：人工模拟环境与实际环境钢筋锈蚀老化的等效性；钢筋锈蚀的气候、侵蚀与力学环境的综合交互效应，以及结构截面配筋特征、锈胀开裂对钢筋锈蚀的影响；从结构层面研究各种环境综合与交互效应的钢筋锈蚀速率，研究锈蚀程度与钢筋力学性能退化、钢筋/混凝土界面粘结性能退化关系，从而为结构性能退化速率的预测奠定基础。 2100433B

草地退化是一个动态过程，既是渐进的，又有阶段性，按其退化程度分为：轻度退化、中度退化和严重退化。

轻度退化。牧草在频繁采食或刈割下，生机衰退，草层高度、盖度下降，产量较正常下降20%～30%；

中度退化。草层中优良牧草明显减少，劣质牧草或有毒有害植物相对增加，草地向低产低质演替的同时，土壤结构和理化性状明显恶化，牧草产量下降30%～40%，放牧家畜牧草严重不足；

严重退化。植被和土壤条件进一步恶化，牧草产量降低40%以上，草地出现严重的侵蚀，家畜长期得不到足够的营养物质，生长发育受阻，生产性能衰退，个体变小，或由低产家畜取代高产家畜，草原的整个生产能力和生态功能下降。如不能及时扭转，整个系统就可能崩溃，草原将不复存在。

人们应采取强力措施防止草地退化，对已退化的要进行重建，使它恢复，并提高其生产能力与生态功能。

对于某一时刻的反应情况，用平均反应速率是反映不出来的，需要用瞬间速率，它是当

同一反应的瞬时速率，用反应物或者产物的任一物质的单位时间内浓度变化来表示都可以，虽然数值可能不是相同的，但是它们间有着确定的数学关系。

化学反应速率只能通过实验测得。

因此，瞬间速率也是平均反应速率，其大小也与指定时间以及时间间隔有关。随着反应的进行，开始时反应物的浓度较大，单位时间内反应的进行，开始时反应物的浓度较大，单位时间反应浓度减小得较快，反应产物浓度增加也较快，也就是反应较快；在反应后期，反应物的浓度变小，单位时间内反应物减小得较慢，反应产物浓度增加也较慢，也就是反应速率较慢。