力学与环境因素耦合作用下地铁工程结构耐久性研究

荷载及不同腐蚀环境因素共同作用下在役地铁工程结构耐久性能衰减不是各个因素单独作用引起损伤的简单叠加，各因素之间的交互作用使得结构耐久性能衰减过程复杂化，因此研究力学和环境因素耦合作用下地铁工程结构耐久性能衰减规律对其状态评估有重要的现实意义和理论价值。本项目拟设计模拟地铁工程结构服役状态的耐久性加速模拟试验装置，通过既能持续加载又能模拟不同侵蚀环境的耐久性加速试验，研究在力学及环境因素耦合作用下地铁工程结构耐久性能衰减规律，在理论分析多因素耦合作用耐久性能衰减机理基础上，建立地铁工程结构在力学及多环境因素耦合作用下的耐久性能衰减模型和寿命预测方法，为地铁工程结构的耐久性设计与性能评估提供理论和技术支持。 2100433B

含盐地层岩土体的物理力学性质对环境因素（pH、Eh、T、P、孔隙溶液组分等）变化极为敏感，传统土力学的理论指导下的物理力学实验结果难于穷尽复杂环境因素变化边界条件下岩土体的工程力学性状，因而，环境因素与含盐岩土体相互作用机理研究成为当前国内外研究含盐岩土体的一种重要趋势。本申请在自然基金预研项目40202029的基础上，进一步采用化学成分、矿物成分分析、扫描电镜观察等现代分析测试手段与传统岩土体物理力学性质测试手段相结合，运用化学热力学理论深入探讨含盐地层在不同环境条件下环境因素与含盐地层岩土体的相互作用关系及其对岩土体物理、力学性质的影响。通过现场原位测试和室内试验探寻与验证岩土体物理力学性质随环境因素改变而变化的内在规律，从而进一步深入研究环境因素变化在含盐地层中环境应力的形成机理，研究成果可为含盐地层地区工程设计及相关病害整治提供理论依据和实验数据。 2100433B

第1章绪言

1　1工程结构的意义/001

1　2工程结构耐久性面临的问题与挑战/003

参考文献/008

第2章工程混凝土开裂与损伤

2　1混凝土结构开裂/009

2　1　1裂缝基本类型/009

2　1　2混凝土断裂破坏的基本现象/010

2　1　3混凝土断裂模型/013

2　1　4应力强度因子和断裂韧度/016

2　2工程结构损伤/016

2　2　1损伤力学的概况/016

2　2　2损伤变量/017

2　2　3损伤测量/017

2　2　4混凝土损伤/018

2　3混凝土开裂损伤过程试验/019

2　3　1混凝土三点弯曲梁断裂试验与理论研究/019

2　3　2标准钢筋混凝土弯曲梁断裂特性试验与理论研究/031

2　3　3非标准弯曲梁断裂特性试验与理论研究/034

2　4混凝土开裂损伤理论的工程应用/040

2　4　1坝体混凝土开裂判据/041

2　4　2改进后的扩展有限元法/042

2　4　3裂缝模拟计算实例/045

2　4　4工程应用实例/066

参考文献/073

第3章混凝土材料老化与结构病害

3　1混凝土老化病害特征/076

3　2混凝土老化病害过程与起因/077

3　2　1混凝土裂缝/077

3　2　2渗漏/078

3　2　3剥蚀/079

3　2　4混凝土碳化/080

3　2　5混凝土中钢筋的锈蚀/082

3　2　6混凝土的冻融破坏及机理/083

3　2　7氯离子的侵蚀/084

3　3混凝土老化病害对结构安全与耐久性影响/084

3　3　1混凝土裂缝的危害/084

3　3　2渗漏的危害性/085

3　3　3碳化的危害/085

3　3　4钢筋锈蚀的危害/086

参考文献/087

第4章工程结构检测、监测与安全评估

4　1工程结构检测和监测规程/088

4　1　1工程结构检测规范/088

4　1　2基础工程检测规范/088

4　1　3工程结构监测规范/089

4　2工程结构病害检测方法/089

4　2　1结构混凝土强度的检测/089

4　2　2混凝土缺陷的检测/090

4　2　3钢筋锈蚀测试/094

4　2　4结构几何参数的检测/095

4　2　5基础沉降观测/095

4　2　6耐久性检测/098

4　3工程结构检测仪器设备/102

4　3　1混凝土结构检测仪器/102

4　3　2钢结构检测仪器/103

4　3　3地基基础检测仪器/103

4　3　4监测仪器/104

4　4工程结构监测技术/105

4　4　1安全监测内容/105

4　4　2监测项目分类/105

4　4　3监测方法/108

4　5工程结构安全复核/109

4　5　1现场调查工作内容/109

4　5　2工程结构安全性复核评级/110

4　6工程结构抗震安全复核/112

4　6　1工程结构的抗震检测/112

4　6　2工程结构的抗震鉴定/112

4　6　3工程结构抗震性能的分析/113

4　6　4结构抗震能力的评定/114

参考文献/114

第5章混凝土工程结构修复和加固

5　1混凝土结构破损常规修复/116

5　1　1修补材料的基本要求/116

5　1　2麻面的处理/116

5　1　3露筋的修复/117

5　1　4裂缝的修复/117

5　1　5钢筋锈蚀的修补处理/120

5　1　6存在的主要问题及对策/121

5　2混凝土结构加固/122

5　2　1增大截面加固法/122

5　2　2置换混凝土加固法/122

5　2　3外加预应力加固法/123

5　2　4外粘型钢加固法/123

5　2　5粘贴纤维复合材加固法/124

5　2　6粘贴钢板加固法/124

5　2　7增设支点加固法/125

5　3混凝土结构电化学修复/125

5　3　1阴极保护技术/125

5　3　2电化学脱盐防腐保护技术/145

5　3　3电沉积修复混凝土裂缝技术/157

5　3　4电迁移阻锈技术/164

参考文献/166

第6章提高工程寿命的新材料和新技术

6　1高性能混凝土延寿技术/173

6　1　1高性能混凝土用原材料选用/173

6　1　2高性能混凝土的配制和性能/188

6　2纤维增强水泥基复合材料抗裂技术/197

6　2　1定义/197

6　2　2纤维的种类和作用/198

6　2　3纤维增强水泥基复合材料力学性能的主要特征/201

6　2　4纤维增强水泥基复合材料成型工艺的选用/202

6　2　5几种纤维增强混凝土的参考配合比/205

6　2　6几种纤维增强混凝土的性能/206

6　2　7几种纤维增强混凝土的用途/208

6　3环氧涂层钢筋/208

6　3　1环氧涂层钢筋的概念/208

6　3　2环氧涂层钢筋的涂装工艺/209

6　3　3环氧涂层钢筋的性能/211

6　3　4修补材料的性能/215

6　3　5设计和施工要求/216

6　3　6与其它保护措施联合/217

6　4聚合物树脂水泥砂浆技术/217

6　4　1聚合物树脂改性水泥砂浆的基本原理/218

6　4　2聚合物树脂水泥砂浆的国内研究概况/219

6　4　3有关聚合物树脂水泥砂浆的标准情况/221

6　4　4聚合物树脂水泥砂浆的性能/223

6　4　5聚合物树脂水泥砂浆的施工/225

6　4　6聚合物树脂水泥砂浆的应用/227

6　5有机硅憎水渗透剂/229

6　5　1有机硅憎水渗透剂的概念和种类/230

6　5　2有机硅憎水渗透剂的憎水防渗原理/231

6　5　3有机硅憎水渗透剂的产品/232

6　5　4有机硅憎水渗透剂的性能及其试验方法/233

6　6水泥基渗透结晶型防水材料/239

6　6　1水泥基渗透结晶型防水材料的组成/239

6　6　2水泥基渗透结晶型防水材料的机理/242

6　6　3水泥基渗透结晶型防水材料的性能特点/243

6　6　4水泥基渗透结晶型防水材料的设计和施工/246

6　7表面防腐蚀涂料/248

6　7　1防腐蚀涂料的组成/248

6　7　2防腐蚀涂料性能比较/250

6　7　3防腐蚀涂料设计的一般要求/250

6　7　4防腐蚀涂层配套及选择/251

6　7　5几种新型防腐蚀涂料/252

6　8不同环境下提高结构耐久性措施的选用/257

6　8　1混凝土结构耐久性设计的环境分类/257

6　8　2防腐蚀设计的环境分类/259

6　8　3不同环境下的混凝土结构的延寿措施/261

参考文献/263

第7章工程案例分析

7　1某节制闸检测与安全评估/267

7　1　1工程概况/267

7　1　2检测内容/267

7　1　3结论和建议/278

7　2某大型引水工程隧道衬砌检测与评估/279

7　2　1工程概况/279

7　2　2检测内容/280

7　2　3检测方法原理/280

7　2　4现场检测/282

7　2　5检测结论/283

7　3某大型泵站进水流道混凝土质量检测与评估/283

7　3　1工程概况/283

7　3　2检测过程/283

7　3　3检测结果/283

7　3　4结论/285

7　4外加电流阴极保护技术的应用实例/286

7　4　1工程概况/286

7　4　2外加电流阴极保护方案及技术要点/286

7　4　3保护效果调研/288

7　5牺牲阳极阴极保护技术应用案例/289

7　5　1工程概况/289

7　5　2维修方案及牺牲阳极安装要点/289

7　5　3保护效果调研/290

7　6电化学脱盐防腐蚀技术应用案例/290

7　6　1工程概况/290

7　6　2技术方案及技术要点/291

7　6　3保护效果调研/292

7　7常规维修技术应用案例/293

7　7　1码头结构修复/293

7　7　2维修工艺及技术要求/294

7　7　3保护效果调研/295

参考文献/296

索引 2100433B

本书是《材料延寿与可持续发展》丛书分册之一，专门讨论工程结构损伤与耐久性——原理、评估和应用技术。 本书共分7章：绪言，工程混凝土开裂与损伤，混凝土材料老化与结构病害，工程结构检测、监测与安全评估，混凝土工程结构修复和加固，提高工程寿命的新材料和新技术以及工程案例分析。

本书可供工程建设领域的设计、施工、维护维修和管理工程师参考，可供公务员决策参考，也可供工科学校本科生、研究生、博士生学习参考。