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