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  混凝土结构耐久性...
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  工程结构全寿命设...
  ￥192.00元

本书按照电化学作用的“防护—修复—提升—控制”认知过程，共分为9章，包括绪论，混凝土内部的离子传输，双向电迁移的电化学作用，电化学的防护、修复、提升和控制技术，预应力结构的电化学方法和工程应用等内容，涉及混凝土结构耐久性的电化学方法的理论与工程应用。

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  前言
  第1章 绪论 1
  1.1 问题的提出 3
  1.1.1 耐久性问题的重要性 3
  1.1.2 耐久性问题的成因 4
  1.1.3 耐久性的劣化阶段 6
  1.1.4 耐久性问题的解决方案 9
  1.2 传统的耐久性防护与修补 9
  1.2.1 表面涂层法 10
  1.2.2 阻锈剂法 10
  1.2.3 修补方法 11
  1.3 传统的耐久性电化学技术 12
  1.3.1 阴极保护技术 12
  1.3.2 电化学除盐 13
  1.3.3 钢筋阻锈剂与电渗阻锈 14
  1.4 电化学方法的技术标准 17
  1.5 本书的目的 18
  参考文献 19
  第2章 混凝土内部的离子传输 23
  2.1 多离子传输模型 25
  2.1.1 基本方程 25
  2.1.2 电势场条件 26
  2.1.3 电势场条件的模拟分析 27
  2.1.4 实验验证 34
  2.2 物质反应影响 36
  2.2.1 析氢与耗氧反应 36
  2.2.2 离子结合效应 37
  2.2.3 离子分布影响 40
  2.3 孔隙演变影响 42
  2.3.1 孔隙率实验 42
  2.3.2 孔隙率变化模型 44
  2.3.3 对离子传输的影响 45
  2.4 环境温度影响 49
  2.4.1 环境温度效应 49
  2.4.2 氯离子的结合效应 50
  2.5 钢筋分布影响 52
  参考文献 54
  第3章 双向电迁移的电化学作用 57
  3.1 基本原理 59
  3.1.1 离子电迁移的基本理论 59
  3.1.2 双向电迁移的基本原理 60
  3.2 电迁移型阻锈剂 61
  3.2.1 阻锈剂的种类 62
  3.2.2 胺类阻锈剂的初选 63
  3.2.3 胺类阻锈剂的阻锈原理 65
  3.3 钢筋的氢脆 66
  3.3.1 氢脆现象 66
  3.3.2 氢脆理论 67
  3.3.3 氢脆分类 69
  3.3.4 氢脆的防止措施 69
  3.3.5 析氢控制机理 70
  3.3.6 钢筋氢脆评价方法 72
  3.4 临界极化电流密度 72
  3.4.1 测定程序 72
  3.4.2 稳态临界析氢电流密度 73
  3.4.3 非稳态下析氢电流密度 74
  3.5 纳米粒子电迁移原理 75
  3.5.1 电动纳米修复 75
  3.5.2 对微观结构的影响 76
  3.5.3 对元素组成的影响 77
  3.5.4 对孔隙率的影响 78
  3.5.5 效果评价 79
  参考文献 80
  第4章 电化学的防护技术 83
  4.1 阴极保护原理 85
  4.1.1 基本原理 85
  4.1.2 适用条件 86
  4.1.3 分类 87
  4.2 外加电流阴极保护 88
  4.2.1 主要特点 88
  4.2.2 系统的组成 88
  4.2.3 系统设计 90
  4.2.4 国内外技术规范的对比 96
  4.3 牺牲阳极阴极保护 97
  4.3.1 主要特点 97
  4.3.2 材料性能 97
  4.3.3 系统设计 100
  4.3.4 国内外技术规范的对比 101
  4.4 工程案例 102
  4.4.1 工程概况 102
  4.4.2 设计依据及技术要求 102
  4.4.3 系统组成 102
  4.4.4 系统分区 103
  4.4.5 RECON 控制系统 103
  4.4.6 系统安装 105
  4.4.7 系统测试 105
  参考文献 106
  第5章 电化学的修复技术 109
  5.1 修复前的技术准备 111
  5.2 技术的特点和局限性 112
  5.3 电化学除氯技术 113
  5.3.1 基本原理 113
  5.3.2 国内外研究现状 114
  5.3.3 适用范围 114
  5.4 电化学再碱化技术 115
  5.4.1 基本原理 115
  5.4.2 国内外研究现状 116
  5.4.3 适用范围 116
  5.5 电沉积技术 117
  5.5.1 基本原理 117
  5.5.2 国内外研究现状 117
  5.5.3 适用范围 118
  5.6 双向电迁移技术 119
  5.6.1 基本原理 119
  5.6.2 国内外研究现状 120
  5.6.3 适用范围 120
  5.7 应用案例 121
  参考文献 131
  第6章 电化学的提升技术 133
  6.1 电化学提升效果评价方法 135
  6.1.1 钢筋提升效果评价方法 135
  6.1.2 混凝土提升效果评价方法 136
  6.2 钢筋和混凝土性能提升 136
  6.2.1 钢筋耐蚀性能提升 136
  6.2.2 混凝土碱度提升 138
  6.2.3 混凝土孔结构提升 143
  6.2.4 基于纳米电迁的混凝土性能增强 146
  6.3 混凝土构件性能的提升 149
  6.3.1 钢筋网布置下的离子分布规律 150
  6.3.2 钢筋网布置下的钢筋极化特征 155
  6.4 结构性能与寿命的提升 157
  6.4.1 氯盐侵蚀结构性能与寿命提升 157
  6.4.2 钢筋脱钝结构性能与寿命提升 163
  6.4.3 钢筋初锈结构性能与寿命提升 168
  6.4.4 开裂混凝土结构性能与寿命提升 174
  参考文献 184
  第7章 电化学的控制技术 185
  7.1 钢筋氢脆抑制机理 187
  7.1.1 阻锈剂的氢脆抑制机理 187
  7.1.2 阻锈剂的氢脆抑制效果 190
  7.2 钢筋变形性能控制 194
  7.2.1 基于析氢反应的电化学参数控制 194
  7.2.2 基于氢脆指标控制的双向电迁移试验 197
  7.3 构件性能控制 203
  7.3.1 构件静力性能的控制 203
  7.3.2 构件疲劳性能的控制 210
  7.4 劣化过程控制 219
  7.4.1 氯离子浓度监测 220
  7.4.2 钢筋锈蚀电化学监测 223
  7.4.3 混凝土锈胀开裂监测 230
  7.5 失效寿命控制 237
  7.5.1 临界氯离子浓度识别 237
  7.5.2 钢筋脱钝识别 250
  参考文献 254
  第8章 预应力结构的电化学方法 257
  8.1 预应力结构的电化学问题 259
  8.1.1 预应力混凝土结构的耐久性 259
  8.1.2 预应力筋氢脆敏感性高的成因 259
  8.1.3 电化学修复参数对预应力筋氢脆敏感性的影响 260
  8.2 预应力筋的电化学效应 261
  8.2.1 试验设计 261
  8.2.2 不同通电时间对预应力筋氢脆的作用效应 263
  8.2.3 不同电流密度对预应力筋氢脆的作用效应 267
  8.2.4 不同电解质溶液对预应力筋氢脆的作用效应 272
  8.3 预应力结构的电化学提升控制 274
  8.3.1 试验设计 275
  8.3.2 应力-应变曲线特征 275
  8.3.3 断裂能比控制 277
  8.3.4 电化学提升控制建议 278
  参考文献 278
  第9章 工程应用 281
  9.1 桥梁工程运营期的预防性维护 283
  9.1.1 工程背景 283
  9.1.2 实施过程 284
  9.1.3 应用效果 286
  9.2 桥梁工程施工期缺陷治理 289
  9.2.1 工程背景 290
  9.2.2 实施过程 291
  9.2.3 应用效果 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 实施过程 295
  9.3.3 应用效果 298
  9.4 “海砂屋”的防治与提升 301
  9.4.1 工程背景 301
  9.4.2 实施过程 302
  9.4.3 实施效果 304
  参考文献 305
  附录一 在混凝土结构耐久性电化学方面作者指导的研究生学位论文(2012～2020年) 307
  附录二 作者在混凝土结构耐久性电化学领域发表的论文(2010～2020年) 308
  索引 312
  后记 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 Environmental Effect 49
  2.4.2 Chloridion Comprehensive Effect 50
  2.5 Influence of Steel Bar Distribution 52
  Reference 54
  3 Electrochemical Effect of Bi-Directional Electromigration 57
  3.1 Basic Principle 59
  3.1.1 Basic Theory of Ion Electromigration 59
  3.1.2 Basic Principles of Bi-Direction Electromigration 60
  3.2 Electromigration Type Rust Inhibitor 61
  3.2.1 Types of Rust Inhibitors 62
  3.2.2 Primary Selection of Amine Rust Inhibitors 63
  3.2.3 Principle of Amine Rust Inhibitors 65
  3.3 Hydrogen Embrittlement of Steel Bar 66
  3.3.1 Phenomenon of Hydrogen Embrittlement 66
  3.3.2 Hydrogen Embrittlement Theory 67
  3.3.3 Hydrogen Embrittlement Classification 69
  3.3.4 Preventive Measures of Hydrogen Embrittlement 69
  3.3.5 Control Mechanism of Hydrogen Evolution in Electrochemical Process 70
  3.3.6 Evaluation Method of Hydrogen Embrittlement of Steel Bar 72
  3.4 Critical Polarization Current Density 72
  3.4.1 Testing Program 72
  3.4.2 Current Density of Critical Hydrogen Evolution in Steady-State 73
  3.4.3 Current Density of Hydrogen Evolution in Unsteady-State 74
  3.5 Principle of Nanoparticle Electromigration 75
  3.5.1 Electric Nano-Repair 75
  3.5.2 Effect on Microstructure 76
  3.5.3 Effect on Element Composition 77
  3.5.4 Effect on Porosity 78
  3.5.5 Effect Evaluation 79
  Reference 80
  4 Protection Technology of Electrochemistry 83
  4.1 Principle of Cathodic Protection 85
  4.1.1 Basic Principle 85
  4.1.2 Applicable Conditions 86
  4.1.3 Classification 87
  4.2 Cathodic Protection with Applied Current 88
  4.2.1 Main Characteristics 88
  4.2.2 Composition of System 88
  4.2.3 System Design 90
  4.2.4 Comparison of Domestic and Foreign Technical Specifications 96
  4.3 Sacrificial Anode Cathodic Protection 97
  4.3.1 Main Characteristics 97
  4.3.2 Material Performance 97
  4.3.3 System Design 100
  4.3.4 Comparison of Domestic and Foreign Technical Specifications 101
  4.4 Case Study 102
  4.4.1 General Situation of Engineering 102
  4.4.2 Design Basis and Technical Requirements 102
  4.4.3 System Composition 102
  4.4.4 System Partition 103
  4.4.5 RECON Control System 103
  4.4.6 System Installation 105
  4.4.7 System Testing 105
  Reference 106
  5 Repairing Technology of Electrochemistry 109
  5.1 Technical Preparation Before Repairing 111
  5.2 Characteristics and Limitations of Technology 112
  5.3 Electrochemical Desalination Technology 113
  5.3.1 Basic Principles 113
  5.3.2 Research Status at Home and Abroad 114
  5.3.3 Scope of Application 114
  5.4 Electrochemical Re-Alkalization Technology 115
  5.4.1 Basic Principles 115
  5.4.2 Research Status at Home and Abroad 116
  5.4.3 Scope of Application 116
  5.5 Electrodeposition Technology 117
  5.5.1 Basic Principles 117
  5.5.2 Research Status at Home and Abroad 117
  5.5.3 Scope of Application 118
  5.6 Bi-Directional Electromigration Technology 119
  5.6.1 Basic Principles 119
  5.6.2 Research Status at Home and Abroad 120
  5.6.3 Scope of Application 120
  5.7 Application Cases 121
  Reference 131
  6 Improvement Technology of Electrochemistry 133
  6.1 Evaluation Method of Electrochemical Improvement Effect 135
  6.1.1 Evaluation Method of Reinforcement Raising Effect 135
  6.1.2 Evaluation Method of Concrete Raising Effect 136
  6.2 Performance Improvement of Steel Bar and Concrete 136
  6.2.1 Corrosion Resistance Improvement of Steel Bar 136
  6.2.2 Alkalinity Improvement of Concrete 138
  6.2.3 Improvement of Concrete Pore Structure 143
  6.2.4 Concrete Performance Enhancement Based on Nanoelectromigration 146
  6.3 Performance Improvement of Concrete Members 149
  6.3.1 Law of Ion Distribution Under Arrangement of Steel Mesh 150
  6.3.2 Polarization Characteristics of Steel Bar Under Arrangement of Steel Mesh 155
  6.4 Improvement of Structural Performance and Service Life 157
  6.4.1 Improvement of Chloride Corrosion Structural Performance and Service Life 157
  6.4.2 Improvement of Steel Bar Depassivation Structural Performance and Service Life 163
  6.4.3 Improvement of Steel Bar Initial Rust Structural Performance and Service Life 168
  6.4.4 Improvement of Cracked Concrete Structural Performance and Service Life 174
  Reference 184
  7 Control Technology of Electrochemistry 185
  7.1 Inhibition Mechanism of Steel Bar Hydrogen Embrittlement 187
  7.1.1 Hydrogen Embrittlement Inhibition Mechanism of Rust inhibitor 187
  7.1.2 Hydrogen Embrittlement Inhibition Effect of Rust inhibitor 190
  7.2 Control of Steel Bar Deformation Performance 194
  7.2.1 Electrochemical Parameter Control Based on Hydrogen Evolution Reaction 194
  7.2.2 Bi-Direction Electromigration Test Based on Hydrogen Embrittlement index Control 197
  7.3 Control of Component Performance 203
  7.3.1 Control of Component Static Performance 203
  7.3.2 Control of Component Fatigue Performance 210
  7.4 Deterioration Process Control 219
  7.4.1 Monitoring of Chloride Ion Concentration 220
  7.4.2 Electrochemical Monitoring of Steel Bar Corrosion 223
  7.4.3 Monitoring of Corrosion Cracking Concrete 230
  7.5 Failure Service Life Control 237
  7.5.1 Critical Chloride Concentration Recognition 237
  7.5.2 Steel Bar Depassivation Recognition 250
  Reference 254
  8 Electrochemical Method of Prestressed Concrete Structure 257
  8.1 Electrochemical Problems of Prestressed Structures 259
  8.1.1 Durability of Prestressed Concrete Structures 259
  8.1.2 Causes of High Hydrogen Embrittlement Sensitivity of Prestressed Reinforcement 259
  8.1.3 Effect of Electrochemical Repair Parameters on Hydrogen Embrittlement Sensitivity of Prestressed Steel Bar 260
  8.2 Electrochemical Effect of Prestressed Steel Bar 261
  8.2.1 Experimental Design 261
  8.2.2 Effect of Different Power-on Time on Hydrogen Embrittlement of Prestressed Steel Bar 263
  8.2.3 Effect of Different Current Density on Hydrogen Embrittlement of Prestressed Steel Bar 267
  8.2.4 Effect of Different Electrolyte Solutions on Hydrogen Embrittlement of Prestressed Steel Bar 272
  8.3 Electrochemical Raising Control of Prestressed Structure 274
  8.3.1 Experimental Design 275
  8.3.2 Characteristics of Stress-Strain Curve 275
  8.3.3 Fracture Energy Ratio Control 277
  8.3.4 Suggestions on Electrochemical Improvement Control 278
  Reference 278
  9 Cases of Engineering Application 281
  9.1 Preventive Maintenance of Bridge Engineering During Operation Period 283
  9.1.1 Engineering Background 283
  9.1.2 Implementation Process 284
  9.1.3 Application Effect 286
  9.2 Defect Treatment of Bridge Engineering During Construction Period 289
  9.2.1 Engineering Background 290
  9.2.2 Implementation Process 291
  9.2.3 Application Effect 292
  9.3 Defect Treatment During Housing Construction Period 293
  9.3.1 Engineering Background 293
  9.3.2 Implementation Process 295
  9.3.3 Application Effect 298
  9.4 Preventionand Improvement of“Sea Sand House” 301
  9.4.1 Engineering Background 301
  9.4.2 Implementation Process 302
  9.4.3 Application Effect 304
  Reference 305
  Appendix 1 Postgraduate Dissertation about the Electrochemical Method Related with RC Structure Durability(2012～2020) 307
  Appendix 2 Academic Paper about the Electrochemical Method Related with RC Structure Durability(2010～2020) 308
  Index 312
  Epilogue 314
  表目录
  表1-1 国内外主要的电化学技术规范 17
  表2-1 模型参数 27
  表2-2 混凝土试件配合比 35
  表2-3 混凝土配合比 42
  表2-4 粗骨料级配 42
  表2-5 电化学除氯实验分组 43
  表3-1 混凝土试件中钢筋通电前后的腐蚀参数 66
  表3-2 能谱分析各元素组成 78
  表3-3 各个试验组各层孔隙率汇总表 80
  表4-1 常用阳极形式与布设方式 90
  表4-2 钢筋混凝土外加电流的阴极保护的保护电流密度值举例 93
  表4-3 阴极保护技术参数 94
  表4-4 外加电流阴极保护法主要控制技术参数的国内外规范对比 97
  表4-5 常用镁基牺牲阳极成分与性能 99
  表4-6 牺牲阳极阴极保护系统 100
  表4-7 牺牲阳极的阴极保护法主要控制技术参数的国内外规范对比 102
  表4-8 北航道桥北塔阴极防护系统分区 103
  表5-1 电化学除氯法主要控制技术参数的国内外规范对比 114
  表5-2 电化学除氯技术参数 115
  表5-3 电化学再碱化法主要控制技术参数的国内外规范对比 116
  表5-4 电化学再碱化技术参数 116
  表5-5 电化学沉积法主要控制技术参数的国内外规范对比 118
  表5-6 电化学沉积技术参数 119
  表5-7 双向电迁移技术参数 120
  表5-8 各部位不同深度处氯离子含量情况表 122
  表5-9 墩身各部位不同深度处氯离子含量情况表 123
  表5-10 双向电迁移后阻锈剂迁入浓度表 124
  表5-11 不同氯离子含量对钢筋锈蚀的影响 126
  表5-12 碳化深度检测值 127
  表6-1 阻锈剂的分子式 137
  表6-2 混凝土试件配合比 139
  表6-3 试验试件处理方法和编号 140
  表6-4 双向电迁移处理前后保护层孔隙率 143
  表6-5 电化学除氯处理前后保护层孔隙率 145
  表6-6 试件电处理方法 146
  表6-7 试件分步电处理方法 146
  表6-8 纳米氧化铝电迁移荷载与黏结强度表 149
  表6-9 混凝土材料参数 150
  表6-10 试验梁除氯处理参数 151
  表6-11 双向电迁移后钢筋表面阻锈剂与氯离子浓度摩尔比 155
  表6-12 通电前后的腐蚀参数 156
  表6-13 干湿循环过程中试块中钢筋腐蚀电流变化 158
  表6-14 干湿循环过程中试块中钢筋腐蚀电势变化 159
  表6-15 干湿循环过程中试块中钢筋/溶液界面电荷转移电阻变化 160
  表6-16 长期试验和短期试验钢筋表层氯离子含量(占水泥质量分数) 161
  表6-17 钢筋未脱钝组试件(W组)双向电迁修复参数表 163
  表6-18 钢筋脱钝组试件(T组)双向电迁修复参数表 163
  表6-19 锈蚀混凝土试件组(X、L组)电化学修复参数表 169
  表6-20 电化学修复结束后锈蚀钝组混凝土试件腐蚀速率信息表 170
  表6-21 综合修复试件分组情况 175
  表6-22 HZ组试件钢筋电化学参数 177
  表6-23 XZ组试件钢筋电化学参数 181
  表7-1 阻锈剂浓度配合比 187
  表7-2 三乙烯四胺阻锈剂浓度配比 191
  表7-3 各组试件详细通电参数表 195
  表7-4 试验分组 198
  表7-5 试验梁除氯处理参数 204
  表7-6 静载试验结果 208
  表7-7 试验参数及结果 210
  表7-8 刚度结果表 216
  表7-9 损伤模型拟合参数 218
  表7-10 各监测点阳极极化电流 222
  表7-11 砂浆配合比 226
  表7-12 氯离子浓度对比 229
  表7-13 外加电场影响试验混凝土配比 238
  表7-14 不同钢筋极化电位通电前后Rp的比较 242
  表7-15 不同电位下的Rp 244
  表7-16 混凝土配比 246
  表7-17 自然浸泡试验试块编号 247
  表7-18 自然渗透方法下的氯离子阈值测试结果 248
  表7-19 加速诱蚀试验试块编号 248
  表7-20 电场条件下的氯离子阈值测试结果 248
  表7-21 半电位及弱极化电流测试结果 251
  表7-22 第51d、第65d半电位与极化电流测试结果 252
  表8-1 张拉控制应力限制σcon限值 261
  表8-2 混凝土试件配合比 262
  表8-3 不同通电时间参数试件处理方法与编号 262
  表8-4 不同电流密度参数试件处理方法与编号 263
  表8-5 不同电解质溶液参数试件处理方法与编号 263
  表8-6 不同电化学除氯处理时间后预应力筋抗拉强度指标 264
  表8-7 不同双向电迁移处理时间后的预应力筋抗拉强度指标 266
  表8-8 不同电流密度电化学除氯处理后预应力筋抗拉强度指标 269
  表8-9 不同电流密度双向电迁移处理后预应力筋抗拉强度指标 270
  表8-10 不同电解质溶液电化学修复处理后预应力筋抗拉强度指标 273
  表8-11 试件处理方法与编号 275
  表8-12 不同保护层厚度下预应力筋的抗拉强度指标 276
  表9-1 混凝土配合比 284
  表9-2 双向电迁移效果统计表 284
  表9-3 双向电迁移区域的钢筋网配置表 285
  表9-4 关键参数Csa和Dapp拟合结果 288
  表9-5 芯样检测结果 293
  表9-6 自腐蚀电位法判断钢筋腐蚀标准 295
  表9-7 通电参数设计表 298
  表9-8 氯离子浓度分布 299
  表9-9 氯离子含量检测结果 300
  图目录
  图1-1 2010～2019年国内水泥和钢筋年产量 3
  图1-2 混凝土结构耐久性腐蚀类型及因素 4
  图1-3 钢筋锈蚀、结构性能随时间变化的关系 6
  图2-1 数值模拟模型条件 27
  图2-2 常电势条件下模拟结果 28
  图2-3 电中性条件和高斯静电理论模拟结果 32
  图2-4 t=1d、7d、13d时净电荷数分布 34
  图2-5 t=1d、7d、13d时2Φ分布 34
  图2-6 试件尺寸示意图 35
  图2-7 电化学装置 35
  图2-8 试验取粉示意图 35
  图2-9 一维模型与试验结果对比 36
  图2-10 氯离子结合效应示意图 38
  图2-11 不同结合理论计算氯离子分布情况 39
  图2-12 未考虑氢氧化钙沉淀反应时OH–与Ca2+的浓度积 40
  图2-13 沉淀对模型模拟结果影响图 41
  图2-14 试件尺寸 42
  图2-15 电化学除氯后混凝土保护层总孔隙率 43
  图2-16 电化学除氯后混凝土保护层不同孔径孔隙率变化 43
  图2-17 不同孔隙率情况下混凝土中离子扩散系数 46
  图2-18 混凝土中不同位置孔隙率随时间变化 47
  图2-19 自由氯离子浓度和误差 49
  图2-20 不同活化能下相对扩散系数随温度变化曲线 50
  图2-21 不同活化能下结合效应影响系数随温度变化曲线 51
  图2-22 不同温度下电化学除氯7d后氯离子浓度分布图 51
  图2-23 除氯修复效率随温度变化图 52
  图2-24 模型验证 53
  图3-1 离子电迁移作用 59
  图3-2 双向电迁移技术基本原理 61
  图3-3 乙醇胺和胍的离子含量随溶液pH 的变化情况 64
  图3-4 有机缓蚀剂分子在金属表面上的吸附模型 66
  图3-5 稳态析氢电流密度测定流程图 73
  图3-6 不同电流下阴极极化电位随时间变化曲线 74
  图3-7 混凝土中钢筋动电位极化曲线 74
  图3-8 动电位极化曲线的导数曲线 74
  图3-9 动极化曲线及其导数曲线图 75
  图3-10 纳米粒子在混凝土孔隙溶液中的迁移机理 76
  图3-11 表层试样扫描电镜照片 77
  图3-12 对照组能谱图 78
  图3-13 纳米粒子电迁移组能谱图 78
  图3-14 对照组孔隙率 79
  图4-1 阴极保护过程的极化图 85
  图4-2 阴极保护过程的电位-pH 图 86
  图4-3 典型的阴极保护装置 87
  图4-4 阴极保护电流密度与钢筋附近混凝土氯化物含量之间的关系曲线 91
  图4-5 用微机遥测、遥控的钢筋混凝土阴极保护系统示意图 92
  图4-6 可埋入式MnO2/碱溶液半电池结构示意图 95
  图4-7 在钢筋骨架电位负值最大的位置安装零电位探头示意图 96
  图4-8 阴极防护系统组装简图 103
  图4-9 北航道桥北侧主塔、承台阴极防护系统分区示意 104
  图4-10 RECON控制系统 104
  图4-11 系统现场安装实景 105
  图5-1 电化学除氯原理 113
  图5-2 混凝土再碱化原理示意图 115
  图5-3 电化学沉积原理 117
  图5-4 双向电迁移技术基本原理 119
  图5-5 墩身混凝土锈胀开裂 121
  图5-6 双向电迁移的作业现场 122
  图5-7 现场墩身氯离子含量分布图 124
  图5-8 双向电迁移效果评价 125
  图5-9 2005年拱脚构件内部氯离子含量检测结果 126
  图5-10 电化学处理位置示意图 127
  图5-11 电化学除氯与再碱化的现场处理 128
  图5-12 各个位置测点氯离子含量检测结果 129
  图5-13 各测点碳化深度测试结果 130
  图6-1 模拟液中钢筋的阳极极化曲线 137
  图6-2 钢筋的点蚀电位随氯离子浓度的变化 138
  图6-3 钢筋的点蚀电位随阻锈剂浓度的变化 139
  图6-4 试件尺寸示意图 139
  图6-5 试件在经过双向电迁移和电化学除氯作用后保护层中离子浓度分布/比值 141
  图6-6 不同电流密度作用下双向电迁移后试件保护层中离子浓度分布/比值 142
  图6-7 双向电迁移处理后保护层混凝土总孔隙率 144
  图6-8 双向电迁移后保护层混凝土孔隙分布情况 144
  图6-9 电化学除氯后保护层混凝土孔隙分布情况 145
  图6-10 NT组和TN组中阻锈剂T 沿深度的分布 147
  图6-11 T组中阻锈剂T沿深度的分布及三组结果对比 147
  图6-12 通电处理后各组状况 148
  图6-13 荷载-滑移曲线 149
  图6-14 试验梁设计示意图 150
  图6-15 电化学修复示意图 151
  图6-16 钻孔取粉部位 152
  图6-17 不同取样位置氯离子分布 152
  图6-18 混凝土梁残余氯离子分布模拟结果 153
  图6-19 不同通电参数下双向电迁移后氯离子分布 154
  图6-20 双向电迁移和电化学除氯处理后氯离子分布对比 155
  图6-21 试验梁动电位极化曲线 156
  图6-22 湿循环过程中试块中钢筋腐蚀电流变化 158
  图6-23 干湿循环前后试块中氯离子含量分布情况 160
  图6-24 湿循环后试块中钢筋锈蚀情况对比图 161
  图6-25 干湿循环后试块中钢筋锈蚀情况综合图 161
  图6-26 干湿循环前后试块中阻锈剂含量分布情况 162
  图6-27 未脱钝组不同双向电迁移修复时间后的弱极化曲线 164
  图6-28 脱钝组不同双向电迁移修复时间后的弱极化曲线 164
  图6-29 未脱钝组(W组)各循环弱极化曲线 165
  图6-30 脱钝组(T组)各循环弱极化曲线 166
  图6-31 未脱钝组(W组)40次干湿循环后钢筋直观图 167
  图6-32 脱钝组(T组)40次干湿循环后钢筋直观图 167
  图6-33 电化学除氯后混凝土试件极化曲线 169
  图6-34 双向电迁移后混凝土试件极化曲线 169
  图6-35 L1组各干湿循环阶段极化曲线 171
  图6-36 X1组各干湿循环阶段极化曲线 171
  图6-37 L2组各干湿循环阶段极化曲线 172
  图6-38 X2组各干湿循环阶段极化曲线 172
  图6-39 L3组各干湿循环阶段极化曲线 173
  图6-40 X3组各干湿循环阶段极化曲线 173
  图6-41 各组40次干湿循环后钢筋直观图 173
  图6-42 各组40次干湿循环后钢筋锈蚀率 173
  图6-43 裂缝修复试件尺寸 175
  图6-44 荷载开裂试件钢筋极化曲线 176
  图6-45 HZ组试件表面裂缝宽度随加速时间变化 177
  图6-46 HZ组试件混凝土表面裂缝 178
  图6-47 HZ组试件加速劣化78h后表面裂缝宽度 179
  图6-48 锈胀开裂试件钢筋极化曲线 180
  图6-49 XZ组试件表面裂缝宽度随加速时间变化 181
  图6-50 XZ组试件混凝土表面裂缝 182
  图6-51 XZ组试件加速劣化78h后表面裂缝宽度 183
  图7-1 吸附试验 188
  图7-2 三乙烯四胺阻锈剂吸附等温线 188
  图7-3 咪唑啉阻锈剂吸附等温线 189
  图7-4 不同电解液情况下的钢筋周围气泡情况 190
  图7-5 不同浓度三乙烯四胺阻锈剂溶液中的动电位极化曲线及其一阶导数曲线 192
  图7-6 受力钢筋在各浓度三乙烯四胺阻锈剂溶液中动电位极化曲线汇总 193
  图7-7 受力钢筋临界析氢电流密度和三乙烯四胺阻锈剂浓度关系拟合图 193
  图7-8 受力钢筋完全析氢电流密度和三乙烯四胺阻锈剂浓度关系拟合图 194
  图7-9 修复前后氯离子浓度沿保护层深度分布图 195
  图7-10 修复后TETA阻锈剂浓度沿保护层深度分布图 195
  图7-11 各工况下钢筋表面氯离子含量图 196
  图7-12 各工况下钢筋表面除氯效率图 196
  图7-13 各工况下钢筋表面阻锈剂含量图 197
  图7-14 各工况下钢筋表面阻锈剂/氯离子 197
  图7-15 不同通电时间下受力钢筋试件的应力-应变曲线 198
  图7-16 不同通电时间下受力钢筋试件的弹性阶段与屈服平台曲线 198
  图7-17 不同通电时间下受力钢筋平均抗拉强度指标 199
  图7-18 受力钢筋断裂能比随通电时间变化图 199
  图7-19 不同电流密度下受力钢筋试件的应力-应变曲线 200
  图7-20 不同电流密度下受力钢筋试件的弹性阶段与屈服平台曲线 200
  图7-21 不同电流密度下受力钢筋平均抗拉强度指标 200
  图7-22 受力钢筋断裂能比随电流密度变化图 201
  图7-23 不同电解液修复的受力钢筋试件的应力-应变曲线 202
  图7-24 不同电解液修复的受力钢筋试件的弹性阶段与屈服平台曲线 202
  图7-25 不同电解液修复的受力钢筋平均抗拉强度指标 202
  图7-26 不同电解液对受力钢筋断裂能比的影响 203
  图7-27 混凝土应变片布置图 204
  图7-28 试验梁加载现场图 205
  图7-29 试验梁裂缝分布 205
  图7-30 纵筋荷载-应变曲线 206
  图7-31 梁跨中正截面应变 207
  图7-32 荷载-挠度曲线 208
  图7-33 不同通电量下的u与Z 209
  图7-34 试验梁破坏形态 211
  图7-35 试验梁疲劳试验裂缝分布 212
  图7-36 混凝土应变-荷载曲线 213
  图7-37 混凝土应变发展曲线 214
  图7-38 挠度-循环次数曲线 215
  图7-39 疲劳损伤发展曲线 218
  图7-40 q值与电流密度i的关系 219
  图7-41 传感器实物图 220
  图7-42 第一个循环浸泡结束后各监测点阳极极化曲线 221
  图7-43 第一个循环风干结束后各监测点阳极极化曲线 222
  图7-44 各监测点阳极极化电流变化 223
  图7-45 各监测点宏电流变化 223
  图7-46 传感器结构设计示意图 225
  图7-47 传感器详图 225
  图7-48 钢筋腐蚀电位变化(13个循环) 226
  图7-49 阳极极化电流变化(13个循环) 227
  图7-50 4#测点第1、第8个循环的Nyquist 曲线 227
  图7-51 1#、3#测点腐蚀电流预测 228
  图7-52 电流密度与氯离子浓度的关系 228
  图7-53 1#、3#测点氯离子积累过程 229
  图7-54 试块破型 229
  图7-55 锈胀开裂光纤监测传感器设计图 231
  图7-56 混凝土内压加载模拟钢筋锈蚀原理 231
  图7-57 开裂前、后试件光纤应变曲线 233
  图7-58 内压加载模拟试验的全过程应变曲线 233
  图7-59 试件中某条裂缝的开展过程 234
  图7-60 光纤应变和裂缝间对应关系曲线 234
  图7-61 锈胀裂缝最终分布图 235
  图7-62 整个加速锈蚀过程光纤测试应变 235
  图7-63 初始锈胀开裂时刻判定曲线 236
  图7-64 D-1光纤监测环应变数据及裂缝宽度估算值 236
  图7-65 D-2光纤监测环应变数据及裂缝宽度估算值 237
  图7-66 试验装置实物图 239
  图7-67 钢筋阳极极化曲线 240
  图7-68 施加电压前的Nyquist曲线 240
  图7-69 移除电源后钢筋电位变化(570mV) 240
  图7-70 移除电源后钢筋电位变化(800mV) 241
  图7-71 移除电源后钢筋电位变化(1.2V) 241
  图7-72 移除电源前后的Nyquist图 242
  图7-73 试块在经历第7个循环后的Nyquist图(氯盐侵蚀) 242
  图7-74 不同极化电位下的Nyquist曲线 243
  图7-75 极化电位与1/Rp的关系 244
  图7-76 持续通电时钢筋电位变化图 245
  图7-77 移除电源后钢筋电位变化图 245
  图7-78 钢筋脱钝后的Nyquist图 245
  图7-79 实测半电位随时间的变化规律 247
  图7-80 实测极化电流随时间的变化 247
  图7-81 氯离子阈值随钢筋半电位变化规律 249
  图7-82 实测半电位随时间的变化规律(钢筋脱钝) 251
  图7-83 实测极化电流随时间的变化规律(钢筋脱钝) 251
  图7-84 不同钢筋直径下的极化电流 252
  图7-85 钝化不同钢筋直径下的临界阳极极化电流密度 253
  图7-86 腐蚀电流与极化电流的关系 254
  图8-1 钢丝冷拉前后组织朝向的纵断面显示 260
  图8-2 预应力混凝土电化学修复试验布置 262
  图8-3 不同电化学除氯处理时间后预应力筋应力-应变曲线 263
  图8-4 不同电化学除氯处理时间后预应力筋弹性阶段至屈服阶段曲线 264
  图8-5 不同双向电迁移处理时间后预应力筋应力-应变曲线 265
  图8-6 不同双向电迁移处理时间预应力筋弹性阶段至屈服阶段曲线 266
  图8-7 不同通电时间参数下预应力筋断裂能比 267
  图8-8 不同电流密度电化学除氯后预应力筋应力-应变曲线 268
  图8-9 不同电流密度电化学除氯后预应力筋弹性阶段至屈服阶段曲线 268
  图8-10 不同电流密度双向电迁移处理后预应力筋应力-应变曲线图 269
  图8-11 不同电流密度双向电迁移处理后预应力筋弹性阶段至屈服阶段曲线 270
  图8-12 不同电流密度双向电迁移处理后预应力筋断裂能比 271
  图8-13 不同电解质溶液参数下预应力筋应力-应变曲线图 272
  图8-14 不同电解质溶液参数下预应力筋弹性阶段至屈服阶段曲线 273
  图8-15 不同电解质溶液参数下预应力筋的断裂能比 274
  图8-16 不同保护层厚度下预应力筋的应力-应变曲线 275
  图8-17 不同保护层厚度下预应力筋的弹性阶段至屈服阶段曲线 276
  图8-18 不同保护层厚度下预应力筋的断裂能比 277
  图8-19 预应力筋表面阻锈剂含量 277
  图9-1 双向电迁移现场布置图 285
  图9-2 混凝土内不同深度处氯离子浓度 287
  图9-3 耐久性养护查询图 289
  图9-4 初始氯离子浓度测试结果 290
  图9-5 现场布置示意图 291
  图9-6 现场实施过程 292
  图9-7 7-4号电解池氯离子跟踪检测结果 292
  图9-8 现场调研 293
  图9-9 氯离子分布图 294
  图9-10 检测区域划分 295
  图9-11 钢筋锈蚀现场检测图 295
  图9-12 边柱腐蚀电位分布图 296
  图9-13 实施过程流程图 296
  图9-14 钢筋探测 297
  图9-15 基础柱电迁移装置的制作 298
  图9-16 电迁移修复前后氯离子含量对比 299
  图9-17 电迁移修复后氯离子浓度分布 299
  图9-18 电迁移修复后边柱腐蚀电位分布图 300
  图9-19 构件的氯离子含量 302
  图9-20 双向电迁移室内试安装 303
  图9-21 自动喷淋系统 303
  图9-22 太阳能供电系统 303
  图9-23 远程控制系统 304
  图9-24 现场安装过程 304
  图9-25 室内梁残余氯离子含量 305
  图9-26 室内梁电渗前后氯离子含量对比 305