混凝土结构的环境作用

第1章　概述 1
1.1　环境作用及其影响 1
1.2　环境作用诱发的材料劣化 3
1.2.1　混凝土碳化 3
1.2.2　氯盐侵蚀 4
1.2.3　盐冻及冻融破坏 6
1.2.4　硫酸盐侵蚀 7
1.2.5　钢筋锈蚀 8
1.3　国内外环境作用的研究概况 9
1.3.1　环境分类及环境作用等级划分 9
1.3.2　环境区划及环境作用代表值 14
1.3.3　环境模拟技术 19
1.3.4　模拟环境作用与自然环境作用的相似性 25
1.4　本书的主要内容 26
参考文献 28
第2章　环境作用下混凝土结构典型病害 31
2.1　混凝土结构建筑的病害 31
2.1.1　长海医院第二医技楼（原上海市博物馆）病害调查 31
2.1.2　无锡某研究所水池厂房病害调查 33
2.1.3　混凝土结构建筑的病害特征分析 35
2.2　混凝土结构桥梁的病害 35
2.2.1　我国公路桥梁概况 35
2.2.2　天津市公路桥梁病害调查 37
2.2.3　厦门大桥病害调查 41
2.2.4　大连普兰店湾大桥病害调查 45
2.2.5　其他公路桥梁病害调查 46
2.2.6　混凝土结构桥梁病害特征分析 46
2.3　混凝土结构隧道的病害 50
2.3.1　我国隧道概况 50
2.3.2　浙江地区隧道病害调查 51
2.3.3　青岛嵩山隧道病害调查 56
2.3.4　上海黄浦江打浦路隧道病害调查 58
2.3.5　其他隧道病害调查 59
2.3.6　混凝土结构隧道病害特征分析 59
2.4　混凝土结构码头的病害 61
2.4.1　舟山中基柴油机制造有限公司码头病害调查 61
2.4.2　舟山某电厂码头病害调查 68
2.4.3　舟山某煤码头病害调查 72
2.4.4　混凝土结构码头病害特征分析 76
2.5　影响混凝土结构服役性能的主要环境作用 76
参考文献 77
第3章　我国环境作用基本数据 79
3.1　我国地理环境及气候概况 79
3.2　环境作用基本数据的获取方式 79
3.3　一般大气环境下的环境作用 80
3.3.1　大气温度 80
3.3.2　大气湿度 85
3.3.3　降水 87
3.3.4　风速、风向 88
3.3.5　太阳辐射 89
3.3.6　大气中的CO2 90
3.4　工业环境下的环境作用 92
3.4.1　工业环境的主要污染源 92
3.4.2　二氧化硫与酸雨 94
3.5　海洋环境下的环境作用 95
3.5.1　近海气温 95
3.5.2　近海海水水温 96
3.5.3　近海大气湿度 98
3.5.4　近海大气降水 99
3.5.5　日照 100
3.5.6　海水盐度 100
3.5.7　海水溶解氧 106
3.5.8　pH 108
3.5.9　潮汐和潮流 108
3.5.10　近海空气中的盐含量 109
3.6　环境作用特征分析 110
参考文献 111
第4章　混凝土结构的时间多尺度环境作用 113
4.1　时间多尺度环境作用 114
4.2　环境作用时间计算尺度的选取 115
4.2.1　时变环境作用下混凝土碳化深度的计算方法 115
4.2.2　时间计算尺度的选取 116
4.3　环境作用的时变规律 120
4.3.1　预测时变规律的Holt­Winters指数平滑模型 120
4.3.2　环境作用时变规律预测的计算实例 121
4.4　时变环境作用下混凝土碳化深度预测 125
参考文献 128
第5章　混凝土结构的空间多尺度环境作用 129
5.1　环境作用的空间特性 129
5.2　空间多尺度环境作用模型 130
5.2.1　现有空间环境作用模型 130
5.2.2　建议的空间多尺度环境作用模型 132
5.3　空间多尺度大气温度值 133
5.3.1　全局环境及地区环境尺度上的大气温度值 133
5.3.2　工程环境尺度上的大气温度值 133
5.3.3　工程环境尺度上环境作用的影响因素及其大气温度的修正 137
5.3.4　构件表面环境尺度上的温度值 140
5.3.5　构件内部环境尺度上的温度值 149
5.4　空间多尺度相对湿度值 153
5.4.1　全局环境及地区环境尺度上的相对湿度值 153
5.4.2　工程环境尺度上的相对湿度值 154
5.4.3　工程环境尺度上相对湿度值的修正 156
5.4.4　构件表面环境尺度上的相对湿度值 157
5.4.5　构件内部环境尺度上的相对湿度值 160
参考文献 163
第6章　混凝土结构环境作用的代表值及预测系统 165
6.1　环境作用的时空特性 165
6.2　考虑时空特性的环境作用代表值 167
6.3　环境作用代表值的计算实例 169
6.3.1　计算2009年地区环境尺度上的环境作用初始值EtR 169
6.3.2　计算工程环境尺度上的调整值ΔtE 175
6.3.3　计算2009年工程尺度上的环境作用值 178
6.3.4　计算结果验证 179
6.4　环境作用代表值在预测混凝土碳化深度发展中的应用实例 180
6.4.1　基本信息 180
6.4.2　时变环境作用 181
6.4.3　累积疲劳损伤 182
6.4.4　碳化深度预测 183
6.5　基于动态数据库的环境温湿度预测系统 183
6.5.1　系统需求分析 183
6.5.2　温湿度预测系统开发目标 184
6.5.3　温湿度预测系统开发平台 184
6.5.4　温湿度预测系统基础插件 184
6.5.5　环境温湿度的获取方式及预测方法 185
6.5.6　温湿度预测系统用户界面及功能介绍 185
6.5.7　环境温湿度数据的查询、预测与输出 187
参考文献 190
第7章　用于混凝土结构性能评定和结构设计的环境区划 191
7.1　环境区划方法 191
7.2　碳化环境区划 193
7.2.1　影响混凝土碳化的主要环境作用 193
7.2.2　用于碳化环境区划的环境作用分布图 193
7.2.3　混凝土碳化模型选取 193
7.2.4　混凝土碳化深度计算及环境区划 198
7.2.5　碳化环境区划等级调整 209
7.3　氯盐侵蚀区划 210
7.3.1　影响氯盐侵蚀的主要环境作用 210
7.3.2　环境作用代表值及环境作用分布图 211
7.3.3　改进的氯盐侵蚀预测模型 211
7.3.4　混凝土结构氯盐侵蚀环境区划 218
7.3.5　氯盐侵蚀区划等级调整 226
7.4　环境区划图的应用 230
参考文献 231
第8章　环境作用模拟 232
8.1　一般大气环境模拟 232
8.1.1　温度模拟 232
8.1.2　湿度模拟 234
8.1.3　太阳辐射模拟 236
8.1.4　淋雨（酸雨）模拟 239
8.1.5　CO2和O2气体环境模拟 243
8.1.6　环境箱内气流组织与风模拟 246
8.1.7　一般大气环境综合模拟设备 248
8.2　工业环境模拟 250
8.2.1　工业大气环境模拟 250
8.2.2　工业水环境模拟 250
8.3　海洋环境模拟 251
8.3.1　海水模拟 251
8.3.2　海水潮差区模拟 252
8.3.3　海水飞溅区模拟 260
8.3.4　海水全浸区和海泥区模拟 261
8.3.5　盐雾环境模拟 261
8.4　冻融和除冰盐环境模拟 276
8.4.1　冻融及盐冻环境模拟方法 276
8.4.2　混凝土冻融循环试验设备比较分析 278
8.4.3　混凝土内部温度循环制度 281
参考文献 283
第9章　盐冻及冻融循环下混凝土性能演化试验的相似性 286
9.1　混凝土盐冻破坏过程试验 286
9.1.1?盐冻试验方案 286
9.1.2?盐冻试验结果及分析 291
9.2?混凝土盐冻破坏机理 301
9.2.1　混凝土孔结构分析 302
9.2.2　混凝土饱水度分析 302
9.2.3?孔隙溶液冰结分析 304
9.2.4　盐冻中混凝土的孔隙压力计算 308
9.2.5　盐冻破坏的动态分析 315
9.3　冻融损伤混凝土的氯盐侵蚀机理 318
9.4　盐冻试验的相似性 319
9.4.1　室内外盐冻的差异 319
9.4.2?影响盐冻试验相似性的参数分析 319
9.4.3?室内外盐冻的相似性 324
参考文献 326
第10章　混凝土盐雾侵蚀加速试验的相似性 328
10.1　混凝土材料盐雾侵蚀加速试验方案 328
?10.1.1　试验设计 328
?10.1.2　试件预处理 328
?10.1.3　盐雾侵蚀加速试验过程 330
10.2　盐雾侵蚀试验结果分析及氯离子侵蚀模型 331
?10.2.1?时间对氯离子表观扩散系数的影响 331
?10.2.2　温度对氯离子表观扩散系数的影响 331
?10.2.3　应力水平对氯离子表观扩散系数的影响 334
?10.2.4　时间对表面氯离子含量的影响 336
?10.2.5　盐溶液浓度对表面氯离子含量的影响 337
?10.2.6　温度对表面氯离子含量的影响 338
?10.2.7　考虑环境和荷载作用的氯离子侵蚀模型 339
10.3　盐雾侵蚀加速试验的相似性 340
?10.3.1　氯离子侵蚀相似性指标 340
?10.3.2　加速试验下温度与盐溶液浓度的加速效应 340
?10.3.3　加速试验与自然环境下的相似性 347
参考文献 349
第11章　海水潮汐区混凝土氯盐侵蚀加速试验的相似性 350
11.1　不同湿润时间比例下氯离子传输规律试验研究 350
?11.1.1　混凝土材料与试件 350
?11.1.2　孔隙特征测试及结果 351
?11.1.3?氯离子含量测试及结果 352
?11.1.4　潮汐区混凝土中氯离子的传输机理 357
?11.1.5?浅层混凝土氯离子含量变化规律 358
?11.1.6　纯扩散区表面氯离子含量变化规律 359
?11.1.7　纯扩散区氯离子表观扩散系数变化规律 360
11.2　混凝土中毛细压力­饱和度关系模型 362
?11.2.1?混凝土孔隙水分平衡关系 363
?11.2.2?吸湿过程中毛细压力与饱和度关系 364
?11.2.3?排湿过程中毛细压力与饱和度关系 366
11.3　非饱和混凝土中的水分传输 371
?11.3.1?非饱和混凝土中的水分传输方程 371
?11.3.2?温度对黏度系数的影响 374
?11.3.3?温度对混凝土中水的渗透性的影响 375
?11.3.4?水分在非饱和混凝土中的传输模型 376
?11.3.5?水分在非饱和混凝土中传输模型的验证 377
11.4?潮汐区非饱和混凝土氯离子传输理论模型和数值求解 379
?11.4.1?潮汐区非饱和混凝土氯离子传输模型 380
?11.4.2　初始与边界条件 387
?11.4.3?氯离子传输模型的求解 387
11.5?氯离子传输模型的试验验证 389
?11.5.1　计算结果与初始非饱和的混凝土试验结果比较 389
?11.5.2?计算结果与初始饱和度1.0混凝土试验结果比较 392
11.6?潮汐区氯盐侵蚀加速试验的相似性 393
?11.6.1?氯盐浓度加速效应 393
?11.6.2　全日潮环境下氯盐浓度加速效应 393
?11.6.3　半日潮环境下NaCl溶液浓度加速效应 397
?11.6.4　相对湿度的加速效应 402
?11.6.5　湿润时间比例的加速效应 403
?11.6.6?干湿循环周期的加速效应 405
参考文献 406