混凝土材料和结构的劣化与修复(蒋正武)

《混凝土材料和结构的劣化与修复》根据教育部高等学校材料类专业教学指导委员会规划教材2022年度建设项目任务要求编写。全书除绪论外，共分为8章，内容涵盖混凝土材料与结构的劣化机理和修复技术，具体包括：混凝土材料的劣化、混凝土结构的劣化、混凝土修复原理与修复材料、混凝土非结构性裂缝修复、混凝土结构加固、混凝土结构修复与防护、混凝土自修复以及混凝土结构修复体系性能评估。教材内容体现了学科的前沿性与时代性，融入了材料领域科研的最新成果，展示了最新的学术理论和技术发展水平，反映了行业的新知识和新成果。 本书不仅适合作为高等院校材料科学与工程、土木工程、水利工程、交通工程等专业的本科生和研究生教材，也可作为工程技术人员的参考用书。

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第1章 绪论 1.1概述 001 1.2混凝土材料的组成、微结构与性能 002 1.2.1混凝土材料组成与微结构 002 1.2.2混凝土性能 002 1.2.3混凝土结构 004 1.3典型混凝土的工程应用 006 1.3.1高强混凝土工程应用 007 1.3.2高性能混凝土工程应用 007 1.3.3自密实混凝土工程应用 009 1.4混凝土材料与结构耐久性现状 010 1.5混凝土材料与结构修复方法论 013 1.5.1整体方法论 013 1.5.2基于整体方法论的混凝土修复 013 思考题 016 参考文献 017 第2章 混凝土材料的劣化 2.1混凝土的主要服役环境类型 018 2.2混凝土冻融劣化 019 2.2.1冻融作用机理 019 2.2.2除冰盐对冻融作用的影响 020 2.2.3混凝土抗冻性主要影响因素 021 2.2.4混凝土抗冻性的防护措施 022 2.3混凝土碳化 022 2.3.1碳化机理 022 2.3.2碳化的影响因素 023 2.3.3混凝土的碳化规律 024 2.4混凝土的化学腐蚀 025 2.4.1硫酸盐侵蚀 025 2.4.2海水侵蚀 027 2.4.3酸侵蚀 028 2.4.4淡水溶出性侵蚀 029 2.5混凝土碱-骨料反应 030 2.5.1碱-骨料反应机理 030 2.5.2碱-骨料反应条件和破坏特征 031 2.5.3碱-骨料反应的预防措施 032 2.6混凝土收缩开裂 033 2.6.1混凝土收缩的类型 033 2.6.2混凝土干燥收缩机理 034 2.6.3混凝土收缩开裂的控制措施 035 2.7混凝土磨损 036 2.7.1磨损的定义 036 2.7.2混凝土磨损的基本形式和机理 037 2.7.3混凝土耐磨性主要影响因素 039 2.7.4混凝土耐磨性的改善措施 039 2.8混凝土冲蚀 040 2.8.1冲蚀的定义 040 2.8.2冲蚀破坏机理 040 2.8.3冲蚀的影响因素 042 2.8.4混凝土抗冲蚀性能的改善措施 042 2.9混凝土热损伤 043 2.9.1混凝土热损伤机理 043 2.9.2混凝土热损伤主要影响因素 043 2.9.3混凝土热损伤的控制措施 045 2.10混凝土微生物腐蚀 046 2.10.1微生物对混凝土的腐蚀机理 046 2.10.2混凝土微生物腐蚀的防治措施 048 思考题 049 参考文献 049 第3章 混凝土结构的劣化 3.1混凝土结构的早期开裂损伤 051 3.1.1早期热变形开裂 051 3.1.2早期收缩变形开裂 052 3.1.3提高混凝土早期抗拉强度的设计方法 054 3.2环境因素引起的钢筋混凝土结构腐蚀与劣化 054 3.2.1钢筋锈蚀原理 055 3.2.2混凝土中物质传输机理 056 3.2.3混凝土碳化诱导的钢筋腐蚀 058 3.2.4氯离子诱导的钢筋腐蚀 059 3.2.5钢筋腐蚀速率 062 3.2.6钢筋腐蚀的防护措施 066 3.2.7高温引起的混凝土劣化 067 3.3混凝土结构的长期服役疲劳损伤 070 3.3.1混凝土疲劳损伤宏观性能演变规律 070 3.3.2疲劳-环境耦合作用下混凝土结构损伤 073 3.3.3混凝土疲劳裂缝扩展行为 075 3.4混凝土结构耐久性的评估与预测 077 3.4.1混凝土耐久性评估与预测方法 078 3.4.2典型预测模型 080 思考题 086 参考文献 087 第4章 混凝土修复原理与修复材料 4.1混凝土修复原理 089 4.1.1混凝土修复的内涵 089 4.1.2修复体系的相容性 090 4.1.3混凝土结构修复设计 093 4.2功能修复材料 094 4.2.1水泥基快速修复混凝土 094 4.2.2聚合物基修复材料 096 4.2.3收缩补偿混凝土 099 4.2.4自密实混凝土 099 4.2.5水下抗分散混凝土 100 4.2.6超高性能混凝土 100 4.3灌浆类修复材料 100 4.3.1水泥基灌浆材料 101 4.3.2化学灌浆材料 103 4.3.3环氧树脂灌浆材料 106 4.3.4新型复合化灌浆材料 106 4.4渗透密封类修复材料 107 4.4.1水泥基渗透结晶型修复材料 107 4.4.2液体渗透结晶型修复材料 108 4.4.3嵌缝密封材料 108 4.4.4接缝密封材料 110 4.5表面防护类修复材料 112 4.5.1表面密封防护材料 112 4.5.2硅烷防护材料 114 4.6纤维增强类修复材料 115 4.6.1纤维技术性能 115 4.6.2纤维增强混凝土 117 4.6.3纤维增强聚合物基复合材料 118 思考题 119 参考文献 119 第5章 混凝土非结构性裂缝修复 5.1混凝土非结构性裂缝修复技术的选择 120 5.1.1混凝土开裂机理的识别 120 5.1.2混凝土开裂机理的鉴别步骤 121 5.1.3裂缝修复方法的选择 123 5.2混凝土裂缝修复技术 123 5.2.1表面涂覆法 123 5.2.2开槽密封法 124 5.2.3钻孔嵌塞法 124 5.2.4弹性密封法 125 5.2.5灌浆技术 125 5.2.6干填塞法 130 5.2.7裂缝阻隔法 130 5.2.8聚合物浸渍法 130 5.2.9迭合面层法 131 5.2.10自动愈合法 131 5.2.11水泥基渗透结晶涂覆法 131 5.2.12电化学沉积修复法 131 5.2.13钢筋锈蚀修复技术 131 5.3混凝土裂缝修复前的预处理技术 133 5.3.1混凝土清除技术 133 5.3.2混凝土表面处理技术 136 5.3.3混凝土表面缺陷处理 137 思考题 138 参考文献 139 第6章 混凝土结构加固 6.1混凝土结构加固原理 140 6.1.1混凝土加固结构的受力特征 140 6.1.2新旧混凝土的黏结抗剪强度 140 6.1.3混凝土加固结构的计算假定 141 6.2直接加固方法 142 6.2.1增大截面加固法 142 6.2.2置换混凝土加固法 144 6.2.3外包型钢加固法 145 6.2.4复合截面加固法 146 6.2.5绕丝加固法 148 6.3间接加固方法 149 6.3.1体外预应力加固法 149 6.3.2增设支点加固法 150 思考题 152 参考文献 152 第7章 混凝土结构修复与防护 7.1混凝土结构电化学修复技术 153 7.1.1电化学修复技术的基本原理 154 7.1.2电化学修复应用技术条件 156 7.1.3电化学脱氯技术 158 7.1.4电化学再碱化技术 160 7.1.5电化学沉积技术 161 7.1.6电化学修复技术的优点和局限性 163 7.2混凝土结构电化学防护技术 164 7.2.1阴极保护原理、分类与特点 164 7.2.2牺牲阳极型阴极保护技术 166 7.2.3外加电流型阴极保护技术 168 7.2.4双向电渗保护技术 170 7.3混凝土结构中钢筋锈蚀防护技术 172 7.3.1混凝土组成结构调控 172 7.3.2混凝土结构附加防护技术 173 7.3.3阻锈剂防护技术 174 7.3.4环氧树脂涂覆防蚀技术 183 7.3.5钢筋镀锌防蚀技术 183 7.3.6不锈钢钢筋 184 7.4混凝土结构表面防护技术 185 7.4.1表面成膜 层型涂料 186 7.4.2孔隙封闭型涂料 190 7.4.3疏水浸渍处理 191 思考题 193 参考文献 194 第8章 混凝土自修复 8.1混凝土自修复机制与设计方法 196 8.1.1混凝土自修复的类型 196 8.1.2混凝土自修复设计方法 200 8.2矿物混凝土自修复技术 201 8.2.1基于矿物的混凝土自修复技术 201 8.2.2基于矿物的混凝土自修复机理与材料设计 201 8.2.3自修复效果评估 204 8.2.4自修复产物表征 207 8.3微生物混凝土自修复材料与技术 208 8.3.1概述 209 8.3.2微生物矿化沉积机制 210 8.3.3载体及固载方法 212 8.3.4微生物自修复混凝土多维表征 214 8.4微胶囊混凝土裂缝自修复材料与技术 217 8.4.1微胶囊的设计、制备与表征 218 8.4.2微胶囊混凝土自修复材料裂缝修复机理 219 8.4.3微胶囊混凝土裂缝自修复过程与修复效果 220 8.4.4微胶囊裂缝自修复混凝土性能表征与分析 224 8.5混凝土腐蚀自免疫技术 226 8.5.1腐蚀自免疫体系材料设计 227 8.5.2自修复微胶囊囊芯释放机制 228 8.5.3混凝土腐蚀自免疫机制 228 8.5.4混凝土腐蚀自免疫过程 229 8.6其他混凝土自修复技术 232 8.6.1混凝土本征自修复技术 232 8.6.2混凝土渗透结晶自修复技术 233 8.6.3基于超吸水聚合物的自修复混凝土技术 234 8.6.4形状记忆合金自修复混凝土技术 235 8.6.5中空管式自修复混凝土技术 235 思考题 237 参考文献 238 第9章 混凝土结构修复体系性能评估 9.1基本原则 240 9.2主要评估内容 241 9.3评估方法 241 9.3.1外观质量 241 9.3.2均质性 242 9.3.3结合面黏结性能 245 9.3.4电化学性能 246 9.3.5内部空隙、裂缝和蜂窝 247 9.3.6混凝土保护层厚度 249 9.3.7内部组成与微结构 249 9.3.8抗压强度 249 9.3.9耐久性 250 思考题 251 参考文献 251