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| 內容簡介： |
本书揭示环境作用和混凝土内部微环境响应之间的映射，确定混凝土结构室内模拟环境试验参数取值理论依据，提出基于混凝土内部微环境响应相似的混凝土结构耐久性室内模拟环境试验方法；推导出双重环境下混凝土结构耐久性时间相似准则，并基于现场第三方参照物推定了双重环境下混凝土结构耐久性时间相似率。此外，本书还介绍了有关开展室内模拟环境试验方法和耐久性时间相似性理论在混凝土结构工程耐久性等级评定与使用寿命预测方面的工程应用。
本书可供高等院校土木工程专业的师生，以及从事相关专业的科研、设计、施工和监理人员学习和参考。
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| 目錄：
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前言
第1章 绪论 1
1.1 混凝土结构耐久性时间相似理论内涵 1
1.1.1 混凝土结构耐久性时间相似理论 2
1.1.2 混凝土结构耐久性试验方法 4
1.2 混凝土结构耐久性时间相似理论研究现状与发展 5
1.3 本书基本思路与主要研究内容 7
1.3.1 基本思路 7
1.3.2 主要研究内容 8
参考文献 9
第2章 自然环境因素作用及温度和湿度作用谱 12
2.1 概述 12
2.2 自然环境因素作用 12
2.2.1 自然环境的主要环境因素统计分析 12
2.2.2 耐久性环境区划 14
2.3 自然环境温度和湿度作用谱 17
2.3.1 自然环境温度作用谱 17
2.3.2 自然环境湿度作用谱 24
2.4 小结 35
参考文献 35
第3章 混凝土内部微环境响应 36
3.1 概述 36
3.2 混凝土表层组成和微观结构特性 37
3.2.1 混凝土表层内粗集料级配的分形维数 37
3.2.2 混凝土表层内浆体、孔浆比和粗集料分布 44
3.3 混凝土内温度响应及响应谱 47
3.3.1 自然环境下混凝土内部微环境温度响应及响应谱 47
3.3.2 室内模拟环境下混凝土内部微环境温度响应及响应谱 63
3.4 混凝土内湿度响应及响应谱 71
3.4.1 自然环境下混凝土内部微环境湿度响应及响应谱 71
3.4.2 室内模拟环境下混凝土内部微环境湿度响应 81
3.5 混凝土内部水分传输及其分布 92
3.5.1 混凝土内部水平方向上水分传输和分布 92
3.5.2 混凝土内部垂直方向上水分传输和分布 111
3.6 小结 121
参考文献 122
第4章 一般大气环境中混凝土结构耐久性时间相似关系 127
4.1 概述 127
4.2 混凝土碳化机理与碳化深度预测模型 127
4.2.1 混凝土碳化机理 127
4.2.2 混凝土内二氧化碳传输和浓度分布 128
4.2.3 混凝土碳化深度预测模型 130
4.3 混凝土碳化室内模拟环境试验方法 137
4.3.1 室内模拟环境试验参数 137
4.3.2 室内模拟环境试验制度 149
4.4 自然环境和室内模拟环境下混凝土碳化的时间相似关系 150
4.4.1 混凝土内部二氧化碳传输及其扩散系数 150
4.4.2 混凝土碳化深度判定和产物分布 153
4.4.3 混凝土碳化深度的时间相似关系 158
4.4.4 一般大气环境中混凝土结构耐久性评定和使用寿命预测 163
4.5 小结 166
参考文献 166
第5章 氯盐环境中混凝土结构耐久性时间相似关系 169
5.1 概述 169
5.2 混凝土氯离子侵蚀机理与侵蚀模型 170
5.2.1 混凝土表层内氯离子对流区深度预测 171
5.2.2 混凝土表层氯离子含量 174
5.3 混凝土氯盐侵蚀室内模拟环境试验方法 179
5.3.1 室内模拟环境试验参数 179
5.3.2 室内模拟环境试验制度 185
5.4 自然和室内模拟环境下混凝土氯盐侵蚀的时间相似关系 188
5.4.1 混凝土内部氯离子表观扩散系数 188
5.4.2 混凝土内部氯离子含量分布 189
5.4.3 混凝土内部氯离子侵蚀时间相似关系模型 195
5.4.4 氯盐环境中混凝土结构耐久性等级评定和使用寿命预测 206
5.5 小结 208
参考文献 208
第6章 硫酸盐环境中混凝土结构耐久性时间相似关系 210
6.1 概述 210
6.2 混凝土硫酸盐侵蚀机理 211
6.2.1 混凝土硫酸盐侵蚀化学热力学分析 211
6.2.2 混凝土硫酸盐侵蚀化学动力学分析 228
6.2.3 硫酸盐侵蚀混凝土静态力学性能研究 233
6.2.4 硫酸盐侵蚀混凝土动态力学性能研究 244
6.3 混凝土硫酸盐侵蚀室内模拟环境试验方法 253
6.3.1 室内模拟环境试验参数 253
6.3.2 室内模拟环境试验制度 271
6.4 自然和室内模拟环境下混凝土结构硫酸盐侵蚀时间相似关系 275
6.4.1 混凝土内硫酸根离子扩散系数 275
6.4.2 混凝土内硫酸根离子含量分布 275
6.4.3 混凝土内硫酸盐侵蚀时间相似关系模型 276
6.4.4 硫酸盐环境中混凝土结构耐久性评定和使用寿命预测 280
6.5 小结 282
参考文献 283
第7章 工程应用 287
7.1 概述 287
7.2 混凝土结构耐久性时间相似率推定 288
7.2.1 一般大气环境 288
7.2.2 氯盐侵蚀环境 290
7.2.3 硫酸盐侵蚀环境 308
7.3 混凝土结构耐久性等级评定和使用寿命预测 310
7.3.1 一般大气环境 311
7.3.2 氯盐侵蚀环境 313
7.3.3 硫酸盐侵蚀环境 317
7.4 小结 318
参考文献 319
附表 320
名词索引 325
后记 326
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| 內容試閱：
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混凝土结构广泛应用于工业与民用建筑、桥梁、隧道、港口及水利等工程中。然而，服役过程中混凝土结构长期遭受外部环境侵蚀作用导致其耐久性逐渐劣化。混凝土结构耐久性的影响因素繁多且作用机理复杂，如何精准地评估混凝土结构耐久性是当前土木工程领域研究的焦点之一。室内模拟环境试验方法具有结果真实、相关性强和加速率可控等优点，是开展混凝土结构耐久性研究的有效途径。试验过程中，通常面临的困惑是：室内模拟环境试验一年的混凝土结构耐久性劣化程度相当于自然环境中的多少年。这就是自然环境和室内模拟环境试验条件下混凝土结构耐久性时间相似性问题。目前，国内外在混凝土结构耐久性时间相似理论、相似准则和相似关系等方面尚未进行深入研究，相关研究的系统性和理论依据不足。同时，有关自然环境和室内模拟环境试验条件下混凝土结构耐久性时间相似理论方面的研究较少。因此，开展混凝土结构耐久性时间相似理论研究可为混凝土结构耐久性时间相似率推定提供科学依据，并满足混凝土结构耐久性精准评估的迫切需求，具有重要的工程现实意义。
本书从自然环境因素作用和混凝土内部微环境因素响应角度，系统地讨论混凝土结构耐久性劣化机理、混凝土结构耐久性室内模拟环境试验方法及其耐久性时间相似理论，并开展典型侵蚀环境中混凝土结构耐久性时间相似理论的工程应用。全书可分为四个部分。
1）部分是第1章，主要阐述混凝土结构耐久性时间相似理论的内涵、研究现状与发展，以及本书基本思路与主要研究内容。
2）第二部分包括第2章和第3章。第2章介绍自然环境因素作用和混凝土结构耐久性环境区划，建立分段式的自然环境温度和湿度作用谱。第3章研究混凝土表层的组成和微观结构等特征，明确混凝土内部微环境的提出对混凝土耐久性研究的意义；揭示混凝土内部微环境因素响应的周期波动、相位迟滞和峰值衰减机理；创建分段式的混凝土内部微环境因素响应谱模型；此外，本章还深入探讨混凝土内部水平和垂直方向上的水分传输及其分布特征。
3）第三部分由第4章、第5章和第6章组成，主要研究环境因素（温度、湿度、侵蚀介质、循环周期等）对一般大气、氯盐和硫酸盐环境中混凝土结构耐久性劣化机理与退化特征的影响，提出基于混凝土内部微环境响应相似的混凝土结构耐久性室内模拟环境试验方法；通过推导混凝土结构耐久性劣化时间相似准则，构筑混凝土结构耐久性时间相似关系，并提出侵蚀环境中的混凝土结构工程耐久性评估方法。
4）第四部分为第7章，介绍混凝土结构耐久性时间相似理论的工程应用。以一般大气、氯盐和硫酸盐环境中的混凝土结构工程为例，推定自然环境和室内模拟环境试验中的混凝土结构耐久性时间相似率，并开展典型环境中的混凝土结构工程耐久性等级评定和使用寿命预测。
本书可为一般大气、氯盐和硫酸盐环境中的混凝土结构耐久性研究提供室内模拟环境试验方法，并为自然环境和室内模拟环境试验中的混凝土结构耐久性时间相似率推定提供算法，从而解决“室内模拟环境试验一年的混凝土结构耐久性劣化程度相当于自然环境中多少年的混凝土结构耐久性劣化程度”这一科学难题。此外，本书还可为典型侵蚀环境中的混凝土结构耐久性等级评定和使用寿命预测提供求解途径。
本书研究工作得到国家自然科学基金高速铁路基础研究联合基金重点支持项目“高速铁路无砟轨道-桥梁结构体系经时行为研究”（项目编号：U1434204）与“高速铁路Ⅲ型板式无砟轨道-桥梁结构体系服役性能智能评定与预测理论研究”（项目编号：U1934217）、国家自然科学基金面上项目“干湿交替环境下混凝土硫酸盐侵蚀机理与耐久性评估”（项目编号：51778632）、国家自然科学基金青年基金项目“自然与人工模拟环境中环境-荷载耦合作用下混凝土结构氯盐侵蚀相似性研究”（项目编号：51408614）、原铁道部科技研究开发计划重大项目“高速铁路工程结构环境相似性及环境区划等基础问题研究”（项目编号：2010G018-E-2）、原铁道部科技研究开发计划重点项目“自然与人工模拟环境中混凝土结构硫酸盐侵蚀相似性研究”（项目编号：2014G010-A）和中国中铁股份有限公司科技研究开发计划项目“高速铁路无砟轨道-桥梁结构体系服役性能智能评定和性能提升关键技术研究”（项目编号：2020-重大专项-02）的支持。在长期的共同研究过程中，团队的陈颖、万毅、肖沐惕、贺鹏飞、郑志辉、卢广丰、李思扬、胡锦波等同学付出了辛勤努力并做出贡献。在本书出版之际，对他们的创造性劳动和辛勤付出表示由衷感谢。
鉴于混凝土结构耐久性问题复杂，所涉及专业和学科难题较多，在混凝土结构耐久性相关方面的认识尚有待进一步探索。由于作者水平有限，书中难免有不妥之处，谨请广大读者批评指正。
作 者
2020年12月
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