第1章緒論001

1.1氯離子引起的鋼筋鏽蝕002

1.2水泥基材料中氯離子的傳輸005

1.3氯離子和水泥水化產物的相互作用008

1.4本書結構010

參考文獻011



第2章氯離子在水泥基材料中的傳輸機理017

2.1引言018

2.2氯離子在水泥基材料中的傳輸019

2.2.1電遷移022

2.2.2擴散024

2.2.3對流026

2.2.4熱傳遞027

2.2.5毛細效應027

2.2.6耦合效應028

2.3總結030

參考文獻030



第3章氯離子與水泥水化產物之間的物理化學反應032

3.1引言033

3.2Friedel鹽的形成034

3.2.1氯離子與鋁相反應034

3.2.2氯離子與AFm相反應036

3.3Friedel鹽的穩定性039

3.4氯離子物理吸附042

3.4.1C—S—H凝膠氯離子吸附042

3.4.2AFt相氯離子吸附043

3.5氯離子濃聚現像044

3.5.1水泥基材料雙電層的形成047

3.5.2Zeta電位050

3.5.3雙電層氯離子分布055

3.5.4孔隙溶液壓濾過程雙電層變化057

3.6氯離子與其他化合物結合062

3.7總結064

參考文獻065



第4章氯離子結合及其對水泥基材料性能的影響071

4.1引言072

4.2水泥基材料氯離子結合的影響因素072

4.2.1氯離子濃度074

4.2.2水泥化學組分074

4.2.3輔助膠凝材料077

4.2.4氫氧根離子濃度080

4.2.5氯鹽的陽離子081

4.2.6溫度081

4.2.7碳化081

4.2.8硫酸根離子083

4.2.9外加電壓083

4.3氯離子等溫吸附曲線085

4.3.1線性吸附曲線086

4.3.2Langmuir等溫吸附曲線087

4.3.3Freundlich等溫吸附曲線087

4.3.4BET等溫吸附曲線088

4.4確定等溫吸附方程的方法088

4.4.1平衡法089

4.4.2孔隙溶液壓濾法089

4.4.3擴散槽法090

4.4.4電遷移試驗法090

4.5雙電層中氯離子物理吸附分布的測定091

4.6氯離子結合對微觀結構的影響097

4.6.1氯離子結合對水化產物的影響097

4.6.2氯離子結合對孔結構的影響099

4.7總結102

參考文獻103



第5章水泥基材料中氯離子傳輸的試驗方法111

5.1引言112

5.2有關氯離子的試驗113

5.2.1氯離子分布113

5.2.2氯離子分析113

5.3混凝土中氯離子傳輸試驗方法119

5.3.1試驗方法概述119

5.3.2菲克定律122

5.3.3菲克第二定律123

5.3.4能斯特-普朗克方程125

5.3.5能斯特-愛因斯坦方程137

5.3.6形成因子138

5.3.7其他方法139

5.4氯離子傳輸試驗方法標準143

5.5不同試驗方法得到的試驗結果之間的關繫145

5.5.1非穩態遷移擴散繫數145

5.5.2穩態和非穩態遷移繫數149

5.5.3ASTM C1201（或初始電流）和遷移繫數152

5.5.4NT Build 443得出的自由氯離子和總氯離子的結果153

5.6總結155

參考文獻156



第6章硝酸銀顯色法測試水泥基材料的氯離子滲透161

6.1引言162

6.2確定氯離子侵蝕深度162

6.2.1AgNO3 熒光素溶液顯色法163

6.2.2AgNO3 K2CrO4溶液顯色法164

6.2.3AgNO3溶液顯色法165

6.2.4三種顯色法的對比166

6.2.5氯離子滲透深度的測量167

6.3變色邊界氯離子濃度169

6.3.1顯色反應的參數169

6.3.2制樣方法171

6.3.3自由氯離子濃度測量方法172

6.3.4噴灑AgNO3溶液和變色邊界氯離子濃度174

6.4硝酸銀顯色法測量氯離子擴散和遷移繫數176

6.4.1非穩態氯離子擴散的測量176

6.4.2測量非穩態電遷移繫數179

6.4.3鋼筋混凝土氯離子侵蝕風險評估182

6.5關於氯離子類型和變色邊界無法顯現的討論182

6.6硝酸銀顯色法中氯離子擴散繫數與滲透深度的關繫183

6.7總結183

參考文獻185



第7章水泥基材料中氯離子傳輸的影響因素189

7.1引言190

7.2離子間相互作用對氯離子遷移的影響190

7.2.1多離子遷移模型191

7.2.2離子相互作用理論192

7.2.3氯離子遷移的濃度依賴性195

7.2.4孔隙溶液組成對氯離子遷移的影響196

7.3微觀結構對氯離子遷移的影響197

7.3.1孔結構對氯離子遷移的影響197

7.3.2界面過渡區對氯離子遷移的影響200

7.3.3孔結構和界面過渡區對氯離子遷移的耦合效應203

7.4氯離子結合對氯離子遷移的影響205

7.4.1通過等溫吸附曲線研究氯離子結合對氯離子遷移的影響206

7.4.2水泥基材料中可遷移氯離子的探討209

7.5裂縫對氯離子遷移的影響210

7.5.1實驗研究中裂縫形成方法210

7.5.2裂縫特征210

7.5.3開裂對氯離子遷移的影響211

7.5.4不同荷載水平下的開裂效果213

7.6總結214

參考文獻215



第8章水泥基材料中氯離子傳輸的仿真模擬223

8.1引言224

8.2模擬飽和混凝土的氯離子傳輸225

8.2.1經驗模型227

8.2.2物理模型233

8.2.3可靠度模型249

8.3模擬不飽和混凝土的氯離子傳輸251

8.3.1確定性模型251

8.3.2可靠度模型253

8.4氯離子相關的耐久性規範255

8.4.1ACI規範255

8.4.2歐洲規範256

8.4.3中國規範257

8.4.4日本規範259

8.5總結259

參考文獻260

氯離子引起的混凝土內鋼筋的鏽蝕是鋼筋混凝土結構耐久性中重要的問題，尤其是濱海地區，氯離子侵蝕是鋼筋混凝土基礎設施耐久性設計的主要考慮因素。充分掌握氯離子在混凝土內的傳輸過程以及它們之間的相互作用是控制氯離子引起的混凝土內鋼筋鏽蝕的前提條件。在過去幾十年裡，世界各國政府和企業資助了許多研究課題，針對上述問題開展了繫統的研究工作，取得了顯著的進展。通過繫統研究，建立了大量的理論基礎，積累了許多工程實踐經驗。盡管如此，人們對混凝土內氯離子的傳輸以及它們之間的相互作用仍未完全掌握，許多科學問題尚待闡明，還不能精確預測和控制氯離子在混凝土內的傳輸。

本書繫統介紹了水泥和混凝土中氯離子的傳輸及其相互作用,回顧了這些領域中涉及的基本知識、技術和經驗，並介紹了取得的進展。本書的作者們長期參與了湖南大學、中南大學、廈門理工學院和比利時根特大學的關於混凝土內氯離子的傳輸和它們之間相互作用的研究。在過去幾十年裡，許多畢業生在該領域研究中取得了理工博士或碩士學位，他們的論文是本書論點的重要來源。顯然，如果沒有他們取得的知識和經驗，沒有他們出色的成果，本書不可能完成。作者們要對為本書內容做出過貢獻的每一個人表達感謝。特別感謝參與整理書稿的加拿大多倫多大學土木繫博士後張潤瀟，以及幫助整理全書格式和繪制圖表的學生們。

本書的目標讀者包括混凝土學界的研究者、執業工程師和學生們。研究者可以從本書關於水泥和混凝土中氯離子的傳輸和它們之間相互作用的綜合論述中找到靈感。執業工程師們能通過學習本書的基礎知識和實踐技術而受益良多。本書也可用作結構工程和土木工程材料等相關專業的研究生學習關於鋼筋混凝土耐久性課程的參考書或擴展閱讀用書。



編著者

20月