混凝土修補——原理、技術與材料

本書從科學的角度闡述混凝土修補的基本原理、修補方法、技術與修補材料，重點討論了混凝土的劣化與修補，本書對混凝土的修補技術主要側重於混凝土的非結構性修補技術。全書理論與實際相結合，從混凝土基本理論出發，深入淺出地闡述混凝土的基本知識、混凝土各種劣化機理與現象；分析闡述了混凝土修補的基本原則、試驗方法與步驟；闡述了修補材料的選擇方法、分類及其基本性能；並以圖解方式重點闡述了各類混凝土修補技術、修復防護技術的原理及其工程應用實踐知識。 ^[1] 

鋼筋混凝土是目前世界上應用最大宗的人造建築材料，其廣泛應用於建築、市政、地下、水工、海工等工程中。一般來説，鋼筋混凝土結構具有良好的長期性能與高耐久性。然而，在實際工程應用中，鋼筋混凝土結構經常因結構設計不合理、施工缺陷以及各種環境條件下的物理、化學或生物侵蝕等原因而在服役期間發生劣化，有的甚至達不到預期壽命而破壞。從科學的角度來看，因不同環境下暴露條件的相互作用，涉及不同的材料以及結構，鋼筋混凝土中鋼筋腐蝕和混凝土的劣化是非常複雜的；從經濟的角度來看，世界各國每年因鋼筋混凝土的腐蝕或破壞損失費用相當高。我國大規模的工程建設剛開始幾十年，大量的混凝土基礎設施工程正在建設中，但因混凝土結構的腐蝕破壞已經開始顯現出來並逐漸引起人們重視。研究鋼筋混凝土結構的修補原理、技術與材料對保證我國鋼筋混凝土結構工程的長期耐久性與使用壽命具有重要的指導意義。混凝土修補是一門應用科學，它涉及混凝土基本理論、物理化學、結構力學、電化學等多門學科知識。混凝土修補工程是一個系統工程，應從整體論來認識與實現混凝土修補，涉及混凝土結構的現狀評估、修補體系的選擇、修補技術的實施、可能的加固保護與修補效果評估等方面。

隨着最近幾十年科學技術的迅速發展，混凝土技術也在快速發展。混凝土修補也應被重新認識、評估並充分考慮到混凝土技術的發展趨勢。

本書的主要目的是從科學的角度闡述混凝土修補的基本原理、修補方法、技術與修補材料，並提供國內外混凝土修補領域的最新進展。

本書有意重點討論了混凝土的劣化與修補，因此鋼筋本身的腐蝕過程沒有被重點論述。本書對混凝土的修補技術主要側重於混凝土的非結構性修補技術，更多的有關混凝土結構加固技術可參考其他資料文獻。

本書不是一本純理論應用的書籍，而是從混凝土基本理論出發，深入淺出地闡述混凝土的基本知識、混凝土各種劣化機理與現象；從整體方法論角度，分析闡述了混凝土修補的基本原則、試驗方法與步驟；闡述了修補材料的選擇方法、分類及其基本性能；並以圖解方式重點闡述了各類混凝土修補技術、修復防護技術的原理及其工程應用實踐知識。

本書分類討論混凝土修補工作中經常遇到的問題，解釋問題發生的原因以及提出解決問題的建議。本書提供的混凝土修補實用建議、設計細部、實例和參考數據可幫助相關人員完成混凝土修補工作。本書將專業理論基礎與專業實踐知識有機地結合在一起，具有科學性、知識性、先進性與趣味性。

本書可供從事混凝土材料、混凝土結構修補與修復等研究、教學、設計、施工、生產的科技人員、大專院校師生和研究生參考。本書由同濟大學蔣正武博士主編、審閲，編著的具體分工為：同濟大學蔣正武(第1章、第3章、第5章～第8章)；中南大學龍廣成博士(第4章、第9章)；同濟大學孫振平博士(第2章)。

本書的內容不僅是作者多年來從事混凝土修補相關領域的理論教學、科研與工程實踐的積累，也是參考國內外大量的資料文獻編著而成。在此一併向相關作者與研究機構表示謝意。另外，由於我們水平有限，書中不當之處難免，還望廣大讀者不吝賜教、指正。

編著者

於同濟大學2008年6月 ^[1] 

第1章 緒論

1.1 概述

1.2 鋼筋混凝土結構修補的重要性

1.2.1 國外混凝土結構耐久性與修補現狀

1.2.2 國內混凝土結構耐久性與修補現狀

1.3 基於整體方法論的混凝土修補

1.3.1 整體方法論

1.3.2 基於整體方法論的耐久混凝土修補分析與要求

1.3.3 基於整體論的耐久混凝土修補應考慮的因素

1.4 混凝土修補的工藝流程

參考文獻

第2章 混凝土的組成、結構與性能

2.1 混凝土的發展與分類

2.1.1 定義

2.1.2 歷史與發展

2.1.3 分類

2.2 混凝土的基本組成材料

2.2.1 水泥

2.2.2 活性礦物摻和料

2.2.3 外加劑

2.2.4 細骨料

2.2.5 粗骨料

2.2.6 拌和用水

2.3 混凝土的結構形成及特徵

2.4 混凝土的性能及影響因素

2.4.1 新拌混凝土的性能

2.4.2 硬化混凝土的性能

2.5 混凝土的配合比設計

2.5.1 普通混凝土

2.5.2 有特殊要求的混凝土

參考文獻

第3章 鋼筋混凝土的劣化機理

3.1 混凝土中鋼筋腐蝕

3.1.1 腐蝕原理

3.1.2 介質在混凝土中傳輸過程

3.1.3 混凝土碳化誘導的腐蝕

3.1.4 氯離子誘導的鋼筋腐蝕

3.1.5 腐蝕速率

3.1.6 鋼筋腐蝕的防護

3.2 混凝土凍融劣化

3.2.1 凍融作用機理

3.2.2 骨料的凍融作用

3.2.3 除冰鹽對凍融作用的影響

3.2.4 混凝土抗凍性的防護措施

3.3 混凝土碳化

3.3.1 碳化機理

3.3.2 碳化的影響因素

3.3.3 混凝土的碳化規律

3.4 混凝土的化學腐蝕

3.4.1 硫酸鹽侵蝕

3.4.2 海水侵蝕

3.4.3 酸侵蝕

3.4.4 淡水溶出性侵蝕

3.5 混凝土鹼骨料反應

3.5.1 鹼硅酸反應

3.5.2 鹼碳酸鹽反應

3.5.3 鹼硅酸鹽反應

3.5.4 混凝土鹼骨料反應的辨別方法

3.5.5 發生鹼骨料反應具備的條件及預防方法

3.5.6 其他有關骨料的反應

3.6 混凝土的收縮開裂

3.6.1 混凝土收縮的類型

3.6.2 混凝土收縮機理

3.6.3 現代混凝土的混凝土收縮開裂趨勢

3.6.4 混凝土收縮開裂的控制措施

3.7 混凝土的磨損

3.7.1 影響混凝土耐磨性的因素

3.7.2 地面混凝土耐磨性的改善措施

3.7.3 抗沖蝕耐磨混凝土的優化方法

3.8 混凝土的熱損傷劣化

3.8.1 大體積混凝土的定義

3.8.2 大體積混凝土温度裂縫成因

3.8.3 大體積混凝土温度裂縫的主要影響因素

3.8.4 混凝土温度裂縫的控制措施

3.9 混凝土的生物侵蝕

3.9.1 微生物對混凝土的侵蝕機理

3.9.2 微生物對混凝土腐蝕的防治方法

3.10 混凝土結構的表面缺陷

3.10 .1 混凝土常見表面缺陷與成因

3.10 .2 混凝土結構的表面缺陷控制措施

3.1 1混凝土中水分遷移與滲漏

3.11.1 混凝土中水分遷移機理與模型

3.11.2 混凝土結構的滲漏機理

3.1 2鋼筋混凝土劣化的症狀圖解

參考文獻

第4章 混凝土修補原理與設計

4.1 混凝土修補的內涵

4.2 混凝土與服役環境的相互作用

4.2.1 混凝土的主要服役環境類型

4.2.2 服役環境對混凝土組分、結構與性能的影響

4.3 混凝土劣化的形成

4.3.1 開裂

4.3.2 混凝土內部水化產物和微觀結構的變化

4.3.3 混凝土自身質量損失

4.4 修補材料與基層混凝土的相容性

4.4.1 體積變形性的相容性

4.4.2 黏結相容性

4.4.3 力學性能的相容性

4.4.4 電化學相容性

4.4.5 滲透性相容性

4.5 混凝土修補設計

4.5.1 混凝土現狀調查與評價

4.5.2 混凝土修補技術方案選擇

4.5.3 修補材料選擇

參考文獻

第5章 混凝土修補材料

5.1 修補材料的分類與選擇

5.1.1 修補材料的分類

5.1.2 修補材料的選擇

5.2 水泥基修補材料

5.2.1 普通混凝土

5.2.2 普通與乾粉砂漿

5.2.3 鎂磷酸鹽快硬混凝土

5.2.4 預置骨料混凝土

5.2.5 快速凝結膠凝材料

5.2.6 噴射混凝土

5.2.7 收縮補償混凝土

5.2.8 硅灰混凝土

5.2.9 自密實混凝土

5.2.10 水下抗分散混凝土

5.3 聚合物水泥基複合修補材料

5.3.1 聚合物改性混凝土

5.3.2 聚合物浸漬混凝土

5.3.3 聚合物混凝土

5.4 灌漿修補材料

5.4.1 水泥基灌漿材料

5.4.2 化學灌漿材料

5.5 纖維及纖維增強複合材料

5.5.1 纖維的分類及其性能

5.5.2 纖維增強混凝土

5.5.3 纖維增強聚合物基複合材料

5.6 滲透、填充、密封類材料

5.6.1 水泥基滲透結晶防水材料

5.6.2 液體滲透結晶型防水材料

5.6.3 嵌縫材料

5.6.4 接縫密封材料

5.7 表面防護材料

5.7.1 表面密封防護材料

5.7.2 硅烷防護材料

參考文獻

第6章 混凝土修補技術

6.1 混凝土裂縫修補技術

6.1.1 混凝土裂縫修補技術的選擇

6.1.2 混凝土裂縫修補技術

6.2 混凝土清除技術

6.2.1 混凝土清除施工的檢測

6.2.2 混凝土清除方法的分類

6.3 混凝土表面處理技術

6.3.1 化學清潔

6.3.2 酸蝕處理

6.3.3 機械處理

6.3.4 磨損性處理

6.3.5 混凝土表面缺陷處理

6.4 鋼筋鏽蝕修補技術

6.4.1 鋼筋周圍混凝土的清除

6.4.2 鋼筋修補

6.5 灌漿技術

6.5.1 灌漿材料的分類

6.5.2 灌漿材料的選擇

6.5.3 灌漿技術的分類

6.6 混凝土滲漏治理技術

6.6.1 混凝土結構滲漏成因分析

6.6.2 滲漏防治技術原則

6.6.3 防水施工技術

6.7 水下混凝土修補技術

6.7.1 浪濺區、水位變動區混凝土修補

6.7.2 水下區混凝土修補

6.7.3 水平面表層缺陷修補

6.7.4 水下大面積混凝土結構修補

6.8 材料澆築填充技術

6.8.1 現澆混凝土技術

6.8.2 預置(填)骨料混凝土技術

6.8.3 泵送混凝土和砂漿技術

6.8.4 抹面技術

6.8.5 幹裝填充技術

6.8.6 噴射混凝土技術

參考文獻

第7章 結構性修補加固技術

7.1 內部加固技術

7.1.1 優點

7.1.2 缺點

7.1.3 施工工藝

7.1.4 應用實例

7.2 外部加固技術

7.2.1 優點

7.2.2 缺點

7.2.3 應用實例

7.3 外部後張加固技術

7.3.1 優點

7.3.2 缺點

7.3.3 應用實例

7.4 包殼和柱環加固技術

7.4.1 優點

7.4.2 缺點

7.5 灌漿加固技術

7.5.1 水泥基無收縮灌漿材料

7.5.2 灌漿施工技術

參考文獻

第8章 鋼筋混凝土修復與防護技術

8.1 鋼筋混凝土電化學修復技術

8.1.1 電化學修復技術的基本原理

8.1.2 電化學修復應用技術條件

8.1.3 電化學修復技術的優點和侷限性

8.1.4 電化學脱氯技術

8.1.5 電化學再鹼化技術

8.1.6 電化學沉積技術

8.2 混凝土電化學防護技術

8.2.1 陰極保護原理、分類與特點

8.2.2 犧牲陽極式陰極保護技術

8.2.3 外加電源式陰極保護

8.3 混凝土中鋼筋腐蝕的物理化學防護技術

8.3.1 混凝土結構自防護技術

8.3.2 混凝土結構附加防護技術

8.3.3 阻鏽劑防護技術

8.3.4 環氧樹脂塗覆防蝕技術

8.3.5 鋼筋鍍鋅防蝕技術

8.3.6 不鏽鋼鋼筋

8.4 混凝土表面防護技術

8.4.1 表面防護材料性能與分類

8.4.2 表面密封防護技術

8.4.3 密封技術

參考文獻

第9章 混凝土修補體系性能評估

9.1 混凝土修補評估的主要內容

9.2 修補體系性能檢測與評估方法

9.2.1 外觀性能評估

9.2.2 修補材料與基底結合面質量和混凝土分層的評估

9.2.3 電化學性能檢測

9.2.4 內部空隙、裂縫和蜂窩檢測

9.2.5 修補層與基底間的黏結強度檢測

9.2.6 混凝土保護層厚度檢測

9.2.7 鋼筋直徑及其位置檢測

9.2.8 內部組成與微觀結構檢測

9.2.9 其他性能檢測

9.3 混凝土修補體系的耐久性

9.3.1 修補體系的結構特點

9.3.2 修補體系的耐久性內涵

9.3.3 修補體系耐久性評估

參考文獻 ^[1]