隧道衬砌混凝土耐久性

本书系统深入地论述了隧道衬砌混凝土在复杂恶劣服役环境下的耐久性损伤机理与性能退化规律。全书共三部分，第一部分为一般大气环境衬砌混凝土耐久性，包括第1～４章，重点论述了在CO2、汽车尾气等环境作用下衬砌混凝土碳化机理、中性化机理和中性化深度预测模型；第二部分为地下水盐蚀环境衬砌混凝土耐久性，包括第5，6章，着重论述了氯盐与硫酸盐侵蚀环境下衬砌混凝土耐久性劣化机理与规律；第三部分为高地热环境衬砌混凝土耐久性，包括第7～9章，阐述了温度场与硫酸盐侵蚀共同作用下衬砌混凝土劣化机理与性能退化规律。

（1）隧道衬砌混凝土耐久性基础理论与长寿命保障关键技术，陕西省科技进步二等奖，2023，排名1；（2）复杂环境混凝土结构耐久性基础理论及应用，陕西省科技进步一等奖，2020，排名2

目录
前言
第1章 隧道衬砌耐久性环境调查 1
1.1 一般大气环境 1
1.2 盐蚀环境 3
1.3 高地热环境 5
参考文献 8
第2章 衬砌混凝土碳化性能 12
2.1 衬砌混凝土碳化研究现状 12
2.2 衬砌混凝土碳化机理 13
2.3 试验概况 14
2.4 粉煤灰喷射衬砌混凝土碳化性能 15
2.5 钢纤维衬砌混凝土碳化性能 17
2.6 碳化后衬砌混凝土力学性能 18
2.7 一般大气环境衬砌混凝土碳化深度预测模型 20
2.8 碳化衬砌混凝土微观结构 21
参考文献 23
第3章 汽车尾气侵蚀下衬砌混凝土中性化 24
3.1 酸性气体侵蚀下衬砌混凝土中性化研究现状 24
3.2 试验设计与试验方法 25
3.3 侵蚀衬砌混凝土表观形貌 26
3.4 汽车尾气侵蚀下衬砌混凝土中性化机理 28
3.4.1 侵蚀产物组成分析 28
3.4.2 侵蚀产物相对含量分析 29
3.5 衬砌混凝土宏观性能演化规律 32
3.5.1 相对动弹性模量 32
3.5.2 质量损失率 33
3.5.3 抗压强度损失率 34
3.5.4 劈裂抗拉强度损失率 35
3.6 HNO3侵蚀下衬砌混凝土pH与NO3–含量变化规律 36
3.6.1 侵蚀衬砌混凝土pH的变化 37
3.6.2 侵蚀衬砌混凝土NO3–含量的变化 40
参考文献 42
第4章 环境共同作用下衬砌混凝土中性化 44
4.1 试验设计与试验方法 44
4.2 汽车尾气-碳化共同作用下衬砌混凝土中性化机理 46
4.3 汽车尾气-碳化共同作用下衬砌混凝土宏观性能演化规律 50
4.4 汽车尾气-碳化共同作用下衬砌混凝土中性化规律 55
4.5 汽车尾气-碳化共同作用下衬砌混凝土中性化深度预测模型 57
4.6 冻融循环-碳化共同作用下衬砌混凝土强度劣化 59
4.7 冻融循环-碳化共同作用下衬砌混凝土碳化规律 61
4.8 冻融循环-碳化共同作用下衬砌混凝土碳化深度预测模型 65
第5章 衬砌混凝土Cl–传输 68
5.1 衬砌混凝土氯盐侵蚀研究现状 68
5.1.1 衬砌混凝土氯盐侵蚀机理 68
5.1.2 混凝土Cl-传输模型 70
5.2 试验设计与试验方法 74
5.3 单一氯盐侵蚀下衬砌混凝土Cl–传输 77
5.4 汽车尾气作用下衬砌混凝土Cl–传输 80
5.5 冻融循环作用下衬砌混凝土Cl–传输 84
5.6 围岩应力作用下衬砌混凝土Cl–传输 88
5.7 衬砌混凝土Cl–传输模型 93
5.7.1 Cl–扩散系数 94
5.7.2 影响Cl–?扩散系数的因素 96
5.7.3 多因素作用下喷射混凝土Cl–?扩散模型 102
参考文献 105
第6章 衬砌混凝土盐蚀性能 109
6.1 衬砌混凝土硫酸盐侵蚀研究现状 109
6.2 硫酸盐侵蚀下衬砌混凝土宏观性能演化规律 112
6.2.1 硫酸盐侵蚀下衬砌混凝土物理力学性能变化 112
6.2.2 硫酸盐侵蚀下衬砌混凝土损伤层厚度变化 114
6.3 硫酸盐侵蚀下衬砌混凝土性能退化机理 116
6.3.1 侵蚀产物组成及含量 116
6.3.2 侵蚀产物微观形貌表征 119
6.4 复合盐侵蚀下衬砌混凝土宏观性能演化规律 120
6.5 复合盐侵蚀下衬砌混凝土性能退化机理 122
6.5.1 侵蚀产物组成及含量 122
6.5.2 喷射混凝土微观形貌 128
6.6 复合盐侵蚀下衬砌混凝土离子传输 133
6.6.1 水溶性离子含量变化与扩散过程 133
6.6.2 酸溶性SO42–含量变化与扩散过程 143
6.6.3 混凝土成型方式对离子扩散的影响 147
6.6.4 喷射混凝土中离子的相互作用 149
6.6.5 水溶性Cl–与SO42–的扩散系数 150
6.6.6 水溶性Cl–与SO42–的扩散模型 152
参考文献 154
第7章 高地热环境下衬砌混凝土性能演化规律与机理 159
7.1 高地热环境下衬砌混凝土耐久性研究现状 159
7.2 高地热环境下衬砌混凝土初始损伤 161
7.3 高地热环境下衬砌混凝土耐久性试验设计 163
7.3.1 温度场与硫酸盐侵蚀共同作用试验设计 163
7.3.2 衬砌混凝土中温度场特性分析 165
7.3.3 试验测试方法 172
7.4 温度场与硫酸盐侵蚀共同作用下衬砌混凝土宏观性能演化规律 178
7.4.1 衬砌混凝土抗压强度变化规律 178
7.4.2 衬砌混凝土质量变化规律 182
7.4.3 衬砌混凝土相对动弹性模量变化规律 186
7.4.4 衬砌混凝土吸水率变化规律 189
7.5 温度场与硫酸盐侵蚀共同作用下衬砌混凝土性能演变机理 192
7.5.1 衬砌混凝土外观形貌 192
7.5.2 衬砌混凝土侵蚀产物组成及含量 195
7.5.3 衬砌混凝土内部微观结构演变 201
7.5.4 衬砌混凝土孔结构变化规律 204
参考文献 214
第8章 高地热环境下衬砌混凝土中SO42–扩散模型 219
8.1 衬砌混凝土中SO42–分布特征 219
8.2 考虑时间与空间变化的SO42–扩散系数计算方法 224
8.3 衬砌混凝土表面SO42–含量 230
8.4 温度场与硫酸盐侵蚀共同作用下衬砌混凝土中SO42–扩散模型 238
8.4.1 多因素影响下衬砌混凝土中SO42–扩散模型 238
8.4.2 模型验证 242
参考文献 245
第9章 高地热环境温度场与硫酸盐侵蚀共同作用下衬砌混凝土性能损伤理论计算 247
9.1 衬砌混凝土中侵蚀产物含量计算方法 247
9.1.1 多因素影响下侵蚀化学反应速率 247
9.1.2 多因素影响下侵蚀产物生成量计算方法 252
9.2 衬砌混凝土中孔隙形状及其占比分析 261
9.3 衬砌混凝土中侵蚀产物结晶压计算方法 264
9.3.1 结晶压理论基础 264
9.3.2 不同形状孔隙内晶体结晶压计算方法 266
9.3.3 考虑孔隙形状的衬砌混凝土中钙矾石结晶压 270
9.4 衬砌混凝土中钙矾石结晶压膨胀应力损伤 300
9.4.1 多因素作用下衬砌混凝土中裂纹密度 300
9.4.2 多因素影响下衬砌混凝土中膨胀应力损伤 309
9.5 衬砌混凝土中水化产物脱钙损伤 318
参考文献 322