相對于結構的安全性和適用性而言，耐久性問題是由點的問題向著線、面和空間的發展，是時間的函數。因此，從結構全壽命周期角度來看，結構的耐久性是工程結構可靠性的有機組合部分，而工程結構的可靠性則是衡量工程結構全壽命周期性能的重要標志。混凝土結構是當今世界上使用最為廣泛的結構形式之一，其耐久性問題是伴隨著工程結構全壽命周期的變化而變化的。
▲ 鋼筋銹蝕、結構性能隨時間變化的關系
混凝土結構內鋼筋和混凝土的腐蝕本質上為電化學作用的效應，因此，混凝土結構耐久性的本質為電化學作用。與傳統修復方法相比，電化學方法優勢體現在可以大大節省修補時間，減少繁重的工作量和粉塵污染，可以避免鑿除過程中產生混凝土微裂縫，能顯著降低經濟成本和擴大社會效益。因此，《混凝土結構耐久性電化學方法：防護、修復、提升和控制》（金偉良，夏晉，毛江鴻著. 北京：科學出版社，2021.8）一書作者及其所在的浙江大學研究團隊圍繞混凝土結構耐久性的演變(化)規律，以電化學作用的效應為主線，按照“防護—修復—提升—控制”這一認知過程，對混凝土結構耐久性的電化學作用進行分析、評價和工程應用，形成了我國第一部混凝土結構耐久性的電化學作用技術規范，有力地推動了混凝土結構耐久性的發展。
結合混凝土結構耐久性的電化學作用機理、分析、評價和工程應用，便于同行的交流和工程應用，特撰寫本書。具體的章節編排和主要內容介紹如下：
第1 章簡明扼要地提出了工程建設中混凝土結構耐久性問題的重要性、成因、劣化階段和解決方法，介紹了傳統的混凝土結構耐久性防護與修補方法；給出了傳統耐久性的電化學技術標準。
第2 章給出了電化學過程中離子遷移、生成和結合等物理和化學過程，揭示外加電場作用下混凝土內部的多離子傳輸機理，通過修正PNP 方程建立電場作用下多離子傳輸模型；利用該模型考慮電極邊界處的離子反應、混凝土孔隙中的離子結合與分解作用，解釋環境溫度和鋼筋分布對電化學效率的影響。
第3 章重點闡述混凝土結構耐久性的雙向電遷移電化學的基本理論，闡述電化學過程的鋼筋氫脆和極化電流密度的基本方法，以及納米粒子電遷移技術在電化學技術中的應用。
第4 章介紹了混凝土結構耐久性中電化學的防護技術問題，給出了電化學陰極保護的基本原理、分類和特點，分別介紹了電化學的外加電流陰極保護方法和犧牲陽極陰極保護方法，包括系統的組成和系統設計等部分，給出了電化學防護技術的工程應用案例。
第5 章介紹了混凝土結構耐久性中電化學的修復技術問題，提出了電化學修復前的技術準備和電化學修復技術的特點與局限性，給出了電化學的除氯技術、電化學再堿化技術、電沉積技術、遷移型阻銹技術和雙向電遷移技術，以及相應的基本原理、應用技術的組成和特點等；給出了電化學修復技術的工程應用案例。
▲ 電化學除氯與再堿化的現場處理
第6 章介紹了耐久性電化學方法在混凝土結構全壽命階段的提升效果，給出了電化學作用對鋼筋、混凝土及其黏結性能的提升效果，獲取了鋼筋耐蝕性能、混凝土堿度、混凝土孔結構等指標與電化學修復參數之間的變化規律，并提出納米電遷方法實現了混凝土性能的綜合提升。研究了混凝土結構在氯離子侵蝕、鋼筋脫鈍及銹脹開裂階段的電化學作用，掌握了不同劣化階段電化學作用后的壽命提升效果。
第7 章通過系統試驗和理論研究，探明電化學參數對鋼筋變形性能、混凝土構件靜力及疲勞性能的影響，介紹了氯離子濃度、鋼筋銹蝕及銹脹開裂監測技術，并提出了不同耐久性劣化的壽命控制指標。
第8 章主要針對預應力混凝土結構的耐久性問題，提出了采取預應力混凝土結構的電化學方法來提升和控制預應力結構的耐久性。以斷裂能比來評價電化學修復對預應力筋的氫脆影響，研究了電流密度、通電時間、電解質溶液等因素與預應力筋氫脆敏感性之間的關系，分析了電化學修復過程通電參數與電解質溶液對預應力筋氫脆的影響。
第9 章主要介紹了電化學方法在橋梁工程運營期的預防性維護、橋梁工程施工期缺陷治理、房屋建筑施工期缺陷治理、“海砂屋”的防治與提升等工程案例，開發研制了一系列設備，提出了成套技術路線。
▲ 工程應用：橋梁工程運營期的預防性維護雙向電遷移現場布置圖
浙江大學混凝土結構耐久性課題組2014 年對浙江省境內某橋梁進行了鋼筋混凝土耐久性的預防性提升，采用雙向電遷移技術對選取部位進行了除氯和阻銹，研發的雙向電遷移裝置如圖所示，該裝置具備完全的密封性和抵抗潮水拍擊的能力，可保證阻銹劑存放的有效性，避免外界環境污染電解液。同時，該裝置設置了溶液檢測孔，可定期檢測阻銹劑pH，裝置具備可拆卸、重復利用等優點，適用于實際工程應用。
本書作者結合承擔的科技部國際合作重點項目“沿海混凝土基礎設施結構延壽提升技術與應用”(2010DFB74060)、國家自然科學基金委員會重點項目“混凝土結構全壽命周期耐久性能提升與控制的基礎理論研究”(51638013)及相關研究項目，歷時十載，形成了混凝土結構耐久性電化學的防護、修復、提升和控制的新方法，豐富和發展了混凝土結構耐久性的理論體系，產生了新規范。以此作為混凝土結構耐久性學術叢書之一，呈現給大家，其目的就是使研究成果盡快被國內外同行知曉和交流，盡快應用于工程實踐。
應當看到，混凝土結構耐久性是可靠性的有機組成部分，在結構全壽命周期中占據重要的地位，本書的研究成果不但對發展和完善混凝土結構耐久性理論體系具有重要的意義，而且對豐富和發展工程結構全壽命周期的理論體系具有重要的參考價值。
本文摘編自《混凝土結構耐久性電化學方法：防護、修復、提升和控制》（金偉良，夏晉，毛江鴻著. 北京：科學出版社，2021.8）一書“前言”“第1章 緒論”，有刪減，標題為編者所加。
