相对于结构的安全性和适用性而言，耐久性问题是由点的问题向着线、面和空间的发展，是时间的函数。因此，从结构全寿命周期角度来看，结构的耐久性是工程结构可靠性的有机组合部分，而工程结构的可靠性则是衡量工程结构全寿命周期性能的重要标志。混凝土结构是当今世界上使用最为广泛的结构形式之一，其耐久性问题是伴随着工程结构全寿命周期的变化而变化的。
混凝土结构内钢筋和混凝土的腐蚀本质上为电化学作用的效应，因此，混凝土结构耐久性的本质为电化学作用。与传统修复方法相比，电化学方法优势体现在可以大大节省修补时间，减少繁重的工作量和粉尘污染，可以避免凿除过程中产生混凝土微裂缝，能显著降低经济成本和扩大社会效益。因此，《混凝土结构耐久性电化学方法：防护、修复、提升和控制》（金伟良，夏晋，毛江鸿著. 北京：科学出版社，2021.8）一书作者及其所在的浙江大学研究团队围绕混凝土结构耐久性的演变(化)规律，以电化学作用的效应为主线，按照“防护—修复—提升—控制”这一认知过程，对混凝土结构耐久性的电化学作用进行分析、评价和工程应用，形成了我国第一部混凝土结构耐久性的电化学作用技术规范，有力地推动了混凝土结构耐久性的发展。
结合混凝土结构耐久性的电化学作用机理、分析、评价和工程应用，便于同行的交流和工程应用，特撰写本书。具体的章节编排和主要内容介绍如下：
第1 章简明扼要地提出了工程建设中混凝土结构耐久性问题的重要性、成因、劣化阶段和解决方法，介绍了传统的混凝土结构耐久性防护与修补方法；给出了传统耐久性的电化学技术标准。
第2 章给出了电化学过程中离子迁移、生成和结合等物理和化学过程，揭示外加电场作用下混凝土内部的多离子传输机理，通过修正PNP 方程建立电场作用下多离子传输模型；利用该模型考虑电极边界处的离子反应、混凝土孔隙中的离子结合与分解作用，解释环境温度和钢筋分布对电化学效率的影响。
第3 章重点阐述混凝土结构耐久性的双向电迁移电化学的基本理论，阐述电化学过程的钢筋氢脆和极化电流密度的基本方法，以及纳米粒子电迁移技术在电化学技术中的应用。
第4 章介绍了混凝土结构耐久性中电化学的防护技术问题，给出了电化学阴极保护的基本原理、分类和特点，分别介绍了电化学的外加电流阴极保护方法和牺牲阳极阴极保护方法，包括系统的组成和系统设计等部分，给出了电化学防护技术的工程应用案例。
第5 章介绍了混凝土结构耐久性中电化学的修复技术问题，提出了电化学修复前的技术准备和电化学修复技术的特点与局限性，给出了电化学的除氯技术、电化学再碱化技术、电沉积技术、迁移型阻锈技术和双向电迁移技术，以及相应的基本原理、应用技术的组成和特点等；给出了电化学修复技术的工程应用案例。
▲ 电化学除氯与再碱化的现场处理
第6 章介绍了耐久性电化学方法在混凝土结构全寿命阶段的提升效果，给出了电化学作用对钢筋、混凝土及其黏结性能的提升效果，获取了钢筋耐蚀性能、混凝土碱度、混凝土孔结构等指标与电化学修复参数之间的变化规律，并提出纳米电迁方法实现了混凝土性能的综合提升。研究了混凝土结构在氯离子侵蚀、钢筋脱钝及锈胀开裂阶段的电化学作用，掌握了不同劣化阶段电化学作用后的寿命提升效果。
第7 章通过系统试验和理论研究，探明电化学参数对钢筋变形性能、混凝土构件静力及疲劳性能的影响，介绍了氯离子浓度、钢筋锈蚀及锈胀开裂监测技术，并提出了不同耐久性劣化的寿命控制指标。
第8 章主要针对预应力混凝土结构的耐久性问题，提出了采取预应力混凝土结构的电化学方法来提升和控制预应力结构的耐久性。以断裂能比来评价电化学修复对预应力筋的氢脆影响，研究了电流密度、通电时间、电解质溶液等因素与预应力筋氢脆敏感性之间的关系，分析了电化学修复过程通电参数与电解质溶液对预应力筋氢脆的影响。
第9 章主要介绍了电化学方法在桥梁工程运营期的预防性维护、桥梁工程施工期缺陷治理、房屋建筑施工期缺陷治理、“海砂屋”的防治与提升等工程案例，开发研制了一系列设备，提出了成套技术路线。
▲ 工程应用：桥梁工程运营期的预防性维护双向电迁移现场布置图
浙江大学混凝土结构耐久性课题组2014 年对浙江省境内某桥梁进行了钢筋混凝土耐久性的预防性提升，采用双向电迁移技术对选取部位进行了除氯和阻锈，研发的双向电迁移装置如图所示，该装置具备完全的密封性和抵抗潮水拍击的能力，可保证阻锈剂存放的有效性，避免外界环境污染电解液。同时，该装置设置了溶液检测孔，可定期检测阻锈剂pH，装置具备可拆卸、重复利用等优点，适用于实际工程应用。
本书作者结合承担的科技部国际合作重点项目“沿海混凝土基础设施结构延寿提升技术与应用”(2010DFB74060)、国家自然科学基金委员会重点项目“混凝土结构全寿命周期耐久性能提升与控制的基础理论研究”(51638013)及相关研究项目，历时十载，形成了混凝土结构耐久性电化学的防护、修复、提升和控制的新方法，丰富和发展了混凝土结构耐久性的理论体系，产生了新规范。以此作为混凝土结构耐久性学术丛书之一，呈现给大家，其目的就是使研究成果尽快被国内外同行知晓和交流，尽快应用于工程实践。
应当看到，混凝土结构耐久性是可靠性的有机组成部分，在结构全寿命周期中占据重要的地位，本书的研究成果不但对发展和完善混凝土结构耐久性理论体系具有重要的意义，而且对丰富和发展工程结构全寿命周期的理论体系具有重要的参考价值。
本文摘编自《混凝土结构耐久性电化学方法：防护、修复、提升和控制》（金伟良，夏晋，毛江鸿著. 北京：科学出版社，2021.8）一书“前言”“第1章 绪论”，有删减，标题为编者所加。
(混凝土结构耐久性学术丛书)
责任编辑：吴凡杰 李丽娇
本书按照电化学作用的“防护—修复—提升—控制”认知过程，共分为9 章，包括绪论，混凝土内部的离子传输，双向电迁移的电化学作用，电化学的防护、修复、提升和控制技术，预应力结构的电化学方法和工程应用等内容，涉及混凝土结构耐久性的电化学方法的理论与工程应用。本书对土木、交通、水利、铁道和能源等行业从事混凝土结构耐久性的电化学方法研究的教学、科研和工程应用的教师、科研工作者、研究生和工程技术人员具有指导意义和参考价值。
（本文编辑：刘四旦）
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