海洋工程材料

《海洋工程水泥与混凝土材料》是国家出版基金项目“海洋工程材料丛书”的分册之一。

本书全面地介绍了国内外海洋工程用水泥与混凝土材料的现状及发展趋势，并就我国海洋工程用水泥与混凝土材料研究及产业存在的问题，围绕我国海洋经济建设的重大需求及缩小与国外先进国家的差距提出了思考和建议，涵盖了海洋工程用水泥与混凝土材料的应用现状、制造、材料性质、腐蚀与防护、耐久性设计与监测等方面，具有较强的前瞻性、实用性。

本书可作为从事海洋工程用水泥与混凝土材料制造、设计、施工与维护的相关技术人员用参考书，也可作为高等院校相关专业本科生和研究生课程用参考书。

第1章概论

1.1海洋工程混凝土1

1.1.1定义及基本要求1

1.1.2混凝土在海洋工程领域的应用前景及优势1

1.1.3我国海洋环境的特点和对海工混凝土性能的影响2

1.2水泥与混凝土材料在海工领域的应用现状7

1.2.1海岸混凝土工程应用现状7

1.2.2离岸混凝土工程应用现状9

1.3相关标准技术规范及认证机构20

1.4存在的主要问题与研究方向21

1.4.1水泥与混凝土材料在海洋工程领域应用中存在的主要问题21

1.4.2重点发展方向与展望23

参考文献24

第2章海工混凝土用水泥

2.1海工混凝土对水泥材料的基本要求27

2.2硅酸盐类水泥27

2.2.1通用硅酸盐水泥27

2.2.2海洋工程专用硅酸盐水泥32

2.2.3抗硫酸盐硅酸盐水泥36

2.2.4中低热硅酸盐水泥38

2.3非硅酸盐类水泥38

2.3.1硫铝酸盐水泥38

2.3.2铁铝酸盐水泥39

2.3.3硫铝酸盐水泥和铁铝酸盐水泥在工程中的应用39

2.4其他类别的胶凝性材料40

2.4.1碱激发胶凝材料40

2.4.2磷酸镁水泥44

2.5辅助性胶凝材料——掺合料44

2.5.1常用掺合料45

2.5.2常用掺合料的性能特点48

2.5.3复合掺合料的叠加效应49

2.5.4掺合料在海工混凝土中的应用50

参考文献52

第3章海工混凝土用集料和拌合水

3.1海工混凝土用集料57

3.1.1集料分类57

3.1.2集料的主要性能指标58

3.1.3集料对混凝土性能的影响60

3.1.4集料对混凝土耐久性的影响62

3.1.5海工混凝土集料的选择67

3.1.6机制砂67

3.1.7海砂72

3.1.8轻集料73

3.1.9珊瑚礁77

3.2海工混凝土拌合水79

3.2.1拌合水的类型79

3.2.2拌合水水质要求79

3.2.3海水拌合应用80

参考文献81

第4章海工混凝土外加剂

4.1外加剂84

4.1.1减水剂84

4.1.2钢筋混凝土阻锈剂93

4.1.3混凝土抗硫酸盐类侵蚀防腐剂96

4.1.4引气剂100

4.1.5其他外加剂107

4.2外加剂与胶凝材料的相容性112

4.2.1相容性的研究现状112

4.2.2相容性机理分析113

4.2.3水泥相容性对混凝土性能的影响114

4.2.4矿物掺合料相容性对混凝土性能的影响116

参考文献119

第5章海工混凝土的种类、基本性能与微观结构

5.1海工混凝土的种类121

5.1.1概述121

5.1.2水下浇筑混凝土122

5.1.3抗海水混凝土124

5.1.4大体积混凝土125

5.1.5聚合物混凝土复合材料128

5.1.6纤维混凝土129

5.1.7轻质混凝土130

5.1.8活性粉末混凝土134

5.1.9其他混凝土135

5.2海工混凝土的基本性能142

5.2.1工作性能142

5.2.2强度143

5.2.3体积稳定性147

5.2.4渗透性148

5.2.5抗冻性148

5.3海工混凝土的微观结构149

5.3.1硬化混凝土中水泥浆体的固体物相及其形状149

5.3.2硬化混凝土的界面结构150

5.3.3硬化混凝土的孔结构150

5.4海工混凝土的性质与微观结构的关系举例153

5.4.1混凝土的微观结构对渗透性的影响153

5.4.2外界介质渗透后混凝土的微观结构演变对耐久性的影响154

5.4.3辅助胶凝材料改善混凝土微观结构和降低渗透的作用157

参考文献159

第6章海工混凝土耐久性

6.1护筋性162

6.1.1分类163

6.1.2破坏特征166

6.1.3锈蚀机理170

6.1.4预防措施180

6.2抗硫酸盐侵蚀性186

6.2.1分类186

6.2.2破坏特征187

6.2.3侵蚀机理189

6.2.4预防措施194

6.3抗冻性198

6.3.1概述198

6.3.2破坏特征198

6.3.3破坏机理199

6.3.4预防措施201

6.4碱集料反应202

6.4.1概述202

6.4.2破坏特征203

6.4.3反应机理204

6.4.4预防措施207

6.5其他侵蚀209

6.5.1波浪力作用210

6.5.2微生物腐蚀212

6.5.3镁盐腐蚀213

6.5.4盐结晶215

6.5.5溶蚀216

6.5.6弱酸腐蚀218

参考文献220

第7章海工混凝土耐久性设计

7.1耐久性设计方法概述227

7.1.1混凝土耐久性设计国内外研究总体概况227

7.1.2海工混凝土耐久性设计方法229

7.2国内相关规范的耐久性设计方法230

7.2.1《混凝土结构耐久性设计规范》（GB/T 50476—2008）的有关规定230

7.2.2《公路工程混凝土结构防腐蚀技术规范》（JTG/T B0701—2006）的有关规定235

7.2.3《铁路混凝土结构耐久性设计暂行规定》铁建设[2005]157号的有关规定239

7.2.4《海港工程混凝土结构防腐蚀技术规范》（JTJ 275—2000）的有关规定242

7.3国外相关指南、规范的耐久性设计方法244

7.3.1日本JSCE方法245

7.3.2DuraCrete耐久性设计指南245

7.3.3美国Life365混凝土耐久性计算程序耐久性设计方法249

7.3.4Fib 2006和Fib 2010耐久性设计方法251

7.4港珠澳大桥混凝土结构耐久性设计252

7.4.1腐蚀环境类别与环境作用分析253

7.4.2基于可靠度的港珠澳大桥耐久性设计255

参考文献265

第8章海工混凝土结构检测与监测技术

8.1海工混凝土结构检测与监测简介268

8.1.1海工混凝土结构检测与监测目的与范围268

8.1.2海工混凝土结构检测与监测技术原理及分类269

8.1.3海工混凝土结构监测技术发展历程及趋势270

8.2海工混凝土结构超声检测技术271

8.2.1超声波技术271

8.2.2超声波技术的应用272

8.3海工混凝土结构冲击回波检测技术274

8.3.1冲击回波技术原理274

8.3.2冲击回波法测混凝土动弹模274

8.3.3冲击回波法测试表面裂缝276

8.4海工混凝土结构透视雷达检测技术277

8.4.1透视雷达检测的发展与应用现状277

8.4.2透视雷达检测方法原理277

8.4.3透视雷达法探测结构物钢筋状况278

8.5海工混凝土结构红外热成像检测技术279

8.5.1红外热成像技术原理279

8.5.2红外热成像技术工程应用281

8.6海工混凝土结构电学监测技术283

8.6.1电学监测技术原理283

8.6.2半电池法监测钢筋锈蚀283

8.6.3阳极梯系统监测技术284

8.6.4ECI系统监测技术287

8.6.5压电薄膜传感器监测裂纹288

8.6.6环形电极监测技术288

8.6.7传感器监测系统的工程应用289

8.7海工混凝土结构光纤监测技术289

8.7.1光纤监测技术的发展与应用现状290

8.7.2光纤监测技术工作原理290

8.7.3光纤传感器的应用291

8.8海工智能混凝土结构监测技术292

8.8.1碳纤维智能混凝土292

8.8.2光纤传感智能混凝土293

8.8.3形状记忆合金机敏混凝土293

8.8.4纳米混凝土294

8.9海工混凝土结构监测实例294

8.9.1青岛胶州湾海底隧道耐久性监测方案294

8.9.2埃及塞得东港集装箱码头耐久性监测工程295

8.9.3港珠澳大桥主体混凝土结构耐久性专项监测工程303

参考文献308

第9章海工钢筋混凝土腐蚀防护

9.1钢筋防腐蚀313

9.1.1钢筋防腐蚀的主要措施313

9.1.2特种钢筋防腐蚀研究315

9.1.3钢筋涂层防腐蚀的分类及其作用机理322

9.1.4钢筋阻锈剂328

9.2混凝土表面防护涂层336

9.2.1无机防护涂层337

9.2.2有机防护涂层338

9.2.3混合类涂层340

9.2.4新型混凝土防护涂层340

9.3电化学防护341

9.3.1混凝土结构的电化学腐蚀过程342

9.3.2阴极保护342

9.3.3电化学脱盐346

9.3.4再碱化处理350

参考文献354

第10章海工混凝土应用案例

10.1跨海桥梁工程358

10.1.1工程概况358

10.1.2跨海桥梁混凝土原材料359

10.1.3跨海桥梁混凝土配合比设计359

10.1.4跨海桥梁混凝土性能361

10.1.5跨海桥梁混凝土耐久性控制364

10.2海底隧道工程366

10.2.1工程概况367

10.2.2海底隧道衬砌混凝土原材料368

10.2.3海底隧道衬砌混凝土配合比设计369

10.2.4海底隧道衬砌混凝土性能370

10.2.5海底隧道衬砌结构耐久性控制373

10.3海洋钢筋混凝土防腐工程382

10.3.1海港泊位高桩码头防腐工程382

10.3.2跨海桥梁防腐工程388

参考文献393

索引395

《海洋工程材料丛书》是我国近30位院士，百余位海洋工程及材料领域的技术专家、学者共同完成的大型出版工程项目,共10卷。 是国家 出版基金项目。

本书是其中的一个分册，较为全面地反映了国内外海洋工程用水泥与混凝土材料的现状及发展趋势，并就我国海洋工程用水泥与混凝土材料研究及产业存在的问题，围绕我国海洋经济建设的重大需求及缩小与国外先进国家的差距提出了思考和建议，具有较强的前瞻性、实用性。全书共分为十章，涵盖了海洋工程用水泥与混凝土材料的应用现状、制造、材料性质、腐蚀与防护、耐久性设计与监测等方面。反映了我国在该领域研究及应用的全貌。

本书作者阵容强大，来自我国从事水泥和混凝土研究的南京工业大学、香港科技大学、同济大学、东南大学、中国建筑材料研究总院等单位的专家组成编写团队，由“973"项目首席专家沈晓冬教授担任主编。

沈晓冬，南京工业大学，材料学院院长 教授 博导，国家“973”项目首席科学家，南京工业大学材料科学与工程学院院长。1994年毕业于南京化工学院材料科学学院，获博士学位。兼任南京硅酸盐学会理事长、中国建筑材料科学研究总院兼职教授、济南大学客座教授、中国资源综合利用协会粉煤灰专业委员会副主任委员、江苏省非金属基功能复合材料工程研究中心副主任等职。主要研究方向：水泥混凝土材料和纳米复合材料等。

近年来作为首席科学家承担了国家“973”项目“水泥低能耗制备与高效应用的基础研究”等国家、省部级项目10余项。2012年获国家科技进步奖二等奖1项和中国资源综合利用协会科学技术奖二等奖1项；2006年和2007年分获江苏省科技进步二等奖和一等奖1项；2005年和2006年分获中国石油和化学工业协会科技进步二等奖和技术发明奖二等奖各1项。获PCT国际授权发明专利2项（美国授权），在欧洲和日本公开2项，国家授权发明专利8项、公开8项，获教育部“长江学者和创新团队发展计划”创新团队带头人，江苏省第二届十大杰出专利发明人称号。

《船舶与海洋工程材料》由哈尔滨工程大学出版社出版。

《船舶与海洋工程材料》是为满足教学和生产发展需要，受中国船舶工业总公司教材编审委员会委托编写的。本书为中国船舶工业总公司推荐出版教材。

全书共八章，包括金属学、钢的热处理、特殊钢、船舶与海洋工程用钢、有色金属、金属的腐蚀与保护、非金属材料和复合材料等内容。

为了系统掌握材料知识，本书内容包括材料的化学成分、组织结构和性能的关系及改变条件对材料组织、性能影响的基本原理：船舶与海洋工程材料的选择、使用等，以满足船舶与海洋工程专业设计、选材、使用、防护的需要。

本书由姜锡瑞主编。姜锡瑞编写了2、3、4、8章，郭万俊编写了5、7章，柳扬编写了1、6章：全书由姜锡瑞统稿。本书由刘瑞堂教授主审。本书编写中，还有一些其它人员做了大量工作，在此谨表谢意。由于编者水平所限，错误不足之处在所难免，敬请有关专家学者予以指正。

研究方向

主要从事海洋工程材料研究，重点开展船用防腐涂料、防腐水泥、防腐金属等高性能海洋工程材料技术开发及产品研制，促进海工材料相关产业技术进步。 2100433B