海洋工程材料

《海洋工程水泥與混凝土材料》是國家出版基金項目“海洋工程材料叢書”的分冊之一。

本書全面地介紹了國內外海洋工程用水泥與混凝土材料的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢，并就我國海洋工程用水泥與混凝土材料研究及產(chǎn)業(yè)存在的問題，圍繞我國海洋經(jīng)濟建設的重大需求及縮小與國外先進國家的差距提出了思考和建議，涵蓋了海洋工程用水泥與混凝土材料的應用現(xiàn)狀、制造、材料性質、腐蝕與防護、耐久性設計與監(jiān)測等方面，具有較強的前瞻性、實用性。

本書可作為從事海洋工程用水泥與混凝土材料制造、設計、施工與維護的相關技術人員用參考書，也可作為高等院校相關專業(yè)本科生和研究生課程用參考書。

第1章概論

1.1海洋工程混凝土1

1.1.1定義及基本要求1

1.1.2混凝土在海洋工程領域的應用前景及優(yōu)勢1

1.1.3我國海洋環(huán)境的特點和對海工混凝土性能的影響2

1.2水泥與混凝土材料在海工領域的應用現(xiàn)狀7

1.2.1海岸混凝土工程應用現(xiàn)狀7

1.2.2離岸混凝土工程應用現(xiàn)狀9

1.3相關標準技術規(guī)范及認證機構20

1.4存在的主要問題與研究方向21

1.4.1水泥與混凝土材料在海洋工程領域應用中存在的主要問題21

1.4.2重點發(fā)展方向與展望23

參考文獻24

第2章海工混凝土用水泥

2.1海工混凝土對水泥材料的基本要求27

2.2硅酸鹽類水泥27

2.2.1通用硅酸鹽水泥27

2.2.2海洋工程專用硅酸鹽水泥32

2.2.3抗硫酸鹽硅酸鹽水泥36

2.2.4中低熱硅酸鹽水泥38

2.3非硅酸鹽類水泥38

2.3.1硫鋁酸鹽水泥38

2.3.2鐵鋁酸鹽水泥39

2.3.3硫鋁酸鹽水泥和鐵鋁酸鹽水泥在工程中的應用39

2.4其他類別的膠凝性材料40

2.4.1堿激發(fā)膠凝材料40

2.4.2磷酸鎂水泥44

2.5輔助性膠凝材料——摻合料44

2.5.1常用摻合料45

2.5.2常用摻合料的性能特點48

2.5.3復合摻合料的疊加效應49

2.5.4摻合料在海工混凝土中的應用50

參考文獻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集料分類57

3.1.2集料的主要性能指標58

3.1.3集料對混凝土性能的影響60

3.1.4集料對混凝土耐久性的影響62

3.1.5海工混凝土集料的選擇67

3.1.6機制砂67

3.1.7海砂72

3.1.8輕集料73

3.1.9珊瑚礁77

3.2海工混凝土拌合水79

3.2.1拌合水的類型79

3.2.2拌合水水質要求79

3.2.3海水拌合應用80

參考文獻81

第4章海工混凝土外加劑

4.1外加劑84

4.1.1減水劑84

4.1.2鋼筋混凝土阻銹劑93

4.1.3混凝土抗硫酸鹽類侵蝕防腐劑96

4.1.4引氣劑100

4.1.5其他外加劑107

4.2外加劑與膠凝材料的相容性112

4.2.1相容性的研究現(xiàn)狀112

4.2.2相容性機理分析113

4.2.3水泥相容性對混凝土性能的影響114

4.2.4礦物摻合料相容性對混凝土性能的影響116

參考文獻119

第5章海工混凝土的種類、基本性能與微觀結構

5.1海工混凝土的種類121

5.1.1概述121

5.1.2水下澆筑混凝土122

5.1.3抗海水混凝土124

5.1.4大體積混凝土125

5.1.5聚合物混凝土復合材料128

5.1.6纖維混凝土129

5.1.7輕質混凝土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強度143

5.2.3體積穩(wěn)定性147

5.2.4滲透性148

5.2.5抗凍性148

5.3海工混凝土的微觀結構149

5.3.1硬化混凝土中水泥漿體的固體物相及其形狀149

5.3.2硬化混凝土的界面結構150

5.3.3硬化混凝土的孔結構150

5.4海工混凝土的性質與微觀結構的關系舉例153

5.4.1混凝土的微觀結構對滲透性的影響153

5.4.2外界介質滲透后混凝土的微觀結構演變對耐久性的影響154

5.4.3輔助膠凝材料改善混凝土微觀結構和降低滲透的作用157

參考文獻159

第6章海工混凝土耐久性

6.1護筋性162

6.1.1分類163

6.1.2破壞特征166

6.1.3銹蝕機理170

6.1.4預防措施180

6.2抗硫酸鹽侵蝕性186

6.2.1分類186

6.2.2破壞特征187

6.2.3侵蝕機理189

6.2.4預防措施194

6.3抗凍性198

6.3.1概述198

6.3.2破壞特征198

6.3.3破壞機理199

6.3.4預防措施201

6.4堿集料反應202

6.4.1概述202

6.4.2破壞特征203

6.4.3反應機理204

6.4.4預防措施207

6.5其他侵蝕209

6.5.1波浪力作用210

6.5.2微生物腐蝕212

6.5.3鎂鹽腐蝕213

6.5.4鹽結晶215

6.5.5溶蝕216

6.5.6弱酸腐蝕218

參考文獻220

第7章海工混凝土耐久性設計

7.1耐久性設計方法概述227

7.1.1混凝土耐久性設計國內外研究總體概況227

7.1.2海工混凝土耐久性設計方法229

7.2國內相關規(guī)范的耐久性設計方法230

7.2.1《混凝土結構耐久性設計規(guī)范》（GB/T 50476—2008）的有關規(guī)定230

7.2.2《公路工程混凝土結構防腐蝕技術規(guī)范》（JTG/T B0701—2006）的有關規(guī)定235

7.2.3《鐵路混凝土結構耐久性設計暫行規(guī)定》鐵建設[2005]157號的有關規(guī)定239

7.2.4《海港工程混凝土結構防腐蝕技術規(guī)范》（JTJ 275—2000）的有關規(guī)定242

7.3國外相關指南、規(guī)范的耐久性設計方法244

7.3.1日本JSCE方法245

7.3.2DuraCrete耐久性設計指南245

7.3.3美國Life365混凝土耐久性計算程序耐久性設計方法249

7.3.4Fib 2006和Fib 2010耐久性設計方法251

7.4港珠澳大橋混凝土結構耐久性設計252

7.4.1腐蝕環(huán)境類別與環(huán)境作用分析253

7.4.2基于可靠度的港珠澳大橋耐久性設計255

參考文獻265

第8章海工混凝土結構檢測與監(jiān)測技術

8.1海工混凝土結構檢測與監(jiān)測簡介268

8.1.1海工混凝土結構檢測與監(jiān)測目的與范圍268

8.1.2海工混凝土結構檢測與監(jiān)測技術原理及分類269

8.1.3海工混凝土結構監(jiān)測技術發(fā)展歷程及趨勢270

8.2海工混凝土結構超聲檢測技術271

8.2.1超聲波技術271

8.2.2超聲波技術的應用272

8.3海工混凝土結構沖擊回波檢測技術274

8.3.1沖擊回波技術原理274

8.3.2沖擊回波法測混凝土動彈模274

8.3.3沖擊回波法測試表面裂縫276

8.4海工混凝土結構透視雷達檢測技術277

8.4.1透視雷達檢測的發(fā)展與應用現(xiàn)狀277

8.4.2透視雷達檢測方法原理277

8.4.3透視雷達法探測結構物鋼筋狀況278

8.5海工混凝土結構紅外熱成像檢測技術279

8.5.1紅外熱成像技術原理279

8.5.2紅外熱成像技術工程應用281

8.6海工混凝土結構電學監(jiān)測技術283

8.6.1電學監(jiān)測技術原理283

8.6.2半電池法監(jiān)測鋼筋銹蝕283

8.6.3陽極梯系統(tǒng)監(jiān)測技術284

8.6.4ECI系統(tǒng)監(jiān)測技術287

8.6.5壓電薄膜傳感器監(jiān)測裂紋288

8.6.6環(huán)形電極監(jiān)測技術288

8.6.7傳感器監(jiān)測系統(tǒng)的工程應用289

8.7海工混凝土結構光纖監(jiān)測技術289

8.7.1光纖監(jiān)測技術的發(fā)展與應用現(xiàn)狀290

8.7.2光纖監(jiān)測技術工作原理290

8.7.3光纖傳感器的應用291

8.8海工智能混凝土結構監(jiān)測技術292

8.8.1碳纖維智能混凝土292

8.8.2光纖傳感智能混凝土293

8.8.3形狀記憶合金機敏混凝土293

8.8.4納米混凝土294

8.9海工混凝土結構監(jiān)測實例294

8.9.1青島膠州灣海底隧道耐久性監(jiān)測方案294

8.9.2埃及塞得東港集裝箱碼頭耐久性監(jiān)測工程295

8.9.3港珠澳大橋主體混凝土結構耐久性專項監(jiān)測工程303

參考文獻308

第9章海工鋼筋混凝土腐蝕防護

9.1鋼筋防腐蝕313

9.1.1鋼筋防腐蝕的主要措施313

9.1.2特種鋼筋防腐蝕研究315

9.1.3鋼筋涂層防腐蝕的分類及其作用機理322

9.1.4鋼筋阻銹劑328

9.2混凝土表面防護涂層336

9.2.1無機防護涂層337

9.2.2有機防護涂層338

9.2.3混合類涂層340

9.2.4新型混凝土防護涂層340

9.3電化學防護341

9.3.1混凝土結構的電化學腐蝕過程342

9.3.2陰極保護342

9.3.3電化學脫鹽346

9.3.4再堿化處理350

參考文獻354

第10章海工混凝土應用案例

10.1跨海橋梁工程358

10.1.1工程概況358

10.1.2跨海橋梁混凝土原材料359

10.1.3跨海橋梁混凝土配合比設計359

10.1.4跨海橋梁混凝土性能361

10.1.5跨海橋梁混凝土耐久性控制364

10.2海底隧道工程366

10.2.1工程概況367

10.2.2海底隧道襯砌混凝土原材料368

10.2.3海底隧道襯砌混凝土配合比設計369

10.2.4海底隧道襯砌混凝土性能370

10.2.5海底隧道襯砌結構耐久性控制373

10.3海洋鋼筋混凝土防腐工程382

10.3.1海港泊位高樁碼頭防腐工程382

10.3.2跨海橋梁防腐工程388

參考文獻393

索引395

《海洋工程材料叢書》是我國近30位院士，百余位海洋工程及材料領域的技術專家、學者共同完成的大型出版工程項目,共10卷。 是國家 出版基金項目。

本書是其中的一個分冊，較為全面地反映了國內外海洋工程用水泥與混凝土材料的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢，并就我國海洋工程用水泥與混凝土材料研究及產(chǎn)業(yè)存在的問題，圍繞我國海洋經(jīng)濟建設的重大需求及縮小與國外先進國家的差距提出了思考和建議，具有較強的前瞻性、實用性。全書共分為十章，涵蓋了海洋工程用水泥與混凝土材料的應用現(xiàn)狀、制造、材料性質、腐蝕與防護、耐久性設計與監(jiān)測等方面。反映了我國在該領域研究及應用的全貌。

本書作者陣容強大，來自我國從事水泥和混凝土研究的南京工業(yè)大學、香港科技大學、同濟大學、東南大學、中國建筑材料研究總院等單位的專家組成編寫團隊，由“973"項目首席專家沈曉冬教授擔任主編。

沈曉冬，南京工業(yè)大學，材料學院院長 教授 博導，國家“973”項目首席科學家，南京工業(yè)大學材料科學與工程學院院長。1994年畢業(yè)于南京化工學院材料科學學院，獲博士學位。兼任南京硅酸鹽學會理事長、中國建筑材料科學研究總院兼職教授、濟南大學客座教授、中國資源綜合利用協(xié)會粉煤灰專業(yè)委員會副主任委員、江蘇省非金屬基功能復合材料工程研究中心副主任等職。主要研究方向：水泥混凝土材料和納米復合材料等。

近年來作為首席科學家承擔了國家“973”項目“水泥低能耗制備與高效應用的基礎研究”等國家、省部級項目10余項。2012年獲國家科技進步獎二等獎1項和中國資源綜合利用協(xié)會科學技術獎二等獎1項；2006年和2007年分獲江蘇省科技進步二等獎和一等獎1項；2005年和2006年分獲中國石油和化學工業(yè)協(xié)會科技進步二等獎和技術發(fā)明獎二等獎各1項。獲PCT國際授權發(fā)明專利2項（美國授權），在歐洲和日本公開2項，國家授權發(fā)明專利8項、公開8項，獲教育部“長江學者和創(chuàng)新團隊發(fā)展計劃”創(chuàng)新團隊帶頭人，江蘇省第二屆十大杰出專利發(fā)明人稱號。

《船舶與海洋工程材料》由哈爾濱工程大學出版社出版。

《船舶與海洋工程材料》是為滿足教學和生產(chǎn)發(fā)展需要，受中國船舶工業(yè)總公司教材編審委員會委托編寫的。本書為中國船舶工業(yè)總公司推薦出版教材。

全書共八章，包括金屬學、鋼的熱處理、特殊鋼、船舶與海洋工程用鋼、有色金屬、金屬的腐蝕與保護、非金屬材料和復合材料等內容。

為了系統(tǒng)掌握材料知識，本書內容包括材料的化學成分、組織結構和性能的關系及改變條件對材料組織、性能影響的基本原理：船舶與海洋工程材料的選擇、使用等，以滿足船舶與海洋工程專業(yè)設計、選材、使用、防護的需要。

本書由姜錫瑞主編。姜錫瑞編寫了2、3、4、8章，郭萬俊編寫了5、7章，柳揚編寫了1、6章：全書由姜錫瑞統(tǒng)稿。本書由劉瑞堂教授主審。本書編寫中，還有一些其它人員做了大量工作，在此謹表謝意。由于編者水平所限，錯誤不足之處在所難免，敬請有關專家學者予以指正。

研究方向

主要從事海洋工程材料研究，重點開展船用防腐涂料、防腐水泥、防腐金屬等高性能海洋工程材料技術開發(fā)及產(chǎn)品研制，促進海工材料相關產(chǎn)業(yè)技術進步。 2100433B