摘要：开发海洋资源、利用海洋空间在陆地资源日益趋紧的今天已成为人类生存与发展的重要途径之一。而开发海洋资源、利用海洋空间都离不开海洋构筑物。在海况条件下，水泥混凝土（R.C.）和预应力混凝土（P.C.）的耐久性和经济性比钢优越；轻质混凝土和钢纤维混凝土抗冲击和抗疲劳等性能也比较好，因此，自七十年代初期起，在海洋工程中的应用日益广泛，发展迅速。
关键词：海洋工程；水泥混凝土；现状
0引言
海工混凝土指的是一种在海洋工程建造过程中经常用到的水泥混凝土材料，它具有高性能，高耐久性和高加工性等特点。海洋工程中的混凝土建筑物根据它所处的位置具体可以分为近岸和立岸两种。像海上浮动功能平台、海上风电基础、以及海上人工岛屿等都属于是离岸建筑物，而像防波堤、集装箱码头和跨海桥梁等则都属于是近岸建筑物。目前我们已知的最常见的建筑材料包括钢材、木材和水泥混凝土，而在这些建筑材料中使用最为广泛的就是水泥混凝土，这种建筑材料与其他建筑材料相比，在海工的施工过程中优点尤为突出，例如海底隧道和海上钻井平台等使用的都是它。据有关资料显示，随着经济的发展速度加快，21世纪将会是水泥混凝土在海工建设中应用最多的世纪。此外，水泥混凝土在海洋环境中的耐久性也是一个值得深思的问题，因为水泥混凝土处在海洋环境下会受到海盐浸泡、氯离子渗透等，因此，混凝土在海洋环境中的抗腐蚀也是本文所要解决的问题。
1概述
海洋工程（Marineengineeing）是一个广义的定义，它包括海堤、码头、浮坞、灯塔、港口等工程的设计与施工在内，近年也包括近海石油钻探平台和贮油平台工程在内；而近海工程（Offshoreengineering）则单指后者。我国最近也多采用海洋工程一词以代替近海工程一词。本文所述的海洋工程乃系泛指。
应用于海洋工程的混凝土不同于岸上（陆上）的结构混凝土。处于海洋环境中的混凝土结构可分为三个主要区域：
①浪溅区这是最高潮水平以上的区在这里混凝土可能发生干湿和冻融循浪溅中海水的盐也可能积聚在此区环上。
②潮际区这是潮汐经常涨落的区域，在这区域，混凝土主要处于潮湿状态，但间歇暴露于空气中。
③全浸区这是海面以下的区域，这里的混凝土全为海水所浸没。在海水深处，由于水压的增加，海水渗人混凝土的速率可能较快，但氧的供给有限，钢筋的腐蚀不大。
处于不同区域的混凝土，所受环境的作用也不同，已如上述。海洋工程中混凝土的恶化主要是由于海水侵人，盐在混凝土中积聚，使混凝土和钢筋发生腐蚀。另外，近海平台和有关结构要承受反复的波浪荷载和地震荷载（如处于地震区）的作用，混凝土应具有良好的抵抗疲劳或冲击的性能。大气环境也对混凝土有很大的影响。例如热带区的高温能加速钢筋的腐蚀，盐在浪溅区混凝土表面上的积聚，影响混凝土的耐久性等。
2混凝土材料在海洋工程领域的应用
混凝土海工结构，在恶劣海况条件下工作，承受浪、流、风、冰及地震等环境荷载的作用，经受有害介质的侵蚀，在结构材料性能上有较高的要求。兹就混凝土和钢材、结构耐久性以及结构延性、韧性和疲劳性能等方面的应用作一一叙述。
2.1混凝土和钢材
海工混凝土朝着高强、轻质、耐久和体积稳定等方向发展。美国钢筋混凝土学会2000年委员会报告中设想到本世纪末，特殊用途的混凝土强度达60000磅/平方英寸（414兆帕）；正常生产的混凝土强度达20000磅/平方英寸（138兆帕）；高强混凝土是减轻结构自重的一种有效途径，自重的减轻有利于结构的抗震.目前高强混凝土已达2800公斤/平方厘米。高强混凝土的脆性比普通混凝土大，而韧性和延性则较小。在复杂荷载作用下或受钢筋的约束下，高强混凝土受次应力的影响比普通混凝土小。
轻质混凝土不仅自重轻有利于结构抗震，具有良好的抗震性、抗冲击性、防火和抗低温性能。轻质混凝土在海工结构中的应用有特殊意义，特别用于承受碰撞的部位.液化石油气运输船采用轻质混凝土，不仅从经济上和技术上，而且从生态平衡上考虑，比钢船具有明显的优点。目前轻质混凝土的容重为1000公斤/立方米。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆混凝土2000年委员会设想在本世纪末能生产容重800公斤/立方米，强度3500磅/平方英寸（240兆帕）的轻质混凝土。
聚合物混凝土具有很强的抗冲磨和抗化学侵蚀能力。聚合物浸渍混凝土使混凝土表层低透水性和低吸水性，纤维混凝土具有高抗拉强度和韧性，这些特殊混凝土用于特别要求的结构上。
正如前述，由于液化石油气贮运和极地海工结构的需要，对低温下的钢筋混凝土性能研究，国外十分重视。
国外预应力钢主要趋向于采用高强度、大直径、低松驰钢材。其中热轧钢筋屈服强度一般为60一90公斤/平方毫米，抗拉强度90一115公斤/平方毫米，最大直径可达36毫米.热处理钢筋的屈服强度一般为125一145公斤/平方毫米，抗拉强度为140一160公斤/平方厘米，最大直径为16毫米。
2.2耐久性
根据FIP提出的建议对混凝上要求水泥用量不少于400公斤/立方米，水灰比不大于0.4-0.45，保护层不小于60-100毫米。海工结构钢筋的腐蚀与防护问题十分重要。FIP第九次世界大会预应力钢筋委员会讨论，有如下一些结论性意见：
预应力钢筋使用前不应有任何腐蚀现象，钢筋表面在生产和处理过程中不应有危险性损伤。由于焊渣溅粘钢筋而使预应力钢筋破坏的实例表明、粗钢筋对此特别敏感，钢丝和钢绞束可能也有影响。因此在预应力钢筋附近电焊时，对预应力钢筋必须采取保护措施。
对实际发生破坏的事例所作的研究表明，在一些场合里，应力腐蚀是预应力钢筋破坏的可能原因之一。在精心设计和选择，并十分仔细地建造的结构物中，不存在应力腐蚀的必要条件。如混凝土结构物中，预应力钢筋能完全保护起来，不受侵蚀环境的影响，尤其是不受水的作用，预应力钢筋不会因腐蚀而断裂。
后张法预应力混凝土结构中，在孔道灌浆灌满之前，含有浓度很大的化学药品的水可能流入孔道。这些化学药品，有的就存在于混凝土所使用的外加剂中。
对镀锌预应力钢筋，可得出如下结论：
（1）只要小心池灌浆，即使预应力钢筋没有镀锌，防止应力腐蚀也是有保障的。
（2）在使用不是镀锌预应力钢筋专门研制的锚具时，锚固预应力钢筋必须十分小心。
（3）在某些条件下，使用热浸镀锌钢丝或钢绞线是成功的。
2.3韧性
韧性即抵抗裂缝发展的能力。混凝土常由于收缩拉应力而微裂，在裂缝尖端应力集中。如混凝上无延性，这些应力集中将导致裂缝失稳扩展或暴裂。但混凝土并未发生这种现象，说明混凝土不是完全脆性的，实质上存在某些韧性。
对决定混凝土抗拉能力的构件或结构来说，如梁、板的剪切强度、冲切强度，集中力作用下混凝土的撕裂和剥落，受弯裂缝和收缩裂缝的间距和宽度等，混凝土的韧性极为重要.迄今为止，对韧性间题还缺乏了解。对有关韧性起相当作用的工程设计问题，只按照经验公式和规定进行。但这种经验公式和规定不是建筑在合理正确的认识基础上，因此，有导致错误结论的危险。ArneHillerborg提出混凝土抗拉试件应力一变形简化图式，即当拉应力由零到初裂时，用应力与应变曲线，当初裂后到完全断裂，用压力与位移曲线。用于计算须考虑混凝上韧性的结构应力状态，与试验结果符合较好。
3改善水泥混凝土的耐海水腐蚀性能的具体措施
改善海工水泥混凝土抗海水腐蚀性能，施工条件是一个重要的环节。混凝土的孔隙率对混凝土抗渗性来说是至关重要的，大孔和贯通孔多则使CI-等易于渗入到混凝土结构中而造成腐蚀破坏，因此必须降低孔隙率。在一定的水泥和水化条件下，水泥浆体的孔隙率由水灰比控制。所以，在施工中要尽量减少用水量，一般要求水灰比≦0.45。为了使结构致密，抗渗性强，水泥用量应在320-360kg每立方米混凝土以上。另外，可以掺加外加剂，如减水剂，并且充分捣实，精心处理表面，以达到减水和致密的目的。
4结束语
目前，我国大多数大型混凝土，泵送，起重和移动的施工设备和支撑设备都在陆地上使用，对海上施工相关设备的开发研究很少。但是在我国国内，进口产品在一些用于建造海上设施（如桥梁和隧道）的大型机械设备中仍然占据主导地位。因为陆地上的额施工环境与海上相比仍存在较大差别，因此，我国应加快对海上施工专用设备的研发进度。
参考文献
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论文作者:杨毅
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2019年9期
论文发表时间:2019/8/26
标签：混凝土论文; 钢筋论文; 预应力论文; 海洋工程论文; 应力论文; 结构论文; 韧性论文; 《建筑学研究前沿》2019年9期论文;