一、基础理论研究工作
南京水科院长期从事水工高性能混凝土（含新型外加剂、新型掺合料）、 纤维增强材料、 水工建筑物防护新材料、水工建筑物高性能及长效修补材料及工艺以及岩基处理新材料等研究；研究的目标主要在两个方面，一是基于工程中提出的大量实际问题，二是追随国际上水工材料的发展方向。承担了多项“七五”、“八五”、“九五”国家重点科技攻关项目，取得了许多水工材料方面的创新成果，并结合工程应用研发了3FG-2减水剂、NBS丙烯酸酯共聚乳液水泥砂浆、NSF硅粉剂、水下不分散剂、NAF系列外加剂（包括泵送剂、缓凝减水剂、高温缓凝减水剂、减缩剂、膨胀剂等）、PT掺合料、AS水泥、超细灌浆材料、DICEP无溶剂环氧重防腐涂料、T-90水性富锌漆、FH耐磨涂料、抗微生物涂料、耐候涂料等。许多研究成果通过了省部级鉴定，达到国内外先进或领先水平，并取得了多项国家级和省部级科技奖励等，也取得多项专利。
混凝土外加剂基础理论的研究成果主要表现在通过微观及亚微观的理论及实验研究，一、判明了减水剂及缓凝剂的作用机理；二、判明了不同外加剂对水泥的适应性，阐释了外加剂应用中的问题，提出了改进途径；三、找出了某些外加剂与掺石膏水泥发生异常凝结的原因，并寻求了解决办法，从而使南京石膏矿等的硬石膏产品得以继续为水泥厂使用。这些研究成果为进一步开发新的外加剂提供了依据。为此获得了多项国家和部省科技进步奖励。
主持制订或修编了《水工混凝土试验规程》、《港工混凝土试验规程》等多项水利水电水运有关材料试验方面的规程、规范，出版了《混凝土工程新材料设计与施工》、《混凝土中钢筋的腐蚀与保护》等专著，主编《中国水利百科全书》（第二版）中的“工程材料”学科条目。
1985年承担的“大管柱预应力高强钢丝应力腐蚀与防腐的研究”是国内首次开展的项目，研究了高强钢丝在模拟溶液、砂浆和后张法灌浆混凝土中的应力腐蚀行为和规律，提出了防腐措施，为预应力高强钢丝在我国的海工、港工结构上的推广应用做出了贡献。1988年承担“上海30万吨乙烯重点管线外壁防腐工程”，为管道铺设及焊接工程的顺利进行提供了保证。1989年9月管线全部工程竣工向国家移交。
1996年，承担国家“九五”科技攻关课题“港口水工建筑物耐久性研究”。其中：“典型地区环境和已建工程破坏状况调查与分析”对天津港高桩码头等新、老码头开展了现场调查。详细地反应了国外及我国沿海钢筋混凝土高桩梁板码头的钢筋锈蚀及结构损坏情况，提出了对策和建议，为管理、设计和施工部门提供了决策和工作依据；“氯离子在混凝土中渗透规律及钢筋锈蚀评定技术研究”开展了钢筋无损检测方法—表面电位法、恒电流脉冲法的试验研究，提出了恒电流脉冲法测量钢筋极化电阻的方法，是对海港钢筋混凝土结构的诊治、寿命评估、维护与加固决策十分重要的手段，其中联合使用半电池电位和RC值法评判钢筋混凝土中钢筋锈蚀状况的准确性达国际领先水平；“海工高性能混凝土成套技术”开展了掺磨细矿渣海工高性能混凝土、掺硅粉与粉煤灰海工高性能混凝土试验研究，研制的保塑剂已投入生产与应用，其与高效减水剂的复合产品已在国家重点工程长江二桥、泰州引江河水利枢纽等工程中成功应用，具有广阔的推广应用前景，有显著的经济、社会和环境效益；“钢筋混凝土电化学脱盐防腐保护成套技术研究”完成钢筋混凝土中氯离子初始含量、保护层厚度、钢筋层数、表层钢筋等效表面积与施工电流密度、电量间的关系试验研究，并在宁波北仑港2.5万吨级码头钢筋混凝土构件上开展了电化学脱盐防腐技术的现场试验。
1999年完成的国家自然科学基金三峡重大项目“抗冲磨高性能混凝土及破坏机理研究”，所获得的高性能砂浆的混凝土坍落度损失明显减少，在新安江大坝的厂房顶修补应用中效果良好。
2000年完成国家“九五”科技攻关专题“碾压混凝土材料性能和耐久性研究”，考虑防渗与防裂要求的碾压混凝土配合比优化研究”紧密结合依托工程龙滩水电站进行研究，通过配合比优化，降低了关键部位的水泥用量，仅碾压混凝土部分就可节省水泥约51000吨，同时改善了温控防裂性能，抗渗性能提高到S18以上，使用所开发的软件实现了碾压混凝土配合比计算机辅助设计的人机对话，使配合比参数的调整可在屏幕上直观进行。该专题获得了多项创新成果，并已直接应用于龙滩水电工程设计和大朝山水电工程建设，仅龙滩工程混凝土配合比优化产生经济效益6000万元以上，大朝山工程建设中成功地应用PT掺合料1200,000 立方，并已安全度汛12次，PT掺合料产生的直接经济效益1800万元以上。“高温条件下高温缓凝减水剂的研究”，取得了重大突破，“碾压混凝土新型PT掺合料的研究和应用”，取得了在大朝山拱围堰工程应用的重大成果，使凝灰岩和磷矿渣混磨掺合料碾压混凝土10万方。“高温碾压混凝土缓凝剂的研制”在400多个配方中筛选出4个可供选用的配方，产品填补了国内空白，在长江三峡右岸围堰的碾压混凝土工程中得到使用，该项研究为我国实施高温碾压混凝土作业开创了先例，社会效益巨大。“龙滩碾压混凝土高温高效缓凝减水剂的研究”的成果应用于广西百龙滩水电站大坝混凝土浇注。这项研究所属的龙滩高拱坝项目获国家科技进步二等奖。
二、面对水利水电水运行业发展要求，为行业决策和重点工程建设提供科技支撑
混凝土与钢筋混凝土耐久性以及新材料的开发研究方面：1980年完成的“丙烯酸酯共聚乳液水泥砂浆（简称丙乳砂浆）”，是以丙烯酸酯共聚乳液为主的水泥性用聚合物改性剂与水泥砂浆形成的复合材料。它克服了普通水泥砂浆抗拉强度低、抗裂性差、容易产生裂缝的缺陷，是一种抗裂、抗冻、防水、耐磨、耐老化、耐久、粘结强度高的新修补和护面材料，该成果1987年获水电部科技进步二等奖，1988年获国家科技进步三等奖。丙乳抗冲磨材料的商品化，着重解决了新材料性能的改造、提高和施工工艺问题，使内乳砂浆、NNDC水下不分散混凝土、硅粉超早强混凝土得以顺利推广。该材料已被广泛应用，填补了我国新型材料的一项空白。
1991年完成“七五”国家科技攻关子题项目“高强抗磨蚀硅粉混凝土的研究和应用”，结合二滩、龙羊峡、岩滩、小浪底等高流速下水工泄水建筑物抗磨的需要制成的一种新型无机抗腐蚀材料—掺硅粉混凝土。每方用量小于或等于440千克时，其28天抗压强度可比普通400号混凝土提高近一倍，抗冲磨强度提高1-2倍，抗空蚀强度提高3-5倍，其它物理性能都有较大改善，尤其抗渗、抗冻耐久性好。所研制的材料在葛洲坝电厂二江泄水闸、大伙房水库消力池、映秀湾水电站拦河闸底板、龙羊峡中孔上作为抗磨蚀修补和护面材料应用，效果良好。还应用于龙羊峡、连云港码头的耐腐蚀、富春江水电站水下修补、仪征化纤厂公路路面等十多项工程中，均取得效果。专家鉴定认为该项研究已处于国内领先地位，达到国际先进水平。《硅粉混凝土的研究和应用—水工抗腐蚀NSF剂产品研制与应用》项目1994年获水利部科技进步二等奖。
1992年完成的“泄水建筑物不同水动力条件下空化及非金属材料抗空蚀问题研究”，对四种不同水动力学流态（分离流、缝隙流、剪切流及交汇流）的空化特征进行了新的探讨，给出15项研究的新资料和新成果。对非金属材料抗空蚀技术作了重点阐述，提出了高强混凝土类、高强砂浆类、树脂胶泥类、硅粉混凝土类及硅粉砂浆类等五类新成果，还提出了超速对比试验法及这些新的抗蚀材料在工程中的应用情况，并根据课题研究的需要，根据不同的水动力条件和声学测试的要求设计制造了五套各具特色的专用装置。该项成果已在刘家峡、龙羊峡、二滩、水口等建设工程中应用，取得较好效果。科研成果1992年获能源部科技进步二等奖，1993年获国家科技进步三等奖。
1991年完成“AS水泥和混凝土性能的研究和应用”课题，研究了AS水泥的水化产物组成、水泥石孔结构及其力学、热学、抗化学腐蚀等性能以及AS混凝土的力学、变形、耐久性和外加剂的适应性等。该研究成果1993年获电力部科技进步二等奖。这种水泥在交通、石油、化工，军事等领域的八个工程中应用。超快硬AS混凝土经小批量试生产，在抢修机场跑道和抢修公路中应用，取得了令人满意的效果。AS导电砂浆、嵌缝密封膏、水下不分离混凝土陆续研究成功；“AS胶凝材料（抗盐卤水泥）在青海盐湖地区的开发研究（中试）”，其成果通过能源部科技司、青海省科委联合鉴定。
1991年-1992年完成交通部“通达计划”中的“新型港工耐久硅粉混凝土的研究”、“钢筋表面防腐环氧粉末涂料的研究”、“开孔沉箱消波堤（兼码头）的试验研究”、“开敞式码头系、靠船力及动力稳定性研究”等项目分别通过交通部科技司鉴定。
1995年完成的横向项目“大朝山水电站混凝土优化试验研究”，可使大朝山水电站工程节省工程造价1800万元以上。1995年完成“碾压混凝土拱坝诱导缝灌浆技术研究”，研制出一种新的灌浆材料，设计的灌浆管路满足了重复灌浆的要求。1997年完成的横向项目“厦门海沧大桥混凝土配合比试验”成果已在大桥施工中采纳应用，并继续承担了海沧大桥锚锭后浇段与C50混凝土试验及锚锭结构原观，经现场比选，南京水科院原观试验工作为最优，得到了建设单位的好评；研制了NA-F2高效泵送剂继江阴大桥南塔成功应用后，又在南京长江二桥建设中发挥了重要作用，该项成果已列入1998年交通部重点推广项目。1998年承担国家电力公司重点项目“混凝土大坝水下伸缩缝修补技术研究”，开展了伸缩缝灌浆材料固化体长期性能和背水面快速封堵弹性材料研究工作，并在陈村水电站大坝进行了伸缩缝水下修补现场试验，取得成功。1999年完成的院基金项目“免振低热混凝土的研究和应用”提出了配制免振低热混凝土原材料的要求和相应的混凝土配合比，采用双掺技术，使混凝土靠自身重量自密实，不用振捣。该研究成果已在国家工程厦门海沧大桥、南京二桥、深东引水主体工程施工中应用。
钢材钢结构的腐蚀与防护新技术的研究方面：主要开展水工结构安全基本理论、安全性评估方法与体系、残余寿命预估、安全信息数据库与专家系统、水利工程防灾减灾的工程和非工程措施、加固修复理论、技术、设备、材料、方法和标准、除险加固质量控制和评价标准、重大工程失事预警与决策网络系统等研究。先后对200多个水利工程开展了安全与病害普查和鉴定工作，包括大坝枢纽、堤防、挡潮闸、泄水闸、渠道、隧洞等，建立了有关水利工程基本状况的计算机管理系统，利用该系统可以随时掌握和跟踪水利工程安全、老化、病险全局性动态变化情况，对关系水利工程管理、运行、维修、废弃的决策提出许多建设性意见。
1996年完成的电力部重点项目“混凝土结构内部缺陷与厚度的新型检测方法”，研制开发了冲击反射法及测试系统，这种检测方法系单面测试且测试方便、快速、直观。系统包括三个部分：冲击器、接收器、信号采集，处理和分析。大量室内外试验结果证明系统准确可靠。
1998年承担的国家电力公司重点科研项目“水电金属结构防腐蚀及安全检测技术研究”，对全国48个水电厂进行了腐蚀与防腐蚀现状调查，开展了涂层与阴极保护联合防腐技术在水电工程中的应用研究，并在三峡临时船闸拦污栅上进行了现场应用试验，并着手研制适合水电金属结构应用的三种新型涂料，进行了相关仪器设备的更新改造。
交通部“七五”攻关项目“港工结构防腐蚀新技术和新材料的研究—环氧涂料和钢管桩被覆聚乙烯的研究”，研制成功了DICEP无溶剂环氧重防腐蚀涂料，海工钢管桩被覆聚乙烯塑料，钢筋混凝土环氧粉末涂层钢筋等技术和新材料，并通过了鉴定，获得了交通部科技进步三等奖；原能源部“七五”重点项目“火电厂钢结构防腐蚀研究”研制成功对环境友好的水性富锌涂料，通过鉴定，并获得原能源部科技进步三等奖；水利部“八五”攻关项目“螺旋锚结构及施工工艺的研究”研制成功专用于螺旋锚的高强耐磨涂料；交通部“九五”攻关项目研制成功混凝土表面底封闭涂料，对防止盐离子的渗透有很好的作用；国家电力公司“九五”重点研究项目“水电工程金属结构防腐蚀及安全技术研究”，针对水利水电工程金属结构的防腐蚀研制成功高性能耐候涂料、水中耐微生物腐蚀涂料、耐磨涂料等。
“座底浮坞出运沉箱等新技术在石臼港煤码头工程中的应用”是南科院完成的成果内容——装船机轨道梁（箱形钢梁）外表采用热喷铝外加涂料封闭的保持。1984年第一次在实施海洋环境中防腐共5250m2。现场检查表明，钢梁外表面除了受到生产过程中的油、水、煤粉的污染、粘附外（可擦去），所有防腐层中封闭涂料，只稍有褪色，而无多大变化。由于封闭涂料基本上是完好的，故喷铝层除了六年前吊装、运输时有少量的磕碰、破损地方外，未发现任何有腐蚀和剥落的现象。完全可达到二十年内不需大修的设计要求。此成果获1987年度交通部科技进步二等奖、1988年度国家科技进步三等奖。
1991年完成的交通部项目“海工钢筋混凝土上部结构外加电流阴极保护技术”研制了AS导电砂浆次阳极材料，CN-1型导电塑料电线阳极材料，通过室内试验和四个维修工程三年试点应用，获得了能从根本上制止钢筋腐蚀的效果。经鉴定，认为已达到国际先进水平，其中AS导电砂浆具有独创性，对于防止海工钢筋混凝土工程上部结构的腐蚀破坏具有显著效果，此项技术可以推广应用到公路、桥梁、工民建等众多建筑设施上。
1985年完成的《大坝复杂水工结构的三向光弹试验应力分析研究》解决了地基模拟、复杂结构模型的制作及准确施加荷载等一系列技术难题。1987年完成的交通科技进步奖项目“水运工程水工建筑物抗震设计规范”，主要承担码头岸坡加速度分布和桩机码头抗震试验研究部分的编写工作。1988年完成的“深海筑港技术中结构振动与抗震问题的研究”主要针对重力式与桩机式港工结构结合具体工程或设计方案，通过现场动测、室内动力模型和理论分析进行研究。成果表明，地基刚度对体系有较大影响，波浪作用下重力式结构可按静力进行稳定计算，桩基结构的动力分析可近似按单质点体系来考虑，桩基受力分析应考虑桩土相互作用。
1987年完成的“钢筋混凝土叠合式单向板试验研究”通过一定数量整浇单板的试验研究，主要探讨宽跨比B/L，板厚h及力作用位置对单向板在集中载荷作用下有效分布宽度的影响规律，从而寻求有效分布宽度的计算方法，为了进一步论证试验结果和补充试验不足，进行了单板有限元计算分析完善试验结果。该项目通过了交通部组织的鉴定，并获得交通部科技进步三等奖。
1989年完成的“装配式叠合面板试验研究”以弹性理论为基础，采用码头原型板进行试验，并将试验结果与有限元计算相结合，得到的结果是：（1）在集中荷载作用下，所谓单向板中，横向弯矩不仅存在，而且较大，有必要提高其分布筋的配筋率；（2）得出了两边自由、两边简支板及两边连续、两边受横梁约束板的荷载有效分布宽度计算公式，有横梁约束连续板的弯矩分配系数；（3）采用成果中的迭合缝及横向拼缝形式的叠合拼版，能保证结构整体工作性能。“装配式迭合面板试验研究”鉴定认为该项研究在国内处于领先地位，连续板研究已达到国际先进水平。并获得交通部科技进步三等奖。
1994年8月完成的横向项目“高桩码头面板横向配筋研究”，采用了试验研究与有限元计算相结合的方法，进行了25块板的试验和150个组次的有限元计算，着重研究了板的宽跨比、支座形式、分布钢筋与板的变形裂缝以及双向应力状况之间相互关系与影响。文中给出了考虑主要影响因素的Mx/My值的计算公式，考虑了板的塑性重分布性能及集中荷载作用时的应力集中现象，提出了横向钢筋取值，即当B/L>1.5时，横向钢筋应不小于主筋的35%，布置在荷载作用处1/2范围内，其它情况横向钢筋不小于主筋的15%。该项目通过了交通部组织的鉴定，并获得交通部科技进步三等奖。
“淮北地区铜山县农田水利装配式配套建筑物研究及推广示范” 是水利部下达的“黄淮海”农业增产推广示范项目，通过水利部科教司的验收和鉴定，该成果推广到徐州市六县一郊区五十多个乡镇，辐射到安徽、河南、新疆等省。获得水利部科技进步三等奖，并被国家科委列为国家级科技成果重点推广计划。
1996年完成“大直径预应力混凝土管桩连片及墩式码头结构技术开发”，主要承担了两部分工作：高强粗钢筋预应力混凝土大空心板的试验和依托工程原型观测。对现行空心板孔洞型式及成孔工艺进行比较，就码头面板可以采用的孔洞用有限元法作板的三维应力计算；依据港口工程规范及依托工程进行试验设计，对成型试件进行钢筋的预应力张拉、加荷和观测，并对试验数据进行分析计算。依托工程采用了许多新的设计和施工工艺。在对典型的新设计直到整体码头进行室内静、动试验和计算分析的基础上，对原型结构进行了静、动观测试验。
灰渣的贮放和综合利用技术研究方面：对于火电厂的粉煤灰、钢厂的钢渣、铁合金厂的硅粉、炼磷厂的磷矿渣等固体废弃物，研制成功无熟料高性能AS水泥，工业废渣直接用于水工混凝土（如粉煤灰掺量达60%以上的碾压混凝土）、海港混凝土（如磨细矿渣掺量达60%以上的海工高性能混凝土）等各种大型工程中，取得了一些处于国内、外领先或先进水平的研究成果：海工高性能混凝土成套技术研究获得交通部中国航海科技二等奖，碾压混凝土材料性能和溶蚀耐久性研究获得中国电力科技进步二等奖等。
1997年完成的国家自然基金“高掺粉煤灰常态混凝土的长期性研究”，该项成果用于浙江鄞县二级公路，高掺粉煤灰混凝土浇筑的路面经检验各种性能与普通混凝土一致，每方混凝土可节约20元，取得了较好的经济效益。“挤密两灰桩加固粉煤灰地基试验”项目试验区选在南通天生港电厂5号灰池内，试验成果被设计采用，在灰场建造仓库、灰场转运站等使用情况良好。
1995年完成的电力部项目“沥青灌浆堵漏技术的研究和应用”，研究成果在李家峡水电站工程土石围堰堵渗漏获得成功，通过了电力部组织的鉴定。
