水工混凝土结构的材料研究创新成果综述

本文概述中国水利水电科学研究院结构材料研究所50年来在水工混凝土结构的材料研究方面的创新成果,主要包括水工混凝土掺合料与外加剂、碾压混凝土、面板混凝土、水工混凝土耐久性与抗裂性、特种混凝土以及研制仪器设备、制订材料试验方法与现场检测方法、研发新材料产品、编写规程规范与出版著作等方面的创新成果。     

水工结构材料研究的回顾与展望

本文回顾了60年来中国水科院在水工结构材料方面取得的主要成果,包括混凝土筑坝材料、结构模型试验、混凝土断裂力学、水工混凝土耐久性及评估、面板坝接缝止水、堆石坝沥青混凝土防渗技术、结构检测与安全评估和水工新材料等。回顾历史,对于凝练创新文化,启迪和激励未来发展,是十分有益的。     

水工混凝土表面不同防护材料抗渗性能对比试验研究

为提高水工钢筋混凝土结构抗渗性能。根据水工混凝土服役环境的特殊性,设计开展室内混凝土防护材料性能检测试验方法,对比分析水工建设中应用较为广泛的HS943环氧厚浆、施而固、优止水以及永凝液4种防护材料的混凝土抗渗性能。试验表明:(1)HS943环氧厚浆与施而固防护材料涂层防渗效果明显。环氧厚浆材料内部微观结构密实无孔隙,能够阻止水分的渗入,而施而固材料内部微观结构及涂层阻水性则相反;(2)优止水材料成分与施而固相似,但涂层防渗效果较施而固差;(3)永凝液能填充结构内部孔隙但不能阻止水从结构表面进行浸入,涂层抗渗效果一般。     

水工混凝土材料研究进展综述

概述了长江科学院材料与结构研究所70 a来在水利水电工程混凝土材料方面的研究成果与创新。研究成果推动了水工混凝土原材料向多元化、功能化、地缘化、低碳化发展,引领大坝混凝土材料性能设计理念从强度主导向耐久性转变;为国内外众多大中型水利水电工程提供了先进的水工混凝土配合比设计;在水工混凝土裂缝控制、耐久性提升、高性能化等方面解决了诸多工程难题;积累了丰富成果和经验,促进了水工混凝土技术的进步。未来将继续聚焦重大水利工程、常规水电和风光水储等新能源开发对新材料、新技术、新工艺的需求,助力碳达峰、碳中和国家战略的实现。     

2011珠江委检测中心通过国家计量认证复查评审

2011年6月14日～16日,水利部珠江水利委员会基本建设工程质量检测中心(以下简称"中心")经过评审组的评审,认为中心具备按照《水工混凝土试验规程》SL352-2006等133个标准、规程和规范,开展岩土、混凝土、金属结构、量测等四大类20项检测项目260个参数检测的能力。同意通过国家计量认证复查评审,报请国家认证认可监督管理委员会批准。     

广东省水利水电科学研究院结构材料研究所

结构材料研究所主要从事水利水电工程、结构工程、工程材料、岩土及地基基础工程的试验，研究、分析计算、监测及检测工作。在大坝安全监测，复杂水工结构分析和外掺MgO混凝土试验研究等方面具有雄厚的实力和基础。下设三个研究室：大坝安全监测研究室、工程材料研究室和基础检测研究室。近年来，获得省科技进步特等奖1项，一等奖2项。     

水工混凝土结构耐久性的模糊综合评价

为考虑多种因素对水工混凝土结构耐久性的影响,对前人的研究结果进行了分析,将影响因素分为施工质量、材料和环境等三个方面,共10项因素;建立了评价水工混凝土结构耐久性的指标体系,对各因素分别建立了其对混凝土结构耐久性影响的隶属函数,把模糊数学与层次分析法结合起来,进行单因素评价和因素间相对权重的确定,最后对混凝土结构耐久性进行模糊综合评价。     

四部电力行业标准审查会

《水工混凝土砂石骨料试验规程》、《水工混凝土外加剂技术规程》、《水电水利基本建设工程单元工程质量等级评定标准(八)水工碾压混凝土工程》、《水电水利工程人工砂石加工系统施工技术规程》四部电力行业标准于     

水工混凝土结构腐蚀检测与评估方法

水工混凝土结构在环境侵蚀、材料老化和物理力学性能的改变、突发事变过载等因素的综合作用将不可避免地导致结构损伤的不断演化,直接影响其工作性态,并致使结构的强度、稳定性和耐久性等重要安全性能指标下降,抵抗自然灾害的能力降低,影响其正常工作的能力,甚至发生结构性破坏.因此,在设计确定的环境作用、实际运行的条件和规定的维修使用条件下,对现存水工混凝土结构的腐蚀状况进行检测、分析和评估诊断,合理评价水工混凝土结构在合理使用年限内的适用性和结构安全性,分析水工混凝土结构腐蚀后的剩余使用年限,显得尤为重要.本文论述了水工混凝土结构腐蚀检测的基本程序和要求、检测依据和内容、腐蚀评估方法和剩余使用寿命评价方法,为水工混凝土腐蚀结构检测和评估提供参考和依据.     

关于大坝混凝土强度等级体系设置的建议

我国水利水电行为惯用的大坝混凝土强度等级体系与国内外通用的混凝土强度等级体系不一致，不利于行业交流和国际交流，新设置的大坝混凝土强度等级体系符合国际标准和国家标准，并可使大坝混凝土水泥用量维持现行水平，新体系可供修订《混凝土重主设计规范》、《混凝土拱坝设计规范》、《水工混凝土施工规范》及《水工混凝土试验规程》时应用。     

水工混凝土矿物掺和料的开发与应用研究综述

历经六十余载,长江科学院材料与结构研究所对水工混凝土矿物掺和料开发与应用进行了系统的研究。首次将优质粉煤灰规模化应用于三峡工程,并开发了用于水工混凝土的磷渣粉、石灰石粉、天然火山灰等新型矿物掺和料,掌握了其影响混凝土的性能规律,编制了系列技术标准,形成了水工大体积混凝土矿物掺和料应用技术体系。部分研究成果在我国大中型水利水电工程中得到成功应用,是水利水电工程建设、混凝土矿物掺和料选择的主要依据之一。对部分研究内容进行简要介绍,包括水工混凝土矿物掺和料的分类、不同胶凝体系的水化机理、对水工混凝土性能影响以及配合比设计、施工工艺等,梳理相关科研成果,旨在推动新型矿物掺和料在大中型水利水电工程中的应用,拓展水工混凝土掺和料品种与范围,为水利水电工程混凝土的设计提供重要的理论依据,提高我国筑坝技术水平、促进水工材料学科发展。     

磷渣粉替代粉煤灰在水工混凝土中的应用研究

对磷渣粉的化学成分、微观结构和形貌特征,以及磷渣粉和粉煤灰作为掺和料对胶凝材料及水工混凝土性能影响进行了试验研究。结果表明：掺磷渣粉的混凝土绝热温升显著降低,混凝土拌和物有一定程度的缓凝,有利于大体积混凝土的施工、温控和防裂;磷渣粉可提高混凝土后期强度增长率和极限拉伸值,对混凝土的抗渗、抗冻性能无不利影响;磷渣粉可部分或全部替代粉煤灰在水工混凝土中大量应用。     

高寒地区复掺矿物掺合料水工混凝土抗冻耐久性劣化机理研究

为评定高寒地区环境对掺矿物掺合料水工混凝土结构冻融循环耐久性能的影响规律,通过不同掺合料掺量及种类、不同冻融温度下水工混凝土冻融循环试验,研究分析不同配合比水工混凝土的质量损失率、相对动弹性模量、抗压强度以及渗透性的时变规律,揭示了矿物掺合料与冻融温度对混凝土抗冻性的影响机理。试验结果表明:各掺合料水工混凝土的抗冻性从优到劣依次为粉煤灰+硅灰+稻壳灰硅灰+稻壳灰粉煤灰+稻壳灰粉煤灰+硅灰稻壳灰硅灰粉煤灰未掺加;相同单掺条件下,掺加稻壳灰试件组抗冻性最强,硅灰居中,粉煤灰最弱;复掺矿物掺合料情况下,三掺粉煤灰、硅灰、稻壳灰混凝土抗冻性最强;复掺矿物掺合料能减少水工混凝土的孔隙率及渗透性,且粉煤灰、硅灰、稻壳灰的颗粒粒径不同会相互填充,从而产生超叠加效应;随着冻融循环过程中试件中心温度的降低,导致混凝土内部的温度梯度增大,孔隙内部的膨胀压力增大导致混凝土内部结构破坏。     

外加剂在水工混凝土中的应用

本文对外加剂在水工混凝土中的常用种类、基本作用、注意事项及发展趋势进行了叙述。     

水工混凝土中氧化镁安定掺量的判定方法述评

为了促进外掺MgO混凝土的深入研究和推广应用,本文对现行水工混凝土中MgO安定掺量的五种判定方法进行了对比分析。结果表明,根据现行判定方法确定的MgO外掺量生产的MgO混凝土,其自身体积膨胀量很难满足补偿坝体混凝土温降收缩量的需要。对于如何科学合理地提高水工混凝土的MgO掺量,仍然需要深入研究。同时建议,利用实际工程的原材料和混凝土配合比,开展直接根据混凝土试件的自生体积膨胀量来确定水工混凝土中MgO外掺量的研究。     

复掺石灰石粉和粉煤灰在西藏地区水工混凝土中应用试验研究

受客观条件的限制,西藏地区水电工程中混凝土掺和料需从内地长距离运输获得,这样不但增加了工程造价,同时也存在着由于掺和料供应不及时而影响工程进度的风险。结合西藏水电工程的实际,开展的复掺石灰石粉和Ⅱ级粉煤灰作为混凝土掺和料的试验。研究结果表明：复掺部分石灰石粉能改善混凝土的孔隙结构,提高混凝土的性能,可以配制满足设计要求的水工混凝土。将石灰石粉作为掺和料用于西藏地区水电工程的混凝土在技术上是可行的。     

水工建筑物混凝土新型防护材料研究与应用

水工建筑物由于经常受到水压、水流冲刷、冻融或干湿循环等作用,容易出现渗漏、老化、溶蚀破坏及腐蚀等问题,缩短了建筑物的服务寿命。以聚氨酯和聚脲为基体,通过聚合反应或物理添加的方式,开发出新型含氟聚氨酯和氟改性聚天冬氨酸酯聚脲两种防渗抗裂涂层材料;通过三氟氯乙烯与不同的乙烯基醚和乙烯基酯的共聚制得了绿色环保的水性氟碳树脂涂料;以聚脲和乙烯基酯树脂为基体,通过与纳米或微米级无机粒子复合的方式,研发了抗冲磨材料。上述一系列防渗抗裂、抗老化、抗冲磨新型防护涂层材料,已成功应用于丹江口大坝加高工程混凝土表面防护、三峡船闸闸墙混凝土抗冲撞等工程,经现场测试及较长时间的服役考验,效果良好。研究成果可为水工防护材料的开发和性能提升优化研究提供重要依据。     

现代水工大体积混凝土材料研究进展

针对目前水工大体积混凝土的研究热点——温度裂缝和耐久性,总结分析了大体积混凝土材料近些年的发展趋势和特点,如外加剂、骨料和水泥等。结合部分研究成果,综合论述了各类混凝土耐久性评价指标和试验方法的优缺点,提出应从原材料和配合比设计优化入手,综合考虑多因素协同作用下大体积混凝土的耐久性,并应注意选用细度适中的中热和低热硅酸盐水泥,严控混凝土总碱含量。     

大型水电工程混凝土质量控制与管理关键技术

水工结构中大体积混凝土、衬砌混凝土、抗冲耐磨混凝土的设计和施工质量事关电站的长期有效安全运行,其质量控制和管理是保证工程优质高效建设的关键。基于已建三峡、向家坝和溪洛渡水电站混凝土质量控制实践,对混凝土设计技术指标、原材料与配合比、温控防裂、施工工艺等关键技术进行了总结,形成了三峡集团的企业标准并推广应用。对基于数字化、智能化的过程精细管理等进行了案例分析。这些成果将用于在建中的白鹤滩和乌东德工程,也可为国际国内同类工程借鉴使用。