水工泄水结构的抗磨防蚀设计探讨

含沙高速水流对水工泄水结构的冲磨、空蚀破坏已引起人们的高度重视,电力行业标准DL/T5207—2005《水工建筑物抗冲磨防空蚀混凝土技术规范》中的一些规定不尽合理,对水工泄水结构抗冲磨与防空蚀设计的指导性不足。根据当前高速水流对泄水结构冲磨与空蚀的研究成果,提出了进行水工泄水结构抗磨防蚀设计的一些建议。     

水工建筑物冲磨和空蚀破坏机理及其防治对策

通过对水工混凝土冲磨、空蚀破坏机理的简要分析,从水工设计、材料、施工、维护与修补、质量控制与验收五大方面对水工建筑物抗冲磨防空蚀混凝土关键技术进行了概括总结,为抗冲磨防空蚀混凝土的研究与运用提供参考。     

水工泄水结构的抗磨防蚀设计探讨

含沙高速水流对水工泄水结构的冲磨、空蚀破坏已引起人们的高度重视,电力行业标准《水工建筑物抗冲磨防空蚀混凝土技术规范》（DL/T5207-2005）中的些许规定不尽合理,对水工泄水结构抗冲磨与防空蚀设计的指导性不足,文中根据当前高速水流对泄水结构冲磨与空蚀的研究成果,提出了进行水工泄水结构抗磨防蚀设计的一些建议。     

多沙河流闸门过流面抗冲磨防护环氧砂浆的研制及性能研究

研制一种适用于多沙河流闸门过流面抗冲耐磨防护的环氧砂浆,通过环氧树脂体系的工作性能初选配方,选用正交试验研究不同因素对环氧砂浆抗压强度和抗折强度影响的显著性,分析胶砂比和水泥掺量对砂浆力学性能的影响,通过核磁共振技术研究不同配比环氧砂浆内部孔径大小和分布情况,并通过高速水下钢球冲磨机测试不同配比环氧砂浆抵抗推移质冲磨的性能。结果表明：胶砂比对环氧砂浆的抗压强度和抗折强度影响显著,随着胶砂比的增加,环氧砂浆的抗压强度和抗折强度先快速增加后有一定程度的回落,当石英砂∶水泥∶环氧树脂为5∶1∶3时,环氧砂浆流动性好,养护7 d后内部孔隙分布均匀,抗压强度为119.0 MPa,抗折强度为42.24 MPa, 216 h高速水下钢球法冲磨厚度损失为0.063 mm。结合数据分析,高强高韧环氧砂浆粘结强度高、施工难度小、抗冲磨效果较好,适用于闸门过流面防护。     

SK-PAM特种抗冲磨树脂砂浆材料工程特性研究

本文针对目前常用的薄层抗冲磨防护材料难以抵抗高速水流推移质磨蚀破坏难题,以柔性氨基树脂材料和特种固化剂为胶结体系,添加抗冲磨填料,研发了一种新型抗冲磨树脂砂浆材料。并对新型树脂砂浆进行了力学性能、冲磨能力和环境适应性试验,试验结果表明砂浆伸长率在5%以上,与基面黏接强度大于2.5MPa,表明其具有良好的抗裂能力和适应变形的能力;水下钢球法冲磨试验3个周期质量基本没有损失,同等条件下圆环法冲磨对比试验证明其抗冲磨强度是高强环氧砂浆的5倍以上,证明新型抗冲磨树脂砂浆具有高弹韧性的材料特性,适用于泄水建筑物的抗冲磨、特别是推移质破坏的防护和修复。     

超高性能混凝土抗冲磨性能试验研究

针对新疆水利工程抗冲磨部位应用的抗冲磨混凝土冲磨破坏问题,采用混凝土抗压强度试验及水下钢球法对超高性能混凝土(UHPC)的抗冲磨性能等进行试验研究,同时与普通硅粉混凝土、HF抗冲耐磨混凝土的抗冲磨性能进行对比研究,结果表明:UHPC具有极高的力学性能,28 d抗压强度可以达到130.59 MPa,抗冲磨性能明显提高,抗冲磨强度是普通硅粉混凝土的4倍以上;UHPC具有极高的流动性,具有自流平效果,兼备良好的施工性能。     

铁矿石混凝土在万家寨水利枢纽工程中的应用

黄河万家寨水利枢纽工程泄水建筑物采用以灰岩为主的人工骨料 ,其主要成分为方解石 ,硬度Hd=3.5 ,系质地较弱的造岩矿物 ,在泥沙的磨损过程中 ,其抗冲磨性较弱 ,用其拌制的混凝土 90d抗磨强度仅为 0 .2 3～ 0 .2 7h/ (kg·m- 2 ) .针对这一情况 ,结合现场施工多次进行试验研究 ,采用天然砂、铁矿小石、人工中石拌制的混凝土具有较好的抗冲磨性 ,90d抗磨强度可大于 1.0 0h/ (kg·m- 2 ) ,较好地解决了抗冲磨问题 ,使大坝的整体质量与安全更有保障 .     

高速水流冲刷仪的研制和混凝土冲磨机理的研究

新冲刷仪能够模拟高速水流对混凝土的冲磨情况。本文介绍了新研制的高速水流冲刷仪的设计、组成和修改调试，并使用其进行了高速含砂水流对混凝土的冲磨试验，研究了不同配比混凝土在高速水流条件下的抗冲磨性能和规律。通过试验得出，水流速度越高，水流对混凝土的冲磨效果越明显；骨料的硬度和耐磨性对混凝土的抗冲磨性能起明显的作用，其中铁矿石骨料好于花岗岩骨料，花岗岩骨料好于石灰岩骨料。试验还证明，新冲刷仪能够有效地对不同强度等级以及不同骨料的高强抗冲磨混凝土的抗冲磨性能作出比较。     

高速水流下新型高抗冲耐磨材料的新进展

随着西部大开发和西电东送发展战略的实施,我国要兴建一批大型高水头电站,其泄水建筑物泄流流速均达40～50m/s,对抗冲磨混凝土和过流面抗冲耐磨防护材料的性能提出了更高的要求,促进了水工抗冲耐磨材料的发展。近年来在新型高抗冲磨材料研究方面取得的进展主要包括:多元胶凝粉体新型抗冲磨混凝土的开发研究;降低高强抗冲磨混凝土体积收缩技术措施的研究;“海岛结构”环氧树脂合金抗冲磨防护材料的开发研究;聚脲高抗冲耐磨防护材料和喷涂技术研究;圆环高速含沙水流冲刷试验仪的研制等。     

糯扎渡水电站左岸泄洪洞混凝土裂缝处理

糯扎渡水电站左岸泄洪洞底板及边墙4.5m高范围为C_(90)55抗冲磨混凝土。由于抗冲磨混凝土设计强度高、胶凝材料用量大、水泥水化热温升高、混凝土温控难度大,加之施工前期使用的水泥早期水化速度快、发热量大,施工中虽按设计要求采取了温控措施,但底板及边墙抗冲磨混凝土仍出现了一些裂缝。左岸泄洪洞设计泄洪流速最大达47m/s,底板及边墙混凝土的防空蚀、抗冲耐磨要求高,其安全运行问题突出。为此,对抗冲磨混凝土出现的裂缝采用化学灌浆施工技术进行了处理。     

船闸闸室墙表面修复砂浆性能试验

进行丙乳砂浆、硅粉砂浆、高强砂浆、聚丙烯纤维高强砂浆及玄武岩纤维高强砂浆等5种船闸闸室墙表面修复砂浆的抗压、抗折、抗冲磨及耐久性等系列性能试验研究。研究结果表明：加入丙乳明显降低了砂浆的抗压、抗折强度,尤其是抗压强度,说明丙乳砂浆的压折比降低,韧性增大;硅粉砂浆具有优良的力学性能,其28d的抗压、抗折强度分别为85.9MPa,14.5MPa;加入纤维极大地改善了砂浆的抗冲磨性能,与未加纤维的高强砂浆相比,加入聚丙烯后砂浆的磨损率和抗冲磨强度分别提高了30%和27%;各修复砂浆均具有良好的抗碳化性能;5种修复砂浆中硅粉砂浆的抗冻性能最好,170个冻融循环后抗压、抗折强度损失率分别为2.2%和4.1%;聚丙烯纤维高强砂浆及玄武岩纤维高强砂浆具有良好的抗渗性能,1.5MPa水压下的渗水高度分别为1.0mm及1.5mm,表明加入聚丙烯纤维与玄武岩纤维可以有效地改善砂浆的耐久性能。      

水工高性能耐磨蚀混凝土的研究及探讨

本文对水工混凝土构筑物磨蚀破坏的原理进行了分析,根据咸阳亭口水库泄洪排沙洞的设计参数,依据DL/T 5207-2005《水工建筑物抗冲磨防空蚀混凝土技术规范》,设计一种高性能抗磨蚀混凝土。与高强混凝土、硅粉混凝土、高强粉煤灰混凝土相比,具有极其优异的抗冲耐磨性能,可用于抵抗水流冲刷、泥沙磨损和高速水流空蚀破坏,作为水工抗冲耐磨护面材料和耐磨修补材料使用。     

提高抗冲耐磨混凝土性能的机理和途径

该文通过对常规混凝土与抗冲耐磨混凝土破坏机理的分析,得出混凝土抗冲磨强度主要取决于组成材料的抗冲耐磨性能及其所占的比例。提高抗冲磨混凝土性能的途径是:(1)选用耐磨性能好的岩石作骨料,如辉绿岩铸石、人工砂或石英砂;(2)提高水泥石的抗磨强度并减少其中的含量,并提出了选用配合比的原则、步骤,如水灰比、含砂率通过耐磨强度试验确定,外加剂采用非引气型高效减水剂等。     

改性环氧砂浆抗冲磨材料性能研究

冲磨破坏是水工建筑物常见的破坏形式之一,环氧树脂基材料是常用的抗冲磨防护和修补材料。针对西部高寒地区高紫外辐射的环境特点和抗冲磨材料实际工况,通过试验研究了改性环氧砂浆的力学性能、抗反复冲磨性能和耐紫外老化性能。改性环氧砂浆长期抗拉强度大于17 MPa,216 h抗冲磨强度(水下钢球法)达1 090.03 h/(kg/m~2),1 440 h紫外加速老化试验后,抗拉强度和断裂能保留率分别为82.25%和96.90%。试验数据表明,改性环氧砂浆有优异的力学性能、抗冲磨性能和耐紫外老化性能,适合用于西部高寒地区抗冲磨防护和修补。     

喷射式混凝土冲磨试验机研制与冲磨试验分析

介绍了混凝土抗冲刷磨损试验中的旋转喷射式试验原理,并根据此原理研制了旋转喷射式混凝土抗冲耐磨试验机。通过与现有冲磨机的比较,该试验机的模拟冲刷过程更接近混凝土真实的受冲刷环境,并且可以实现不同冲刷条件下一定范围内的任意冲刷速度调节。试验结果表明,该试验机冲刷速度高,冲磨效果好,利用该机能够有效地对不同配合比混凝土的抗冲磨性能作出比较。     

肯斯瓦特水利枢纽工程抗冲耐磨混凝土设计及应用

肯斯瓦特水利枢纽工程泄洪建筑物泄流时将承受高速水流的破坏,按照规范要求需采用抗冲磨混凝土。本文对采用HF抗冲磨剂与硅粉混凝土进行了抗冲磨对比试验,实验结果表明:在凝胶材料基本相同的条件下,硅粉混凝土、HF混凝土28 d抗磨强度均能满足规范要求,但HF混凝土施工性能较好,容易保证施工质量。     

齐古水库冲沙隧洞C60混凝土配合比试验

齐古水库位于新疆呼图壁河流域,属多沙性河流,为提高冲沙隧洞混凝土的抗冲耐磨性,采用硅粉、粉煤灰和膨胀剂配制高强混凝土进行试验,试验结果:3组配合比混凝土28 d的抗压强度分别为71.5、74.8、69.3 MPa,抗冻/抗渗分别大于F220/W8、F240/W8、F220/W8,均满足高强混凝土对抗压强度、裂性和抗冲磨的要求。把试验结果应用到齐古水库冲沙隧洞,其28 d混凝土抗压强度均在69.87 MPa(C60)以上,满足工程设计要求。     

橡胶混凝土抗冲磨性能试验研究

为对橡胶混凝土的抗水冲磨性能开展研究,试验分别以C40和C50普通混凝土为基准,将3种不同粒径的橡胶颗粒以6种不同的掺量等体积取代砂配制成橡胶混凝土,研究了橡胶颗粒以及改性剂对混凝土抗冲磨性能的影响。试验结果表明:掺加橡胶颗粒后,混凝土强度降低,抗冲磨强度提高9.57倍,且橡胶颗粒掺量越大、粒径越大,橡胶混凝土抗冲磨强度越高,但存在一个最优掺量,推荐15%为最优掺量;改性剂处理橡胶颗粒后,与不处理的相比,在一定程度上提高了橡胶混凝土的抗压强度,更为明显地提高了橡胶混凝土的抗冲磨强度,最大值提高了60%。研究结果为应对水工混凝土的冲磨破坏问题提供一种新材料和新方法。     

硅粉混凝土与HF高强耐磨粉煤灰混凝土的应用

在水利水电工程施工中,溢洪道、泄洪洞等承受高速水流冲磨部位,多采用抗冲磨混凝土,其中硅粉和HF抗冲磨剂应用广泛.对硅粉混凝土与HF高强耐磨粉煤灰混凝土的抗压、抗冲磨、干缩性、耐久性等性能进行了分析.从工程实例看,HF高强耐磨粉煤灰混凝土不仅具有较高的抗冲磨性,同时具有良好的施工性和经济性,易于振捣密实,易于出浆和收光抹面,并可作为性能优良、泵送阻力小的泵送混凝土,在较小的用水量条件下,很容易配制成自流混凝土,施工单位一般均乐于使用这种混凝土.     

CW改性环氧砂浆在西藏地区抗冲磨防护中的应用

针对西藏地区水工建筑物劣化问题,根据溢流坝段闸墩部位水流冲磨破坏特性及高海拔地区强紫外辐射的气候特点,采用2种不同性能的环氧砂浆对闸墩混凝土缺陷部位进行修补及抗冲磨防护,其中深度缺陷修补采用高黏度环氧砂浆补平,面层防护采用自主研发的CW高耐候改性环氧砂浆,该砂浆适用于强紫外辐照条件下高速过流区混凝土表面防护.经过蓄水后半年时间的水流冲磨及强辐射考验,表明改性环氧砂浆对闸墩混凝土抗冲磨及耐久性防护具有良好效果.