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。     

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。     

水工抗冲磨混凝土原材料选用分析

文中介绍了水工混凝土的冲磨破坏机理及研究现状,结合张峰水库抗冲磨混凝土配合比试验对抗冲磨混凝土的原材料选用进行分析,通过原材料优选研制出了经济合理满足设计要求的抗冲磨混凝土。     

聚脲弹性体抗冲磨防护材料及应用技术研究

水电大坝泄水建筑物的抗冲磨和空蚀破坏一直是水工结构和水工材料工程师关注和研究的一个重要课题，多年来仍未能得到有效的解决。本主要从材料研究出发，介绍了新型抗冲磨有机高分子材料-喷涂聚脲弹性体材料及其施用技术的优异性能，以及适用于水电混凝土工程潮湿基底界面施用特点的潮湿界面剂试验研究结果。进行了喷涂聚脲弹性体涂层的室内高速含沙水流冲刷试验，与高强混凝土冲磨试验相比较的结果显示该材料具有十分优异的抗高流速含砂水流冲磨性能。简单介绍了初次在实际工程中应用喷涂聚脲弹性体技术的情况。     

影响混凝土耐冲磨性若干因素的试验研究

在大面积的水工泄水建筑物中,常常采用水泥混凝土作为抗冲耐磨材料。为了有效地提高混凝土的耐冲磨性能,研究影响混凝土耐冲磨性能的因素是很有必要的。由试验研究表     

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。     

中国水工结构抗冲磨防空蚀涂料的研究及应用现状

总结了影响水电工程冲磨损坏的影响因素和水电工程结构抗冲磨防空蚀的材料种类，重点介绍了抗冲磨防空蚀涂料的耐磨性能试验方法及其影响因素、抗冲磨防空蚀涂料的种类及其应用情况，陈述了环氧耐磨涂料、聚脲耐磨涂料和耐磨混凝土的性能差异和性价比。结果表明：影响水工结构冲磨损坏的因素主要为水的冲磨角度、水的流速、悬移质颗粒大小和悬移质的含量等；用于水工结构的抗冲耐磨涂料主要为环氧树脂涂料和聚脲类涂料；影响涂料本身耐磨性能的因素为树脂的弹性和硬度、填料的种类、微米级填料的硬度和含量等；抗冲耐磨涂料主要用于水电工程排沙洞、泄洪洞和溢流面等。     

修补过流面混凝土缺陷的新型抗冲耐磨材料研究

含砂高速水流对水工建筑物过流面混凝土的冲磨破坏是水电工程建设和运行中的疑难问题。在优选的胺类—环氧树脂固化体系抗冲磨材料配方中,加入增韧剂GXY后,制备出具有“海岛结构”的合金增韧型双组分抗冲磨材料,常温、低温（0℃左右）可固化,粘结、抗压、抗冲磨强度等力学性能高,配制、施工操作简便、适应性强、能在潮湿面施工,是一种性能优良的用于水工建筑物过流面防护和缺陷修补的材料。     

纤维对水工抗冲磨硅粉混凝土性能的影响

在水工抗冲磨硅粉混凝土中掺入不同品种纤维可以改善混凝土性能,研究了水工抗冲磨硅粉混凝土掺入改性聚乙烯醇纤维KS-1500(PVA1)、聚乙烯醇纤维(PVA2)和聚丙烯纤维(PP)后,混凝土的基本力学性能、抗冲击韧性、抗冲磨强度、抗裂性能。结果表明,掺入不同品种的纤维后,可提高混凝土极限拉伸值、抗冲击韧性、抗冲磨强度、平板抗裂性,抑制混凝土干缩。综合比较分析,掺入改性聚乙烯醇纤维KS-1500对提高水工抗冲磨硅粉混凝土的性能有利,尤其是极限拉伸值。     

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。     

橡胶混凝土抗冲磨性能的研究

探讨了橡胶混凝土在不同水灰比、胶粒掺量、粒径大小的情况下的抗冲磨性能,为进一步改善混凝土的韧性和耐久性提供借鉴。在以往橡胶混凝土研究基础上,采用水下钢球法对混凝土进行抗冲磨强度试验,得出了橡胶混凝土在不同水灰比、胶粒掺量、粒径大小的情况下的抗冲磨性能。从本次试验中可以看出水灰比与橡胶混凝土的抗冲磨强度具有良好关系,水灰比小时,有利于提高混凝土的耐磨性,但是水灰比不能无限制的降低,必须能够提供胶凝材料完全水化所需的水分及保证施工过程中的和易性;随着橡胶颗粒掺量的增加,混凝土的耐磨性先提高后降低。橡胶掺量15%时混凝土的抗冲磨强度最高。当掺量达到30%时,抗冲磨强度反而比未掺入时低;掺入的三种粒径中掺入粒径为（2.36～4.75 mm）的混凝土耐磨性能最佳,其单位磨损量最小。胶粒掺量是影响抗冲磨性能的主要因素,其次为水灰比,第三是胶粒粒径的大小。     

PVA纤维对水工混凝土抗冲磨性的影响试验研究

为解决水工建筑物面临的冲蚀问题,试验研究了在不同养护龄期下,不同体积掺量PVA纤维对混凝土强度、抗冲磨性能的影响,并对纤维混凝土的微观形貌进行了分析。研究结果表明,同基准组混凝土相比,当PVA纤维体积掺量为0.2%时,纤维混凝土的抗压强度提升了20.8%,劈裂抗拉强度提升了33.2%,抗冲磨强度提升了108.4%,磨损深度下降了34.2%,质量磨损率下降了3.9%。PVA纤维混凝土微观形貌的分析结果显示,当PVA纤维体积掺量为0.2%时,纤维在混凝土基体内分散性良好且呈乱向分布。结合SEM分析结果得知,在混凝土中掺入适量PVA纤维,可以显著提升水工混凝土的强度和抗冲磨性。     

水工混凝土抗冲耐磨防护技术研究进展

简要介绍了抗冲耐磨混凝土和钢板衬护等现有水工混凝土抗冲耐磨技术,阐述了喷涂聚脲弹性体技术应用于水工建筑物防护的可行性和优越性。工程应用表明,聚脲材料具有优异的抗冲耐磨性能、良好的复杂环境适应性、超强的耐老化性能以及便捷的施工性能等特点,使其成为解决水工混凝土磨损和空蚀问题的有效手段。     

抗冲磨混凝土在姜射坝水电站的试验研究与应用

抗冲磨混凝土被广泛应用于水工建筑物坝体泄水孔洞、溢流面、消力池等需要抗冲磨的部位，其质量直接关系到水工建筑物运行安全及使用周期。四川姜射坝水电站在首部枢纽工程冲沙闸、泄洪闸、护坦等部位的底板面层均采用了铁钢砂混凝土和HF耐磨粉煤灰混凝土，经过试验研究与应用表明，采用掺HF外加剂配制的抗冲磨混凝土不仅具有较高的力学强度和抗冲磨强度，而且施工工艺简单、经济效益明显，是一种较理想的抗冲磨混凝土。     

Abrasion test of flexible protective materials on hydraulic structures简

In this study, several kinds of flexible protective materials sprayed with polyurea elastomers （hereinafter referred to as polyurea elastomer protective material） were adopted to meet the abrasion resistance requirement of hydraulic structures, and their abrasion resistances against the water flow with suspended load or bed load were studied systematically through tests. Natural basalt stones were adopted as the abrasive for simulation of the abrasion effect of the water flow with bed load, and test results indicate that the basalt stone is suitable for use in the abrasion resistance test of the flexible protective material. The wear process of the polyurea elastomer protective material is stable, and the wear loss is linear with the time of abrasion. If the wear thickness is regarded as the abrasion resistance evaluation factor, the abrasion resistance of the 351 pure polyurea is about twice those of pure polyurea with a high level of hardness and aliphatic polyurea, and over five times that of high-performance abrasion-resistant concrete under the abrasion of the water flow with suspended load. It is also about 50 times that of high-performance abrasion-resistant concrete under the abrasion of the water flow with bed load. Overall, the abrasion resistance of pure polyurea presented a decreasing trend with increasing hardness. Pure polyurea with a Shore hardness of D30 has the best abrasion resistance, which is 60 to 70 times that of high-performance abrasion-resistant concrete under the abrasion of the water flow with bed load, and has been recommended, among the five kinds of pure polyurea materials with different hardness, in anti-abrasion protection of hydraulic structures.     

基于啁啾布拉格光纤光栅(CFBG)的混凝土磨蚀监测方法

提出了一种基于啁啾布拉格光纤光栅(CFBG)的混凝土磨蚀监测方法,其基本工作原理在于光纤光栅长度会随着混凝土磨蚀的发生而同步变短,从而引起光栅反射光谱带宽变窄,继而利用光纤光栅的相关理论计算得到混凝土磨蚀深度。同时,还描述了一种计算混凝土磨蚀深度的简单算法,并通过对比试验验证传感器测试的精度。试验结果表明:对于单点的磨蚀深度测量结果,该方法的测量精度可达到亚毫米级别,可应用于水工建筑物表面磨蚀状态的实时监测。     

纳米材料对混凝土耐久性和功能性影响研究

为了探究纳米混凝土耐久性和功能性研究的进展与困境,对不同种类纳米材料对混凝土耐久性和功能性的影响进行了分类整理和分析,并对纳米材料在混凝土中的应用前景进行了展望。研究发现:(1)纳米材料可以有效改善混凝土孔隙结构,并且参与混凝土水化,从而提高混凝土的抗冻、抗渗、抗冲磨、抗腐蚀等耐久性能;(2)纳米材料的掺入还可以使混凝土产生压敏导电性能、光催化自清洁性能以及电磁屏蔽性能,具有广阔的应用前景;(3)目前纳米混凝土存在纳米材料造价较高且过量掺加会使优化效果降低的问题。因此,从经济和性能两方面考虑,纳米材料在混凝土中的掺加存在一个最优掺量。最后给出了两个典型工程案例介绍纳米混凝土在水工建筑物中的成功应用,为纳米材料在混凝土中的应用提供有价值的参考。