水工混凝土涂聚氨酯涂层的抗冻性能研究

文章利用冻融循环试验、涂层耐低温性能试验和水汽渗透性试验,探讨了水工混凝土涂沥青改性聚氨酯涂层、聚氨酯涂层的抗冻性能。结果表明：聚氨酯涂层的防水性优于沥青改性聚氨酯涂层,其低温柔韧性也更好,对混凝土抗冻性和长效性改善效果更好;冻融循环达到1000次后混凝土相对动弹模量均≥98%,但沥青改性聚氨酯涂层已失去防护作用发生冻融破坏,而聚氨酯涂层仍然完好未产生冻融破坏;单一的利用动弹模量很难反映涂层改善混凝土抗冻性的效果,应结合受冻融循环作用后涂层下表面是否剥落或粉化、混凝土与涂层间的黏结情况以及涂层自身状态等综合评定。     

水工混凝土表面防护材料及应用技术

采用多种浸渍材料，通过对混凝土浸渍、涂层处理，使其表现形成以毫米计的较为密的封闭怪，有效地改善了混凝土表面结构和性能，使表层透气系数大大降低，抗渗性，抗冻性、抗化及中度等各项耐久性指标均朋由大幅度提高。借助微观测试设备对浸渍处理表面结构形貌，成人及孔结构进行分析，为混凝土表面忘我 理论和有效的防护措施。     

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。     

水工混凝土表面防护处理技术的研究

本研究采用水玻璃、有机硅防水剂、PEA乳液、EVA乳液和无机材料等多种涂层材料对混凝土表面进行涂层处理，并借助先进的微观测试仪器对表面结构形貌及孔结构进行了测试和分析．同时通过透气系数来评估混凝土表面防护效果的优劣．试验结果表明，采用复合涂层处理，使混凝土表面形成较为致密的封闭层，有效地改善了混凝土的表面结构，透气系数大大降低．     

水工钢球相变混凝土抗冻融性能试验研究

混凝土是水利工程建设的重要材料,改善其物理力学性能对提高水利工程的安全性和耐久性具有重要意义。通过室内试验的方式,探讨水工钢球相变混凝土抗冻融性能。试验结果显示,水工相变钢球混凝土具有良好的抗冻融性能,具有一定的工程应用价值。建议在制作水工钢球相变混凝土时,掺加6%左右的相变钢球。     

水工混凝土建筑物表面修护新型材料

针对混凝土结构因受到碳化、冻害、火灾、机械冲击、碱集料反应和钢筋锈蚀等引起的表面及断面损坏，介绍了目前用于水工混凝土结构表面修护新型材料的特点，并提出修护材料的选择应考虑环境条件、建筑物结构功能等，充分发挥材料的使用寿命，以取得优越的总体经济效果。     

高寒地区水工混凝土防护修复技术与应用

高寒地区水工混凝土建筑物处于超大温差、极端低温、强辐射、大风、干燥等复杂条件,混凝土结构容易产生以冻融破坏为代表的劣化病害,防护修复技术是常用的劣化防治措施之一。通过有限元方法对冻融循环作用下水工建筑材料劣化过程及影响规律进行了模拟计算。结果显示,在周期变温荷载作用下,孔隙水结冰产生的冻胀应力是导致混凝土耐久性降低的主要因素。除了改善混凝土本体抗冻性外,还应采用表面防渗处理,如表面涂层防护,以控制混凝土内部含水量和冻胀应力,提高抗冻融能力。介绍了高寒地区水工建筑物防护修复材料的选择原则、种类特点和施工工艺,总结了防护修复技术在高寒地区的典型工程应用,为高寒地区水利水电工程维护提供了一定的参考借鉴,并从材料性能、配套设备、工艺拓展、标准制定4个方面进行了展望。     

聚脲类水工混凝土防护涂层研究进展

近年来,由于复杂环境水利工程施工存在低温、昼夜温差大、紫外光辐射强烈等极端气候问题,混凝土防护技术迎来了巨大挑战。表面涂层则为混凝土防护技术提供了机遇,表面涂层制备方法与老化机理研究被大量科研人员关注。笔者简要综述了聚脲类混凝土防护涂层材料的特点和研究现状,重点介绍了在国内外的发展历程,以及老化行为和机理方面的研究动态。     

冻融条件下水工混凝土渗透性演化试验研究

寒冷地区的混凝土面板堆石坝在经历长期冻融作用后,其面板渗透性逐渐增大,从而影响大坝安全稳定。为此,通过解决冻融作用下混凝土表面不平整等问题,利用Autoclam渗透性测试仪测试了不同水胶比、掺粉煤灰以及引气剂下混凝土渗透性随冻融次数的变化规律。结果表明,不同水胶比混凝土的渗透系数随冻融次数的增加均呈指数增长趋势,水胶比较小的混凝土其渗透系数增长的最缓慢;高冻融循环次数后,同时掺粉煤灰和引气剂对增强混凝土的抗渗性效果最明显。此外,还探究了冻融条件下混凝土渗透性与其抗压强度之间的相关性。     

纤维对水工混凝土抗冻融性能的影响研究

试验研究了单掺不同掺量钢纤维和聚丙烯纤维对水工混凝土抗冻融性能的影响。试验结果表明：一定掺量下,2种纤维混凝土的抗冻性能均优于基准混凝土;聚丙烯纤维对水工混凝土抗冻性能的提高较为显著;单掺1kg/m3聚丙烯纤维对水工混凝土抗冻性能改善效果最好,经过300次冻融循环后相对动弹性模量达到85.5%,质量损失率仅为1%。     

沥青混凝土防渗面板的新型封闭层和防护层

国内外一般均采用热施工的沥青玛蹄脂作为沥青混凝土防渗面板的封闭层,这种封闭层施工厚度不易控制,高温下多出现流淌.结合南谷洞水库大坝沥青混凝土防渗面板的施工,提出并实施了冷铺设的沥青封闭层,效果良好.同时为降低太阳辐射对坝面温度的影响,还加设了白色防护表层.经现场检测,预计可将坝面最高温度降低18℃,有助于提高坝面的热稳定性.     

紫外线与冻融循环作用下的混凝土耐久性研究

分别制作3种不同水灰比的面板混凝土试件,在紫外线辐射试验的基础上,以未经紫外线辐射的试件作为对照组,对各组经相同时间紫外线辐射后的试件进行冻融循环试验,并每间隔一定的冻融次数测定试件的质量及动弹性模量,根据试验结果,进行拟合分析,建立了考虑紫外线辐射的冻融循环损伤度模型。结果表明:在一定冻融循环次数下,水灰比越小,质量损失率越小,相对动弹模量越高,混凝土的抗冻性越好;相较于未经紫外线照射的对照组,经过紫外线照射的试件在经过一定循环次数的冻融后,其质量损失率更大;紫外线辐射对低强混凝土的质量损失率影响主要是在冻融循环的早期表现出来,而对高强混凝土则是在冻融循环的晚期表现出来;获得的冻融循环损伤度模型能够较好地反映经过紫外线辐射作用的面板混凝土的冻融循环损伤演变规律。     

冻融循环及硫酸盐侵蚀双因素下面板混凝土耐久性研究

冻融循环与硫酸盐侵蚀是影响面板混凝土耐久性的两个主要因素。研究了水灰比为0.45、0.42、0.38的面板混凝土在5.0%(质量分数)硫酸钠溶液中单一冻融循环、单一硫酸盐侵蚀及冻融循环及硫酸盐侵蚀交替试验下面板混凝土的质量损失率及相对动弹模量变化规律和特点。结果表明:水灰比越小,面板混凝土的抗冻性及抗硫酸盐侵蚀能力越强。冻融破坏与硫酸盐侵蚀双因素作用不是简单的相互叠加的效应,而是超叠加效应,这两种破坏是相互促进,相互影响。本文的研究方法及成果可以为面板混凝土耐久性研究提供重要的参考依据。     

聚脲提高海工和水工混凝土抗冻性研究

冻融破坏是导致混凝土耐久性下降的重要因素。本文采用快冻法,结合某跨海大桥和青藏高原某水利工程,研究了聚脲涂层对提高海工和水工混凝土抗冻性的影响,并与环氧涂层进行对比研究。研究结果表明,无涂层高性能混凝土经275次冻融循环后,质量下降了5%以下,相对动弹性模量也下降到60%,产生冻融破坏;环氧涂层混凝土100次冻融循环后,涂层出现裂纹,250次时出现大面积脱落,425次后相对动弹性模量下降到60%。聚脲涂层混凝土600次冻融循环后,表面仍完好无损,质量及相对动弹性模量几乎不变。从聚脲涂层在某跨海大桥和青藏高原某水利大坝应用情况来看,聚脲涂层具有很好的抵抗海工和水工环境腐蚀的能力和抗冲击性能,即使在-45℃～25℃这样的大温差环境下,仍具有很好的适应性。     

气候变化条件下水工混凝土的抗冻性能

为了提高气候变化条件下水工混凝土的抗冻耐久性,采用自制的气候模拟系统,设定了-5℃、-10℃、-17℃、-30℃、-40℃等5个冻融过程降温终了混凝土试件中心温度,研究冻融温度对F50、F100、F300等3种抗冻设计等级水工混凝土的质量损失、动弹性模量的影响。试验结果表明:随着冻融过程中降温终了试件中心温度的降低,F50、F100、F300等3种抗冻设计等级的水工混凝土的质量损失、动弹性模量损失逐渐增大,水工混凝土能经受的最大冻融循环次数也逐渐减少。降低冻融过程中混凝土试件的中心温度可引起水工混凝土抗冻耐久性的降低。     

面板混凝土冻融劣化后动力性能的研究

为研究应变速率对面板混凝土经冻融劣化后动力性能的影响,对面板混凝土进行不同次数(0、25、50、75、100、125、150、175、200次)的冻融循环和不同应变速率(1×10-5、1×10-4、2×10-4、5×10-4、1×10-3s-1)的单轴压缩以及常规三轴试验。结果表明:单轴压缩试验下,应变速率相同的面板混凝土,冻融劣化程度加大,其动态极限抗压强度逐渐降低,峰值应变逐渐提高;冻融次数相同的面板混凝土,随着应变速率的增大,其单轴动态极限抗压强度随之增大,峰值应变随之降低。常规三轴试验下,经100次冻融循环、同一应变速率的面板混凝土,随着围压的增大,其极限抗压强度增幅减弱,混凝土的率敏感性有所降低,峰值应变随之提高。     

高混凝土坝考虑水表面张力影响的水力劈裂研究

水力劈裂是200m以上高混凝土坝、高碾压混凝土坝需要重点关注的安全隐患。为深入研究高混凝土坝的水力劈裂机理,研发了一种新型混凝土高压水劈裂试件,利用该试件进行了相同条件下水力劈裂及气压劈裂对比试验。研究表明,在静态加压条件下,混凝土发生破坏的水力劈裂水压显著大于气压劈裂的气压,混凝土断裂过程区中水的表面张力对裂缝扩展有抵抗作用。基于试验,提出了水表面张力抵抗劈裂作用的表达式,利用混凝土断裂力学中的裂纹尖端应力强度因子法,构建了考虑水表面张力作用的混凝土水力劈裂模型,该模型计算结果与试验结果吻合良好。应用水表面张力模型分析200m级重力坝水力劈裂影响,可进一步改进考虑高压水劈裂的特高混凝土坝设计。     

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。     

超低温冻融循环后混凝土应力～应变全曲线试验研究

通过对21个混凝土棱柱体试件进行冻融循环后的应力~应变全曲线试验,分析比较了不同温度和冻融循环次数对混凝土应力~应变全曲线的影响。试验研究表明:(1)超低温冻融循环后混凝土峰值应力降低,峰值应变随冻融循环次数的增加而增大;(2)在相同冻融循环次数条件下,冻融温度越低,相应的下降段曲线下降越缓慢;(3)在其他条件相同的情况下,冻融循环次数是影响不同冻融温度之间差异是否明显的主要因素。通过非线性拟合得到了受超低温冻融循环作用的混凝土应力~应变理论曲线,研究成果可为混凝土材料非线性分析提供参考。     

紫外线辐射及冻融循环双因素下面板混凝土力学性能研究

为了建立考虑紫外线辐射作用的混凝土冻融循环损伤模型,有必要弄清紫外线辐射与冻融循环相结合条件下对面板混凝土力学性能的影响。为此进行了紫外线辐射试验、冻融循环试验和混凝土抗弯强度试验,并对混凝土试件表面状况、质量损失率和抗弯强度进行了对比分析。试验结果表明:在一定冻融循环次数下,水灰比越大,质量损失率越大。相较于未经紫外线照射的对照组,经过紫外线照射的试件在经过一定循环次数的冻融后,其质量损失率更大。紫外线辐射对低强混凝土的质量损失率影响主要是在冻融循环的早期表现出来,而对高强混凝土则是在冻融循环的晚期表现出来。紫外线辐射对经受冻融循环后的混凝土抗弯性能没有明显的影响,在其他条件相同的情况下,水灰比越低,抗弯强度越高。