泄水建筑物抗冲磨混凝土降粘抗裂性能研究

为改善抗冲磨混凝土的施工性和抗裂性、延长泄水建筑物衬砌混凝土的使用寿命,选用了一种新型的抗裂降粘剂,并以掺硅灰、纤维、HF剂的混凝土为比较对象,对四种混凝土的工作性能、力学性能、抗冲磨性能及抗裂性进行对比试验。结果表明,掺加抗裂降粘剂可大幅降低抗冲磨混凝土的塑性粘度,改善混凝土施工性能;掺硅灰+抗裂降粘剂的混凝土抗压强度和抗拉强度整体上优于其余混凝土,且抗冲磨强度比HF混凝土提高40%;就抗开裂能力而言,硅灰+纤维混凝土>硅灰+抗裂降粘剂混凝土>HF混凝土。因此,抗裂降粘剂能有效降低抗冲磨混凝土的粘度、提升力学性能和抗冲磨强度,降低早期开裂风险。

改性橡胶颗粒对超高性能混凝土耐久性及抗冲磨性能影响

橡胶颗粒加入到超高性能混凝土(UHPC)中,会使其强度显著下降。通过对橡胶颗粒进行表面改性,研究改性后的橡胶颗粒掺量对UHPC的基本力学性能、耐久性、抗冲磨性能以及抗冲击性能影响。研究结果表明:采用多巴胺盐酸盐溶液对橡胶颗粒进行改性,可以在橡胶颗粒表面引入亲水基-OH和-NH_(2),改善橡胶颗粒与水泥基体之间界面黏结性能,使UHPC的力学性能降低幅度减小,明显提高UHPC抗冲磨性能以及抗冲击性能;在改性橡胶颗粒掺量10%时,UHPC的抗冲磨性能和抗冲击性能分别提高了28.6%和65.2%;与掺未改性橡胶颗粒的UHPC相比,掺入改性橡胶颗粒的UHPC抗氯离子侵蚀能力得到加强。

抗裂剂对干热环境抗冲磨混凝土性能影响研究

结合我国西南某流域干热河谷地区某大型水电工程,深入开展了高效抗裂剂对水工混凝土力学性能、变形性能和抗冲磨性能的演化规律研究。结果表明,掺加高效抗裂剂的水工混凝土,其自生体积变形和抗冲磨强度较基准组有所增加,增加量与高效抗裂剂的掺量呈正相关;单位面积上的总开裂面积、干缩率较基准组有所减少,减少量与高效抗裂剂的掺量呈正相关。从孔结构分析角度阐释了抗冲磨性能提升的细观机理。综上,高效抗裂剂对水工混凝土的抗冲磨性能有较好的改善作用。

玄武岩纤维对混凝土力学性能影响试验研究

为解决普通水工混凝土力学性能不足的问题,采用单丝长度12 mm的玄武岩纤维为原料,研究了玄武岩纤维掺量对混凝土抗压、抗拉、抗渗及抗冲磨4个性能的影响,并分析其影响机理。结果表明,随着玄武岩纤维掺量的增加,混凝土抗压强度一定程度降低,劈裂抗拉强度先减小后增加,体积掺量为0.3%时劈裂抗拉强度可提高3%。混凝土中掺入0.1%、0.2%的玄武岩纤维,抗渗性能分别提高14%、29%。在常规混凝土中掺入玄武岩纤维后会显著降低抗冲磨强度。研究成果可为不同应用场景下水工混凝土的配合比优化设计提供参考和借鉴。

抗冲磨超高性能混凝土在水工建筑物过流部位的应用研究

水工建筑物过流面受含砂水流的冲刷磨蚀,常规水工抗冲磨混凝土使用寿命较短,结构修补频繁。通过水下钢球法试验和工程现场洪水冲刷检验,结果表明,常温养护条件下,C130超高性能混凝土的抗冲磨性能约为常规掺聚丙烯纤维C30水工抗冲磨混凝土的8倍。采用抗冲磨超高性能混凝土作为水工建筑物过流面的结构功能层,有助于延长水工结构使用寿命,减少修补频次,保障运行安全,降低全寿命周期成本。

PVA纤维对水工抗冲磨混凝土性能的影响

为了改善混凝土的抗裂性能和抗冲磨性能,确保泄水建筑物的安全运行,在抗冲磨混凝土中掺入具有高强度和高弹性模量的聚乙烯醇(PVA)纤维.研究了PVA纤维混凝土的力学性能、变形性能、抗裂性能和抗冲磨性能,并与聚丙烯(PP)纤维混凝土的性能进行了对比.试验结果表明:当PVA纤维掺量为0.9kg/m3时,混凝土的28,90和180d抗压强度基本不变;劈拉强度分别增加了4.4%,8.4%和5.7%;极限拉伸值分别增加了10%,11%和4%.PVA纤维对混凝土早期干缩有一定的抑制效果,但后期混凝土的干缩值略有增加;混凝土塑性阶段的抗裂性能提高;混凝土的90和180d抗冲磨强度增加.与PP纤维相比,PVA纤维对抗冲磨混凝土性能的改善效果更好.

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。

聚丙烯纤维混凝土性能的试验研究

结合水电工程对聚丙烯纤维混凝土的基本性能进行试验研究 ,结果表明 ,在混凝土中掺入一定量的聚丙烯纤维是克服混凝土开裂的有效途径 .纤维在混凝土中所形成的乱向支撑体系 ,产生一种有效的二级加强效果 ,能较大幅度提高混凝土的抗裂性能 ,改善混凝土的抗渗、抗冲击及耐磨性能等 .在水工混凝土中掺加一定量的聚丙烯纤维可以有效地提高混凝土的整体性能 .

微膨胀抗冲磨混凝土抗裂性研究与进展

论述了抗冲磨混凝土的开裂问题;对膨胀抗冲磨混凝土的抗裂机理进行了阐述;提出了微膨胀抗冲磨混凝土在实际温度和约束条件下进行研究的必要性;对目前膨胀抗冲磨混凝土研究中尚存在的问题做了讨论,指出其今后的研究方向。

减缩剂与膨胀剂对水工混凝土性能的影响

通过试验,对比研究了减缩剂和膨胀剂对水工混凝土基本力学性能、自身体积变形、抗冲击韧性、抗冲磨强度和抗裂性能的影响。结果表明,掺入SBT-SRA减缩剂后,虽然混凝土强度、极限拉伸值均有所降低,但可抑制混凝土的干缩、自生体积收缩,对混凝土平板抗裂性有利;掺入ZY-UEA膨胀剂时,混凝土180 d的极限拉伸值与抗拉强度均存在倒缩现象,自生体积的后期收缩超过基准混凝土,且同龄期混凝土抗冲磨强度的降低幅度可达20%左右。

细集料钢渣混凝土的力学性能及抗冲磨性能

利用粒径为0-5mm的钢渣细集料制备混凝土,探讨钢渣细集料掺量对混凝土（C20、C50和C80）力学和抗冲磨性能的影响。结果表明：细颗粒钢渣集料含有一定的孔隙率,当其替代天然砂配制混凝土,能使骨料和水泥石之间界面区域粗糙度增大,甚至出现不同深度的凹凸面,能起到＂锚固＂的作用,尤其以孔径大或贯穿时较为显著。混凝土的抗压强度和抗耐磨强度随着钢渣细集料掺量的增加呈线性增长关系。当钢渣掺量为30%时,细集料钢渣对C20、C50和C80混凝土的增强效应度分别为29.7%、25.1%和23.0%。C80抗冲磨强度的增强效应度约为C50的88.6%。

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。

陶粒混凝土应用于隧道路面的试验研究

试验研究了陶粒掺量对混凝土抗折模量、耐磨性能的影响。并通过隧道工程实际应用,证明陶粒混凝土可以在保证路面板力学性能和耐磨性能的前提下,降低行车噪音。

水工抗冲磨混凝土试验研究

结合某工程实际,研究其大坝抗冲磨部位使用的抗冲磨混凝土的配合比设计。并对试验配合比的抗冲磨混凝土的力学变形性能、抗冲磨性能、抗裂性能以及抗渗性能和抗冻性能进行试验研究。同时,对掺入抗冲磨剂、聚羧酸类减水剂、萘系减水剂的抗冲磨混凝土的抗裂性能进行对比试验研究,结果表明:不同种类的外加剂对抗冲磨混凝土的抗裂性能有较大的影响。

透水模板浇筑混凝土抗冲磨性能研究

探讨了透水模板工艺对混凝土抗冲磨性能的影响。采用普通胶合板试模和贴透水模板布试模浇筑成型不同配合比混凝土,运用抗冲磨、抗压、扫描电镜和压汞试验,从宏观和微观两方面对混凝土抗冲磨性能进行分析。结果表明:使用透水模板布后,混凝土抗冲磨强度得到明显提高而抗压强度变化却不显著;混凝土试样表层出现大量C-S-H凝胶,形成致密浆体结构,孔隙结构分布更趋合理,有利于改善混凝土抗冲磨性能。

冻融循环作用下混凝土抗冲磨性能研究

寒冷地区水工构筑物长期承受着河流冲刷及冻融循环的循环作用。两者耦合作用下,混凝土力学性能及耐久性能将出现更大程度的劣化。该文对冻融循环作用下的混凝土抗冲磨性能进行研究,根据理论分析和试验结果,研究了冻融侵蚀作用下混凝土冲磨损伤规律。该文主要研究工作如下:①设计一种新的混凝土冲磨试验方法。考虑引气剂、冻融次数等因素,进行混凝土试件的冻融试验,得到冻融混凝土的动弹模、相对质量和抗压强度变化规律;进行冻融混凝土在不同流速下的冲磨试验。试验表明,混凝土在冻融和冲磨耦合作用下,耐久性退化比单一因素的作用严重2~3倍;②结合混凝土冻融损伤模型和冲磨模型,建立冲磨作用下冻融混凝土的磨蚀率理论模型。该模型计算结果与试验数据有良好的吻合;③建立有限元模型,对我国北方地区混凝土桥墩进行分析,在考虑冻融和冲磨交替作用下,混凝土桥墩表面年均磨蚀厚度在4.7~5.7mm之间。河流流速越大,冲磨程度越高。

基于等效龄期的抗冲耐磨混凝土力学性能预测

等效龄期法主要应用于实际温度历程下混凝土的抗压强度预测,而对抗拉强度和弹性模量等抗裂性参数的预测却鲜有报道。为进一步完善相应的实验方法,验证用等效龄期法参于测定、计算实际温度历程下混凝土力学性能参数的适用性,通过测试抗冲磨混凝土绝热温升,以实际工程为数值计算模型,获得了温度匹配历程曲线;随后以3种活化能有明显区别的抗冲磨混凝土(FA、FAS、EA)为例,采用ASTM C 1074-04方法测定了其砂浆活化能。基于Arrhenius公式计算混凝土在温度匹配养护(TMC)过程中的等效龄期,结合其标准养护(SC)下抗拉强度和弹性模量的经时发展模型,得到实际温度历程下的力学性能计算值,其结果与采用实际温度历程进行温度匹配养护得到的实测结果较为一致。

同强度等级下粉煤灰掺量对抗冲磨混凝土性能的影响

为了研究粉煤灰掺量对抗冲磨混凝土性能的影响,使用4种掺量粉煤灰配合比(20%、30%、40%、50%),通过水下钢球法、高速水下钢球法、旋转射流法、抗空蚀试验、温度-应力法,对抗冲磨混凝土的性能进行试验研究。结果表明,同强度等级设计时,增加粉煤灰掺量,早龄期混凝土的抗压强度无明显降低,轴拉强度略降,弹模明显降低,这对早期抗裂有利;随着龄期增加,粉煤灰掺量高的混凝土后期强度增幅明显;粉煤灰掺量增加后,混凝土表面抗悬移质冲刷强度降低,但抗推移质冲磨强度未见明显下降或提高;抗空蚀强度整体上随掺量增加而提高;粉煤灰可以明显改善混凝土的抗裂性能,以90 d为设计龄期时,最佳掺量为40%。

水工混凝土建筑物新型修补材料及其技术的研究

水工建筑物的病害治理需要有可靠的技术,其中修补材料的选择是十分重要的一环。本文中在总结中国水利水电科学研究院结构材料研究所参与的修补工程及使用的材料的基础上,介绍了近年来有关国内外及该所新研制、开发应用的修补材料及其技术、工程应用等经验,可供科研、设计、施工参考。

水利水电枢纽抗冲耐磨混凝土的配合比设计

姚家坪水利水电枢纽工程抗磨蚀混凝土不仅要有良好的抗磨蚀性能,而且要有一定的力学强度和变形能力,较高的抗渗性、抗冻性能。通过混凝土配合比设计试验,推荐了可供施工的配合比参数。混凝土性能试验结果表明,推荐配合比混凝土的性能均满足设计要求。