长江科学院领导带队参加中国水利学会2015—2017年度“青年人才托举工程”和“青年人才助力计划”项目总结会

2018年4月9日,中国水利学会在北京组织召开了＂青年人才托举工程＂和＂青年人才助力计划＂（2015—2017年度）项目总结会。会议对3年来＂托举＂和＂助力＂项目总体情况、项目绩效以及被托举人成长情况等进行了总结,研究部署下一步水利青年人才托举的相关工作。

长江科学院派员参加《南水北调渠道混凝土衬砌裂缝预防措施研究》专家咨询会

2013年1月9—11日，长科院肖承京、颉志强博士在北京参加了由国务院南水北调工程建设委员会专家委员会（以下简称国调办专家委）组织的《南水北调渠道混凝土衬砌裂缝预防措施研究》技术咨询会。

长江科学院主编的《水工混凝土掺用硅粉技术规范》(送审稿)通过审查

2017年8月5-6日,电力行业水电施工标准化技术委员会在西宁市主持召开了长江科学院主编的《水工混凝土掺用硅粉技术规范》（送审稿）审查会。参加审查会的有中国电力企业联合会标准化中心、中国电力建设股份有限公司、中国人民武装警察部队水电指挥部、中国葛洲坝集团股份有限公司、中国电建集团、国电大渡河流域水电开发公司、中国华能集团公司、中国水利水电科学研究院、南京水利科学研究院等单位的30多位专家和编写单位代表。

长江科学院获一项国家发明专利

2018年5月,由长江科学院材料与结构研究所研制的“_种基于合成硫酸铝无碱液体速凝剂”获得中华人民共和国国家知识产权局颁发的发明专利证书(专利号:ZL 2015 1 0670917.7),在无毒无害、高效耐久的混凝土外加剂领域取得重大突破。速凝剂是喷射混凝土中必不可少的组分,也是该领域的核心技术。在速凝剂研究早期,无论是粉末速凝剂还是液体速凝剂,普遍存在速凝剂碱含量较高的问题。这进步增加了碱-骨料发生的风险,同时容易造成皮肤腐蚀和后期强度大幅度降低等问题。本发明公开了合成聚合硫酸铝的方法,并公开了基于合成聚合硫酸铝新型无碱液体速凝剂的制备方法,具有绿色环保、性能卓越等优点。该速凝剂在较低掺量情况下,水泥凝结时间和胶砂强度即可满足JC 477-2005喷射混凝土用速凝剂一等品要求,技术经济性优,大大提高了喷射混凝土的服役性能。

长江科学院承担的“新疆阿尔塔什水利枢纽工程面板混凝土防裂研究”通过中间成果评审

2016年9月5-6日,新华水力发电有限公司和水利部水利水电规划设计总院在北京对“阿尔塔什水利枢纽工程面板混凝土防裂研宄”等4个项目进行了中间成果评审和咨询.专家组由来自中国水利水电科学研宄院、水利部水电水利规划设计总院、中国电建北京勘察设计研宄院有限公司等单位的专家组成.新华水力发电有限公司总工程师张振杰教授级高级工程师、总经理助理冯志军教授级高级工程师,新疆新华叶尔羌河流域水利水电开发有限公司副总经理王志坚,新疆水利水电勘测设计研宄院副总工程师汪洋教授级高级工程师、副总工程师范金勇等出席了会议.

长江科学院召开“长江中上游大坝混凝土耐久性提升理论与方法研究”项目启动暨专家咨询会

2021年5月22日,由长江科学院(简称“长科院”)材料与结构研究所牵头承担的国家自然科学基金长江水科学研究联合基金重点项目“长江中上游大坝混凝土耐久性提升理论与方法研究”启动暨专家咨询会在武汉召开。长科院副院长汪在芹致欢迎词,材料与结构研究所所长李家正主持会议。

炔属二醇表面活性剂在环氧树脂灌浆材料中的作用

通过在CW环氧树脂灌浆材料浆液中加入2种不同结构的非离子表面活性剂炔属二醇,制备了2种改性环氧树脂灌浆材料,并开展了黏度、表面张力、接触角、渗透性和浆材固化物力学强度的研究。结果表明:加入表面活性剂对浆液的黏度、浆材固结体抗压强度、抗拉强度无明显影响,但可以提高浆材的粘接强度和抗剪强度,降低浆液的表面张力和接触角,提高浆液在黏土中渗透性。其中,加入表面活性剂S 1对浆液的粘接强度、拉伸剪切强度和在黏土中的浸润渗透高度提升更为显著,分别提高了23.6%、37.5%和109.4%。基于以上试验,初步探讨了表面活性剂提高浆液渗透性的机理。

超高延性水泥基复合材料耐久性研究进展

普通混凝土在特殊环境下容易出现性能劣化、耐久性不足的问题。超高延性水泥基复合材料(ECC)是一种纤维增强水泥复合材料,在拉伸载荷作用下产生微裂纹后具有应变硬化和自愈合能力,使ECC在各种环境条件下比普通混凝土有更佳的耐久性。综述了近年来国内外关于ECC耐久性的研究进展,总结了ECC在抗渗性、抗冻性、耐化学侵蚀性能、耐高温性、耐磨性相关方面的特点,并与普通混凝土进行了对比。研究发现:目前关于多因素耦合条件下ECC的耐久性研究、耐久性微观层面解释以及设计耐高温、耐磨性好的ECC等方面研究还不充分,基于此提出了几个未来研究方向。

凝灰岩粉-中热水泥复合胶凝材料水化动力学特性研究

天然火山灰质凝灰岩有作为混凝土掺合料应用于西部地区水电工程建设的前景。采用等温微量热技术和Krstulovic-Dabic模型,研究了凝灰岩粉-中热水泥复合胶凝体系的水化放热特性和动力学过程。结果表明:凝灰岩粉能够减少复合胶凝材料的水化热,降低水化放热峰的峰值速率,并延缓水化放热峰的出现时间;Krstulovic-Dabic模型可较好的表征凝灰岩粉掺量不超过30%、比表面积不超过800 m^(2)/kg的复合胶凝材料水化过程;复合胶凝材料水化过程包含3个阶段(结晶成核(NG)、相边界反应(I)和扩散(D))。但各阶段的水化速率随凝灰岩粉掺量的增加而降低;随凝灰岩粉比表面积的增加而增大。同时,提高凝灰岩粉掺量、增大凝灰岩粉比表面积可使复合胶凝材料水化有从NG→I→D向NG→D转变的趋势。

多因素耦合条件下锚索材料腐蚀演变规律

基于实际工程预应力锚索面临的复杂多因素腐蚀环境,为了更真实全面地掌握其材料腐蚀耐久性及规律,开展了pH值、侵蚀性离子(Cl^(-)、SO_(4)^(2-))、近真实荷载应力耦合作用下的锚索室内加速腐蚀试验。监测了运行中锚索钢绞线锚固荷载变化特性,采用材料微观表征和力学性能测试方法系统研究了锚索钢绞线表观腐蚀演化、产物结构特征以及单位长度质量损失、抗拉强度损失率等时变规律,并分析揭示了相应的腐蚀反应机理。研究表明,荷载应力对钢绞线腐蚀程度有一定加剧作用,与无应力状态下相比,高应力条件下钢绞线抗拉强度损失率显著增大。SO_(4)^(2-)与Cl^(-)同时存在比SO_(4)^(2-)或Cl^(-)单一存在更加速了钢绞线腐蚀,碱性溶液中腐蚀程度相对低于酸性溶液中的腐蚀程度。加速腐蚀试验1 a后钢绞线单位长度质量损失最高可达0.5 g/cm,抗拉强度损失率最高达到近50%。该研究可为评估预测真实服役环境中锚索腐蚀耐久性寿命提供科学依据和数据支撑。

高延性水泥基复合材料在水工结构中的应用构想

高延性纤维增强水泥基复合材料(ECC)最早由美国密歇根大学Li教授于20世纪90年代设计提出,近年来在工业与民用建筑建领域中得到了较为广泛的应用。长江科学院提出了适用于水工建筑的水泥基复合材料(HECC)概念。根据不同水工结构功能要求,HECC应具有按需设计的拌和物性能和成型方法、中等强度、低弹性模量、按需设计的延伸率、较强的热稳定性、高耐久性、可控的裂缝宽度以及较为宽泛的原材料选择。在此基础上,提出了HECC在堆石坝新型坝基廊道、面板堆石坝新型防渗面板、堆石坝新型心墙结构、拱坝基础约束区抗震防裂结构等水工结构中的应用构想。同时,展望了HECC未来拟研究的方向。研究成果对于提高水工结构的安全性、经济性和耐久性有参考价值。

单组份聚脲涂层材料耐紫外性能研究

在高海拔地区,普通高分子类水工混凝土表面防护涂层材料由于受到强烈紫外辐射,易出现变色、粉化、龟裂等现象,服役寿命明显缩短。选取一种综合性能较好的单组份聚脲材料,通过设计紫外辐射-冷凝加速老化室内模拟试验,开展了聚脲材料的拉伸性能、聚脲/砂浆体系的粘接性能测试,并利用扫描电镜SEM、红外光谱等手段分析了涂层的微观形貌和结构变化。结果表明:紫外辐射-冷凝老化过程中,聚脲材料中高分子发生分解导致涂层表面产生粉化,表面的N-H、C-H、-OH化学键发生变化,粘接强度、拉伸强度、断裂伸长率与老化时间呈指数相关。研究成果可为提高聚脲涂层耐紫外性能、更准确地预测聚脲类水工混凝土防护涂层的使用寿命提供一定的理论依据。

水溶性渗透结晶材料对混凝土性能的影响

水溶性渗透结晶(WCCW)材料能够修复受损混凝土并提高耐久性能。研究了WCCW材料对混凝土早期抗裂性能、抗压强度和抗氯离子侵蚀性能的影响,并借助扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶变换红外(FTIR)和能谱分析(EDS)技术,研究了硬化水泥石微观结构的变化情况、水化硅酸钙(CSH)凝胶的聚合程度以及WCCW材料的渗透深度。结果表明:WCCW材料能够改善混凝土表观质量、提高早期抗裂性能、抗压强度和抗氯离子侵蚀性能,并增大CSH凝胶的聚合程度、增强微观结构的密实程度。WCCW材料渗透遵循Fick定律,最大渗透深度可达10~12 mm。混凝土强度等级和再养护龄期对作用效果有影响,再养护龄期超过14 d后的作用效果变化较小。

水工环境下环氧树脂防护修复材料耐老化性能和服役寿命评价的研究进展

在水利水电工程中,环氧树脂广泛应用于水工建筑物表面防护和修复处理。然而,随着服役时间的延长,环氧树脂防护修复材料逐渐发生老化失效问题,尤其长期处于紫外、湿热等水工环境下其耐老化性能和服役寿命面临巨大挑战。综述了环氧树脂防护修复材料的耐老化性能试验方法及规范、耐老化性能评价指标和涂层寿命预测方法的研究现状,提出了未来的重点研究方向。

基于吸水动力学方法的水溶性渗透结晶材料吸收饱和度及养护时间优化研究

以水利工程中常用的C25混凝土为研究对象,采用吸水动力学方法试验研究了混凝土对水溶性渗透结晶(WCCW)材料的吸收特性,并分析了WCCW材料吸收饱和度及养护时间对混凝土吸水率、吸水动力学参数的影响。结果表明:混凝土对WCCW材料的吸收遵循吸水动力学规律,2 h内吸收饱和度的增加速度较快,8 h的吸收饱和度可达94%;随着WCCW材料吸收饱和度的增加或养护时间的延长,混凝土饱和吸水率降低,而吸水动力学参数α减小,参数λ增加。吸水动力学参数与WCCW材料吸收饱和度、养护时间之间存在幂函数关系;优化的WCCW材料吸收饱和度为60%时经济性较好,并且混凝土吸收WCCW材料8 h后可初次养护,比较合理的养护时间是7 d,过短的养护时间难以保证作用效果。

水泥基渗透结晶(CCCW)材料在西部严寒地区水电工程的应用

西部地区水电工程建设普遍面临混凝土开裂和耐久性损伤问题,而水泥基渗透结晶(CCCW)材料能够提高混凝土的表面密实程度及损伤自愈合能力。文章结合目前世界上海拔最高的碾压混凝土(RCC)重力坝工程,在西藏地区开展了CCCW材料的应用与防护效果研究,并通过特征环境下的现场工艺试验,掌握严寒低气压环境下CCCW材料的施工特性,从而保障了CCCW材料的施工质量,蓄水验收后的实际防渗效果满足技术要求。总结这些资料有利于促进CCCW材料的应用。

粗骨料最大粒径对水工混凝土变形性能及长期耐久性的影响

为研究不同粗骨料最大粒径对水工混凝土的变形影响,探明国家标准规定的骨料粒级能否满足水工混凝土的要求,依托引江济淮工程,开展了粗骨料最大粒径为31.5 mm和40.0 mm的混凝土变形试验,探究2种骨料粒级混凝土长期耐久性能演变规律。结果表明:采用最大粒径31.5 mm骨料的混凝土极限拉伸值和弹性模量略大,动态疲劳性能较好;采用最大粒径40 mm骨料的混凝土干燥收缩以及自生体积变形小;2种不同骨料最大粒径的混凝土徐变度相当;采用最大粒径31.5 mm骨料的混凝土长期抗渗性和长期抗冻性均优于采用最大粒径40 mm骨料的混凝土。因此,最大粒径31.5 mm骨料应用于水工混凝土时,能满足水工混凝土性能要求且动态疲劳寿命及耐久性更优,但需要注意混凝土开裂问题。

不同配合比的HECC力学与干缩性能试验研究

水工超高韧性水泥基复合材料(HECC),具有中等强度、低弹性模量、较强的热稳定性、可控的裂缝宽度及较宽泛的原材料来源等特性,由于其中无粗骨料、胶凝材料用量高,其体积变形明显高于普通水工混凝土,因此必须合理控制体积稳定性。为探寻不同因素对HECC干缩及力学性能的影响及其发展规律,开展了不同水胶比、纤维掺量、粉煤灰以及硅灰掺量下的HECC流动性能、抗压抗折强度和干缩性能试验,并利用SEM对水化产物进行观察。结果表明:在用水量一定的情况下,水胶比由0.25增至0.35,试样的28 d抗压强度、抗折强度和干燥收缩分别降低17.3%,9.7%和20.5%;纤维掺量显著影响HECC抗折强度,掺量2.0%比1.0%时的抗折强度高30.0%,但对抗压强度与干缩性能影响不大;粉煤灰掺量对HECC抗压和抗折强度影响较大,且抗压抗折强度随着粉煤灰的增大而逐渐减小,掺量60%时对应的抗压强度和抗折强度较40%时分别降低30.4%和18.2%,粉煤灰掺量增加能够大幅度降低HECC干燥收缩,掺量60%时的干缩率较40%掺量时降低23.5%;硅灰能提升HECC早期抗压抗折强度,且随着硅灰掺量的增加趋势逐渐变缓,但硅灰对HECC的干缩不利,会增大HECC干燥收缩,掺6%时干缩率较基准组增长13.6%。

CW系环氧树脂化学灌浆材料的研究及应用

介绍了以低黏度环氧树脂为主剂,无毒、高韧性且适合于水中固化的固化体系,以及反应性表面活性剂为主要组成的CW系环氧树脂化学灌浆材料,此灌浆材料具有初始黏度低、可操作时间长、胶凝时间可调、渗透性好以及力学强度高等优点。通过在断层破碎带固结灌浆、溶蚀带基础防渗、混凝土裂缝修补等工程实例中的成功应用,说明CW系环氧树脂化学灌浆材料能成功地解决灌浆材料对岩石断层破碎带和泥化夹层的渗透和固结,对尚不完善的岩基处理技术提供了一种新方法。为处理有压流动水环境的地基和混凝土裂缝提供了以憎水性为主兼亲水性的化学灌浆材料。

CW系列混凝土表面保护修补材料研究与应用

为了防止因水工混凝土表面劣化以及向内扩展影响工程的使用寿命,提高混凝土的耐久性,必须对混凝土表面进行特殊保护和修复。长江科学院利用超声分散法,在聚天门冬氨酸酯与异氰酸酯合成脂肪族耐老化高分子材料的基础上,添加纳米二氧化硅、有机硅烷偶联剂和活性稀释剂制备出一种新型的纳米二氧化硅/聚脲复合材料———CW系列混凝土表面保护修补材料,并考察了超声分散时间、纳米二氧化硅粒子用量、异氰酸酯的种类和用量等因素对该复合材料性能的影响。研究表明该材料具有环保、高耐候性、高黏结性、干燥和潮湿面均可施工等特性,能有效提高混凝土等结构的抗紫外老化、抗冲磨、抗渗、抗碳化、抗冻融、抗化学侵蚀等耐久性能,且施工简便,可广泛适用于病险水库的除险加固,新建大坝、水库的混凝土表面防护和裂缝修补,乃至水利工程中其它防渗抗老化等领域。目前,该材料已在三峡大坝、丹江口大坝、南水北调中线工程、宜昌汤渡河和尚家河水库等水利工程的除险加固中得到成功应用。