潮湿环境下水工混凝土修复砂浆磨蚀特性及界面粘结机理研究

基本信息
批准号:51779101
项目类别:面上项目
资助金额:59.00
负责人:张雷
学科分类:
依托单位:黄河水利委员会黄河水利科学研究院
批准年份:2017
结题年份:2021
起止时间:2018-01-01 - 2021-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:杨勇,郭维克,李贵勋,郑军,刘东,任士威
关键词:
界面处理混凝土界面加固机理粘接性能水性环氧砂浆
结项摘要

The hydraulic outlet works are easily suffered seriously erosion, abrasion and cavitation and other defects, even sudden damage in a short term at high-speed sand-contained flow, thereby seriously endangering the safety of the structures. Due to the limitation of construction environment and the requirement of rapid rescue, the abrasive characteristics and interfacial bonding strength of hydraulic concrete repairing mortar in humid environment has become highly attended in the cycle. The abrasive hydraulic tunnels are took as main research objects, the numerical simulation, physical test and theoretical analysis will be employed, thus waterborne epoxy mortar with excellent performance will be selected. In addition, it is analyzed that the basic mechanical properties, abrasive properties and bonding performance of original hydraulic concrete interface, and the influence of curing way (dry, wet and underwater) on performance of waterborne epoxy mortar will be obtained. The relationship between waterborne epoxy mortar and hydraulic concrete interface adhesive aggregation in wet environment and deodorization failure rules. Then the abrasive degradation model and the life prediction model are built under the conditions of different environmental factors, and then the suitable abrasion repair technology and construction technology are put forward to ensure rapid restoration of the hydraulic structures after abrasion. The present research is significant scientifically and socially in extending the service life of hydraulic tunnel and maintaining safe and stable operation.

高速含沙水流作用下水工泄水建筑物易出现严重的冲刷、磨蚀和空蚀等问题,甚至在短期内发生突发性破坏,严重危及水工泄水建筑物的安全。受施工环境限制和满足快速抢险的要求,潮湿环境下水工混凝土修复砂浆的磨蚀特性和界面粘接强度成为研究的热点问题。本项目以易发生磨蚀破坏的水工隧洞为研究对象,采用数值模拟、物理试验和理论分析等手段,优选出综合性能优异的水性环氧砂浆,并对其基本力学特性、磨蚀特性和与原水工混凝土界面粘结性能进行分析,着重考察不同养护方式(干燥、潮湿、水下)对水性环氧砂浆性能的影响,探究潮湿环境下水性环氧砂浆与水工混凝土界面粘聚本构关系和脱粘破坏规律,建立不同环境影响因子条件下磨蚀劣化模型和寿命预测模型,提出适宜的磨蚀修复技术和施工工艺,实现磨蚀后的水工建筑物快速修复的目标。项目的开展对延长水工隧洞使用寿命和维护安全稳定运行具有十分显著的科学意义和社会效益。

项目摘要

黄河等多沙河流在高速含沙水流作用下水工泄洪排沙隧洞、溢流坝面、消力池等水工泄水建筑物出现了严重的冲刷、磨蚀和空蚀等问题,甚至在短期内发生突发性破坏,严重危及水工泄水建筑物的安全。受施工环境限制和满足快速抢险的要求,潮湿环境下水工混凝土修复砂浆的磨蚀特性和界面粘接强度成为研究的热点问题。.本项目以易发生磨蚀破坏的水工隧洞为对象,建立了基于VOF和标准紊流法的水工隧洞模型模型,获得了不同开度条件下闸门附近处的流态、流速、压强等水力特性,为磨蚀修复提供基础数据。.优选出综合性能优异的水性环氧砂浆,采用方形、“8”字形和长“8”字形粘结试件,开展了环氧改性砂浆-混凝土直接拉伸试验和粘结抗拉试验,采用自行设计双L直剪试验方法和广泛使用的双面剪切试验方法开展水性环氧砂浆与混凝土界面剪切性能测试,研究界面干湿状况、粘结面粗糙程度和界面剂类型等因素对粘结复合结构界面抗拉强度的影响,得到了潮湿环境下水性环氧砂浆与水工混凝土界面粘聚本构关系和脱粘破坏规律。.采用水下钢球法对水性环氧乳液改性砂浆进行冲磨试验,建立不同环境影响因子条件下磨蚀劣化模型和寿命预测模型,结合典型的隧洞磨蚀修复案例,提出适宜的磨蚀修复技术和施工工艺,为类似泄洪排沙隧洞的磨蚀修复提供借鉴。.项目的开展对延长水工隧洞使用寿命和维护安全稳定运行具有十分显著的科学意义和社会效益。项目发表期刊论文13篇,会议论文4篇,获发明专利授权2项,实用新型专利授权7项,制订企业标准1项,获得黄河水利委员会科技进步一等奖1项,南京水利科学研究院科技进步一等奖1项,黄河水利科学研究院科技进步一等奖1项,水利部科技推广证书1项,培养水利部青年拔尖人才1人,黄科院青年科技人才1人,培养硕士研究生毕业4人,在读6人。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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