高海拔、高流速、大温差条件下泄水建筑物抗冲耐磨混凝土开裂机理及控制研究

The problem of concrete cracking under high altitude, high velocity and large temperature difference is not only an important but also a difficult problem in the field of hydraulic structure reinforcement and repair. This project is combined with the drainage building project of lianghekou hydropower station in the Yalong river, and the experimental research on free shrinkage, limited shrinkage and interfacial fracture under three-point bending of concrete was carried out based on fracture mechanics theory, which taking into account the actual climatic environment, concrete material system, construction technology and other field coupling conditions. The prediction model of concrete cracking is established to analyze and predict concrete cracking, and the mechanism of concrete cracking is obtained. On this basis, several anti-wear materials for crack repair are proposed to achieve the goal of crack control and rapid repair of concrete. The implementation of the project has significant economic and social benefits for guaranteeing the service life of hydraulic drainage buildings and maintaining the safe and stable operation of hydraulic structures.

高海拔、高流速、大温差条件下泄水建筑物抗冲耐磨混凝土开裂问题既是水工结构加固修复领域的一个重点，也是该领域的一个难点问题。本项目针对雅砻江两河口水电站泄水建筑物工程抗冲耐磨混凝土开裂问题，基于混凝土断裂力学理论，开展考虑现场实际气候环境、混凝土材料体系以及施工工艺等多场耦合条件下混凝土自由收缩、限制收缩及三点弯曲作用下的界面断裂等试验研究，建立混凝土开裂预测模型，对混凝土开裂进行分析和预测，得到混凝土的开裂机理；在此基础上，提出几种用于裂缝修补的抗冲磨材料，实现混凝土裂缝控制和快速修复的目标。项目的实施对保障水工泄水建筑物的使用寿命和维护水工建筑物的安全稳定运行具有十分显著的经济效益和社会效益。

高海拔、高流速、大温差条件下泄水建筑物抗冲耐磨混凝土开裂问题既是水工结构加固修复领域的一个重点，也是该领域的一个难点问题。本项目结合雅砻江两河口水电站泄水建筑物工程，调研了雅砻江两河口水电站泄水建筑物工程建设中混凝土的配合比及施工工艺情况，根据现场实际气候环境，拟定出了混凝土自由收缩和限制收缩试验方案，得到混凝土裂缝早期开裂和后期扩展的规律和混凝土开裂的机理。开展了三点弯曲荷载下不同配合比混凝土界面的断裂试验研究，得到了抑制裂缝扩展的材料抗力R曲线；结合限制收缩试验结果，采用边界元和有限元相结合的数值分析方法，得到了混凝土裂缝扩展的能量释放G曲线，建立了混凝土裂纹开展和混凝土失效准则，提出混凝土开裂预测模型。开展了裂缝修补材料和磨蚀防护材料的基本力学和抗冲磨试验，结合混凝土冲磨破坏特点，划分混凝土裂缝的类型，有针对性提出混凝土裂缝控制和磨蚀修复的技术方案，实现混凝土裂缝控制和开裂后快速修复的目标。.项目的实施对保障水工泄水建筑物的使用寿命和维护水工建筑物的安全稳定运行具有十分显著的经济效益和社会效益。项目发表期刊论文11篇，出版专著1部，获发明专利授权2项，实用新型专利授权1项，制订企业标准1项，“水工混凝土断裂测试装备与靶向阻裂关键技术及应用”获水利大禹科技进步二等奖，“水工混凝土界面破坏机理与加固修复技术”获黄河水利委员会科技进步一等奖，“高强高韧混凝土修复材料疲劳特性及寿命预测”获南京水利科学研究院科技进步一等奖，“水工混凝土界面破坏机理与加固修复技术”获黄河水利科学研究院科技进步一等奖，“混凝土阻裂理论与试验研究”获南京水利科学研究院科技进步一等奖，“高寒、高流速、大推移质条件下水工混凝土磨蚀破坏与加固修复技术”获水利部科技推广证书，“冬季施工条件下水工混凝土抗冲磨修复技术”获黄委新技术新方法新材料及其推广应用成果。培养水利部青年拔尖人才1人，黄河水利委员会拔尖人才1人，黄科院青年科技人才1人，河南省“水利行业个人突出贡献奖”获得者1人，郑州市“青年科技奖”获得者1人，培养硕士研究生毕业5人。