水工泄水结构

水工泄水结构（共4篇）

水工泄水结构 篇1

摘要：含沙高速水流对水工泄水结构的冲磨、空蚀破坏已引起人们的高度重视, 对水工泄水结构抗冲磨与防空蚀设计的指导性不足。文章根据当前高速水流对泄水结构冲磨与空蚀的研究成果, 提出了进行水工泄水结构抗磨防蚀设计的一些建议。

关键词：水工泄水结构,抗磨防蚀,结构体形,设计分析

引言

目前, 已经建成使用的泄水建筑物, 经过一定时间的使用, 都会受到不同程度的磨损和空蚀, 因此, 水工泄水结构抗磨防蚀的设计研究, 具有非常重要的现实意义。

1 冲蚀机理

含沙高速水流对于水工泄水结构的冲蚀破坏一般分为空蚀、冲击、磨损和流激振动破坏四种。

1.1 空蚀

空化是指液体在恒温的影响下, 采用静、动力减压到一定程度产生空泡, 里面充满一定的气体, 并发育成长。当液体流过局部低气压区的时候, 也会因为气压低于一定的临界值而发生空化。经过空化的液体, 再流经气压较高的区域, 空化的气泡会发生爆破, 产生极大的压力, 对附近的结构表面产生极大的冲击, 甚至造成破坏, 这便是空蚀。对于混凝土的空蚀破坏, 是由于气泡破坏产生的冲击力将骨料在混凝土中脱离, 特别是抗拔能力较差的大骨料, 因此, 混凝土结构对于骨料的黏着力更应该重视。

1.2 冲击

关于冲击的作用, 是指含沙高速水流中颗粒的跳动和滚动对于结构表面的破坏作用, 冲击力的大小与水中颗粒的运动形式、颗粒含量多少以及水流的速度等有关。

1.3 磨损

关于磨损破坏, 是含沙高速水流中的固体成分在结构的表面产生滚动、跳动和滑动等作用而产生结果摩擦损坏的。对于磨损而言, 属于水沙二相流的问题, 水中颗粒摩擦和冲击产生的能力, 部分或全部传递给壁面材料, 在材料的表面转换成变形能, 从而造成材料的磨损。磨损的程度与固体的颗粒含量、大小、硬度、形状和作用时间等因素有关, 特别是水流冲角的大小, 冲角小时, 主要是微切削破坏;冲角大时, 主要是大粒径跳滚磨损破坏形式。

1.4 流激振动破坏

由于水流的高速流动, 产生强烈的振动, 在结构表面产生振动压强, 从而产生激振力, 有可能导致边界的结构振动, 如果混凝土结构的抗拉强度过小, 通过长期的振动, 有可能造成疲劳破坏。水工泄水结构的流激振动与其自身的结构、壁压振动以及相互作用有关。为减少其自身的结构振动, 需要减少脉动壁压, 并且增强结构的抗振能力。主要方法是, 对其结构本身进行优化设计, 改善其自振频率, 有效地避开其振动能谱曲线上的主频率, 或者将其控制在允许的范围之中, 从而解决流激振动的影响。

2 影响抗磨防蚀能力的因素

2.1 抗冲蚀材料

对于水工泄水结构的抗磨防蚀设计, 抗冲蚀材料的性能也是其中的一项重要指标。其中材料的硬度对于其抗磨防蚀性能至关重要, 若材料的韧性良好则可以吸收一定的冲击能量, 从而减少其因疲劳破坏而产生断裂破坏。常见的抗磨防蚀材料有混凝土类、砂浆类、护面板材类和抗冲蚀涂层等。混凝土类包括钢纤维混凝土、高标号混凝土以及微纤维多元复合混凝土等, 砂浆类包括钢纤维砂浆、硅粉砂浆和聚合物砂浆等, 护面板材类包括钢板、高铝陶瓷和铸石板等, 抗冲蚀涂层包括聚脲弹性体材料、双组分合成橡胶等。而对于抗冲蚀材料的使用, 要针对含沙水流对于结构破坏作用的复杂性, 并结合相应水流的具体情况, 进行全方面的分析和设计, 选用最合理的材料。

2.2 结构外形

一个合理的结构外形对于水工泄水结构的抗磨防蚀性能有着至关重要的作用, 并且鉴于结构的一次性, 结构一旦成形, 对于其抗磨防蚀性能很难在技术上再加以改善, 并且费用也会进一步提高, 因此应该在结构建设之前就对结构外形进行缜密的设计。分水导墙等薄壁结构, 对于结构的作用性以及水流流速的防御要求很高而且费用会占很大比例, 要通过水弹性模型试验来研究水流的脉动壁压作用, 进行合理的结构外形设计, 确保在动态的影响情况下, 对结构的共振进行合理的控制, 从而来解决流激振动破坏的影响。而为了防止空蚀对泄水结构的破坏, 要对结构的边界轮廓形状进行改进, 从而使泄水运行过程中各个部位的水流空化数大于其初生的空化数。另外, 在泄水结构选择和水力设计过程中, 应该注意沿程动水压强的分布, 限制测压管水头出现负压的范围和绝对值, 从而间接地控制水流空化数。从而控制合理的过流边壁体形, 对含沙高速水流的冲磨和空蚀形成进行有效控制。

2.3 掺气减蚀抗磨

水流的空化是造成结构表面产生空蚀破坏的主要原因, 研究表面, 人工掺气能够帮助边壁材料有效抵抗含沙高速水流的磨蚀, 这一技术在国内外的一系列工程中已经合理运用, 并且取得了一定的效果。

2.4 施工技术

如前所述, 保持水工泄水结构的壁面平整可以减少空蚀的影响, 不同性能的抗冲磨材料也会对施工技术产生相应的要求, 否则建筑结构很难达到预期效果, 而对于施工工艺, 在施工过程中重视度不够, 会使建筑工程留有一些质量的隐患。因此, 对于施工技术应该在施工过程中进行重点的控制。

3 水工泄水结构的抗磨防蚀设计分析

3.1 方案的确定

对于结构方案的确定要根据不同的预期情况进行选择确定。首先是根据水流的具体情况选择抗磨防蚀方案, 抗磨防蚀方案涉及的方面较广, 影响因素也很多, 因此要根据具体的工程情况, 进行具体分析, 从而确定出最适合本工程的方案。研究表明, 不同的含沙水流的含沙量、水流流速以及颗粒的质量比等情况对泄水结构的磨蚀情况影响不同, 大多数的磨损空蚀情况, 都是由于水头过高、流速过大或者水流空化数过低等情况而产生的, 必须着重重视, 通过优化工程结构来进行控制。

还要合理地选择泄水结构的外形, 在水流流速和泥沙含量较低的时候, 主要通过泄水结构的外形进行抵抗控制, 有的时候抗磨蚀材料的作用都达不到控制作用。特别是对于一些局部流态复杂的地方, 合理的外形对抗磨防蚀有着至关重要的影响。还要注重对于掺气抗磨减蚀技术的应用, 对于流速较高并且水头也很高的结构部位, 对于水流边界进行掺气处理是费用和技术上的主要控制措施。对于整体结构外形的确定, 坚决杜绝墨守成规的搬用规范, 杜绝以材料独自制定方案, 要结合本工程的具体情况和经济效益等综合情况, 进行预期效果的实施建设。

3.2 设计指标的确定

根据相应的规范公式进行抗冲磨混凝土厚度的估算, 但要考虑工程正常运行的需要, 充分分析其存在的隐患和效益损失, 进行及时的维修, 并且在具体的工程实践中进行相应的调整, 如果有明显的不合理情况要及时重新选择设计方案。设计指标的控制, 主要是对于混凝土抗压强度和抗冲磨防空蚀性能的研究, 这两项指标的影响因素很多, 主要包括水灰比、骨料种类和骨料配合比等, 还有混凝土的抗冲磨性能和耐久性的结构指标, 往往会伴随着其他的破坏形式, 如碳化、渗透以及冻融等。因此, 既要注意对于结构的强度指标的控制, 也要注意其耐久性相关指标的观测控制。

4 结束语

造成水工泄水结构的磨蚀破坏的因素很多, 应该根据含沙水流的流速、含沙量以及其他相关因素的影响进行相应的控制, 大型的结构设计可以通过一定的模型试验来确定, 来提高结构的强度和抗磨蚀破坏情况, 保证结构的正常使用。

参考文献

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[2]DL/T5207-2005.水上建筑物抗磨蚀防空蚀混凝土技术规范[S].北京:中国电力出版社, 2005.

水工泄水结构 篇2

[摘 要]: 本文根据水利工程安全工作的长期实践和研究，论述了水利抗灾减灾的重要性；论述了水利安全工作以人为本，加强管理、开展非工程措施工作，打造安全可持续工程的做法及重大意义。最后，阐述了新世纪中国的水利抗灾减灾工作应立足于社会、经 济、环境的协调和可持续发展。

[关键词]：水利工程；抗灾减灾；可持续发展

1.前言

水利是现代农业建设不可或缺的首要条件，足经济社会发展不可替代的基础支撑，是生态环境改善不可分割的保障系统，具有很强的公益性、基础性、战略性。加快水利改革发展不仅事关农业农村发展，而且事关经济社会发展全局；不仅关系到防洪安全、供水安全、粮食安全，而且关系到经济安全、生态安全、国家安全水利具有很强的公益性质，从一定意义上说是一种公共产品，不仅关系到经济社会发展，而且关系到人民群众的生产生活和生命安全。因此，在大力加强水利建设的过程中，必须采取综合措施，提高水利的防灾减灾能力，确保广大人民群众的生命财产安全。

2.我国水利抗灾进程

新中国成立以来，人民政府领导全国人民进行了大规模的水利水电建设，取得了举世瞩目的伟大成就。截止1999年底，全国累计建成水库大坝8.6万多座,3其数量居世界首位；因此而形成的水库总库容达4 6 0 0亿m,约为全国河川总

径流量的17％，初步控制了大江大河的常遇洪水;并形成了5 6 0 0多亿m3的年供水能力，建成了水电装机7927万k W。水利水电建设为保障国家的经济发展和社会进步发挥了重要的作用。但是，大坝是一把双刃剑。一旦大坝失事溃决，一百多万方，一千多万方，甚至数亿方库水在几小时，甚至几十分钟内，奔腾而下，形成数米高，甚至几十米高的水墙席卷下游，所到之处，万物荡然无剩，不仅给 水电厂带来巨大损失，而且给下游人民生命财产、生存及发展环境造成毁灭性的灾害。1963年8月上旬，当海河出现特大洪水时，水库大坝冲毁319座，其中中型水库5座，死亡人数达 1464人，财产损失约60亿元。1 975年8月，淮河发生大洪水，溃坝22座，其中包括板桥、石漫滩两座大型水库溃坝，造成二万多人死亡，京广铁路中断48d，财产损失约100亿元，生态环境也遭到严重破坏。据统计，我国至今约3000座坝垮坝失事，溃坝率达 3 ．5 ％，高于世界平均溃坝率。因此，大坝急需加强管理。1985年11月，水利电力部批文成立了水电站大坝安全监察中心。对部属水电站(国务院体制改革后，国家经贸委授权对全 国电力系统)大坝安全工作进行规划、监督、指导和服务。“ 安全第一，预防为主”是大坝安全管理的基本方针。根据这一方针，水利部以人为本，做了大量非工程措施的工作，并取得了较好的效益。

3．水利抗灾减灾的措施

3.1积极运用传感技术和传感网预防洪水、滑坡、泥石流等灾害

随着信息网络技术应用的不断深人，集信息获取、数据传输与处理、智能决策于一 身的新兴传感技术和传感网，在防灾减灾中得到了日益广泛的应用。发达同家利用传感 网进行防灾减灾起步早，很多同家已经形成了准确获取灾害信息、及时发布灾害信息和应急处置联动的快速反应机制，取得了显著成果。比如，在洪水监测预警方面，日本已经建立了高密度的地面自动监测网站。在200 km左右的小流域设置水文观测站点就达4 0多个，对及时发现小范围洪水灾害并及时通知人员避险发挥 了重要作用。美国、加拿大、澳大利亚等幅员辽阔、人口密度较低的同家则采用适当密度的地面自动监测站网和高频次卫星对 地观测相结合的模式进行水文监测。在滑坡、泥石流监测预警方面，日本建立了灾害多发地区泥石流预警系统，通过上游泥石流形成区降雨资料的统计分析和比较判别，确定临界雨量报警线，并自动发出报警信号。美国1985年就在旧金山湾地区建立了滑坡泥石流预警系统，运川地面伸缩仪、倾斜仪、地声监测仪、地下水压力传感器和雨量计等进行实时监测。

我国是世界上自然灾害最严重的国家之一，近年来频繁发生的洪水、泥石流、滑坡等自然灾害给人民群众生命财产造成重大损火。由于资金、技术等原因，多年来，我预防洪水、泥石流、滑坡等自然灾害方面一直注重传统的“群测群防 ”。以人丁巡视巡查为主，虽然也取得了很大成效，但由于技术手段比较落后，在夜晚或恶劣大气时很难取得准确的观测结果，从而在灾害险情出现时及时通知灾区居民的难度较大。极易错失预警时机，巡视巡查人员的自身安全也受到威胁。近年，我同积极运用传感网防灾减灾,但从总体上看，与发达同家仍有较大差距，存在一些有待解决的问题。比如，在水情监测方面我国水文站网大部分分布住较大河流和大型水库，而中小河流站点极少，特别是在洪灾害多发区，捕捉突发性暴雨山洪第一于实测信息的能力史差。这种状况难以适应日益严峻的防灾减灾形势。有关研究表明，防灾减灾传感网建设所需的资金投入远远小于由于灾害预警预报不及时所造成的财产损失和救灾重建费用。因此、在“ 十二五” 期间，应制定和完善有关政策措施，尽快推广普及传感技术和传感网在预防洪水和滑坡、泥石流等灾害方面的应用。应在科学规划、合力布局、改造原有网站和建设新网站齐头并进的基础上，增加传感网建设投入，简化项目审批程序，加快建设进度，推动动我科技防灾减 灾能力实现跨越式提升。同时，应完善有关法律法规。明确地方政府相关职责，增加人力、技术、管理等方面专项经费，以保障传感观测站点的日常维护和传感网的运行质量。

3.2开展广泛而持久的安全教育

依法治坝、科学防灾，这是完全不同于以往传统的管坝思路和管坝方式。为了使依法治坝、科学防灾深入人心，就需要对大坝运行管理人员进行广泛而持久的大坝安全教育。国家电力公司历来重视大坝安全教育。坚持每年汛前召开水电站防汛和大坝安全工作会议，宣传防汛和大坝安全工作意义，总结和交流上一年防汛经验，分析当前防汛形势，落实责任制，落实防汛任务和要求。大坝安全培训是大坝安全教育的重要形式，根据我国电力系统现阶段 的管理格局，大坝安全培训采用三级培训。

采用请进来和走出去的办法，加强了与国外的技术交流，学习国外先进管理技术。1 9 9 2年，在杭州举办了大坝安全监测技术国际学术会议，1999年，又在三峡举办了大坝安全监测技术国际学术会议。为了普及和交流大坝安全科学

知识，成立大坝安全监测信息网。现有教育、科研、设计、施工、仪器厂家、管理部门、运行单位等近2 0 0家参加。每年开展活动，进行多学科交流 ；成立水力发电工程学会下的大坝安全管理专业委员会和大坝安 全监测专业委员会，开展科学普及和信息交流工作。

3.3持续不断地开展安全检查

安全检查是及时发现大坝安全隐患的一项重要手段，与仪器监测相辅相成。通过安全检查可以及时发现大坝一些异常现象，如裂缝产生，新增渗漏点，混凝土冲刷和冻融，坝基析出物，局部变形等等，这些缺陷用仪器监测常常反映不出来；并且，当前仪器是采用单点监测的方法，很难做到监测部位恰恰是大坝出事地点，如美国1971年提堂坝失事，当时在右岸的一个窄断层 突然发生管涌，不到6h就造成垮坝，而监测仪器对此却没有记录。据捷克斯洛伐克和法国统计大坝7 0％的老化现象和异常现象是由有经验的技术人员在现场检查 中发观的。我国柘溪和梅山大坝出现险情，也是在现场检查中发现的。因此，只有仪器监测是不够的，必须同时开展安全检查。根据安全检查的不同深度，大坝安全检查分为日常巡查，详查，定期检查和特种检查四种。

3.4强化法制建设推行依法治坝

大坝安全管理工作千头万绪，抓制度、抓法治是根本。国家提出实行依法治国，建立社全主义法治国家，这一治国方略落实到大坝安全管理上，就是依法治坝。因此，“大坝中心 ” 在边组建的情况下，就组织力量，代部编制了《 水电站大坝安全管理暂行办法》，经过大量工作，1987年9月由水利部颁布试行，这是我国第一部专门性的大坝安全管理法规。《 水电站大坝安全管理暂行办法》对大坝安全管理内容、工作程序、要求都做了规定，特别是明确了防灾减灾主体，明确了生态市场经济主体，明确了大坝安全责任制。根据“谁管的水电站，谁承担大坝安全责任” 的原则，规定了电力系统各级管理机构在大坝安全管理中的责任，规定了勘测、设计、施工、监理等参加水电站大坝建设单位对大坝安全应负的责任，也规定了政府 的责任。它是中国现阶段工程建设的管理体制和大坝安全工作机制的反映。当大坝安全责任 制在行政法规上作出规定后，使一级管一级，一级抓一级更具确定性、权威性和严肃性，这非常有利于大坝安全管理工作的开展。

3.5实施可持续发展战略，进一步做好水利安全工作

新世纪中国的水利建设将立足于社会、经济、环境的协调和可持续发展，这也是时代向大坝安全管理提出的要求。中国是世界上最大的发展中国家，为了确保中国人民生存和发展所需要的水资源，保护和改善人民居住环境，提供优质的电力，管好大坝，责无旁贷。实施可持续发展战略，安全工作是重要 内容之一。

4.结语

水利工程安全工作至关重要，它涉及到千百万人民生命财产的安全、国民经济的发展和社会的稳定，是全社会所关心的公共安全问题，责任重于泰山。因此，做好水利的防灾减灾工作是必要与刻不容缓的。水利防灾减灾工作取得了很多成功，也面临很多困难和挑战，等待着我们去解决。水利防灾减灾能力的提高是我们持续面临的一个问题，我们在吸收引进消化创新方面已经取得了很大成效，更好的服务于我国的水利事业又不断鞭策着我们为水安全做出我们更大的努力。

［参考文献］

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论水工建筑混凝土结构施工要点 篇3

摘要：水工建筑混凝土的施工是一个复杂的过程，施工质量关系到建筑的耐久性与使用寿命，或者是后期的维护费用等，因此水工建筑混凝土施工的质量问题必须得到重视。本文对水利工程中混凝结构的施工技术进行了探讨及施工质量如何掌控，具有明确指向性的提出了我国水利工程建筑混凝土结构的施工要点。

关键词：水利工程；混凝土；施工要点

0引言

我国目前大力开发的重点工程是水利工程，其中大多数都是以混凝土结构为主。对于此类水工建筑而言，建筑结构的承重和防渗漏功能是相当重要的，而这些功能又由混凝土结构全部承担，因此水工建筑中混凝土的施工质量关系重大。其设计和施工的好坏直接影响到整个工程的使用和寿命，以及使用工程所得到的效益，因此要在严格把控好设计关卡的同时也要提高施工质量。倘若施工质量不好则会缩短水工建筑的使用寿命，造成一定的安全隐患，经济上也会造成重大损失，由此引发一系列的社会问题例如：露筋、蜂窝、麻面、渗水、裂缝等问题。故此，对于水工项目建设中混凝土施工技术需要高度重视，对各个工序实行严格的质量管控，确保混凝土施工能够达到工程项目的施工标准。

1 现代水工建筑的特点和发展情况

我国在拟建水工建筑物和已建成的相比，无论在规模上、形式上都有了较大的改进与提高。对全世界而言，水工建筑的前景是向大容量、高水头、新结构、新材料等方向发展。在发展中，水工建筑的主要特点是：

1）受自然条件制约多，地质、地形、气象、水文等对工程的选址、建筑物施工、工程投资和枢纽布置影响很大。

2）当工作条件比较复杂时，如挡水建筑物需要承受较大的水压力，由于渗流作用产生的渗压力对建筑物的稳定和强度不利，当泄水建筑物泄水时，对岸坡和河床有着强烈的冲刷作用等。

3）施工难度较大，在江河中建设水利工程，要妥善的解决施工截流、导流与施工期度汛，除此之外，复杂地基的处理及水下工程、地下工程等的施工都较复杂。

4）大型工程的挡水建筑物发生故障时，会给下游带来巨大的损失和灾难。

2水利工程中混凝土施工常见的问题

2.1混凝土结构出现裂缝

混凝土结构的稳定性存在隐患，产生的问题是混凝土的硬度不够或者结构上出现裂缝。使混凝土整体上出现部分的下沉，最终造成混凝土结构稳定性差的情况，使整个水利工程项目受到影响。

2.2混凝土截面的尺寸存在偏差

对于混凝土工程施工项目的图纸分析不够透彻，导致实际施工中出现偏差。建筑施工人员在测量上的失误也是导致最终出现偏差的重要原因之一。因为混凝土的强度及稳定性差的原因，造成混凝土面板变形，出现横截面的尺寸存在偏差。

2.3混凝土外观存在质量问题

此类问题所指的就是混凝土的表面存在气泡。此外，还存在混凝土表面的颜色不一的情况，使混凝土外观的美观性存在问题。而且有的还会存在一些孔洞，例如混凝土的模板缝隙过大、混凝土配比存在偏差，导致混凝土出现蜂窝的现象。

3混凝土结构施工的要点

3.1原材料的选择

1）水泥

水利工程混凝土施工中最重要的之一就是水泥，目前使用的水泥品种有常见的硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥及中热硅酸盐水泥等等。在水工混凝土项目中使用的骨料为碱活性时，需要选用可以控制水泥熟料含碱量的中热硅酸盐水泥或者是低热矿渣硅酸盐水泥，并且需要保证混凝土集合材料中的总碱含量达到设计的要求及有关的规范要求。在正式的进行混凝土施工之前，需要对所选用的水泥产品进行抽检，按照其标号进行进场检查，例如水泥的相容性及稳定等，以保证水泥的质量达标。在进场之后对水泥进行妥当的安放，避免其因雨水或是潮气导致水泥的性质发生改变，进而影响混凝土施工的整体质量。

2）砂

水利工程中的细骨料是由砂来承担的，需要按照有关的规定选取适当数量的样品进行检查，施工项目中所使用的砂需要满足以下要求：砂料的质地要坚硬、清洁度好、级配达标、泥沙含有量需要小于百分之零点六；水利工程混凝土中所使用的砂料的细度模数要控制在2.4至2.8之间，并且需要与实际的工程相结合，选取最适合的工程用料，进行合理的配比；在砂料中存在活性骨料时，需要对其的稳定性能进行专门的试验。

3）粗骨料

水利工程混凝土施工中对碎石料的要求需要达到以下标准：使用的碎石径不可大于钢筋净间距的三分之二，同時不大于构件横断面最小边长的四分之一。针对少筋或者是无筋的水工结构，所选用的粗骨料的粒径需要较大，但是素混泥土板施工阶段所选取的碎石料粒径需要小于板厚的一半。对各级级配骨料的粒径进行准确的测定，利用孔筛进行检测，对投入到施工中的骨料进行严格的掌控。对于不同级别的碎石骨料需要进行分开的存储，切忌不可出现混杂的现象，并直接投入到工程使用之中。

4）外加剂

在水利工程项目之中外加剂的应用十分的广泛，可以说是的在混凝土结构中其有着不可或缺的地位。适量的添加混凝土外加剂，可以明显的提升混凝土拌合物和易的性能，对混凝土的凝结时间进行有效调整，提升了混凝土结构的耐久性及强度，对于提升混凝土的材料性能及结构性能有着十分突出的作用。

3.2混凝土施工工序的管理

1）模板的安装

在已经处理好的基层或是素混泥土的垫层上，对存在的浮土进行清理才可以按照要求进行严格的安装作业。树立好的模板需要同基层紧密贴合，并且牢固。

2）拌制及运输

混凝土的拌制工序需要按照严格的比例进行投料，各种外加剂及减水剂称重之后要进行封袋工作。若遇到雨天或是施工现场的含水量出现明显的变化时，需要进行多次的混合料含水情况的检测，并根据实际情况作出相应的调整。进行现场混凝土的拌制时，一般情况会将称重后的原材料汇聚在料斗之中进行搅拌。混凝土用料的准确性可以保证混凝土的质量，是重要的环节之一，需要下料这一工序进行严格的监控。

混凝土搅拌好之后运输的时间需要控制在混凝土初凝的实际之内，并且预留好浇筑的时间。在运输的途中要保证混合料的稳定性，防止严重漏浆、离析及分离的情况发生。

3）振捣

在混凝土实行振捣的过程之中，需要及时对集料振捣的深度进行监控，重点检查的项目还包括检查集料底部是够出现夹层等。水利工程混凝土施工要求振捣密实，不可出现漏振或是多振的情况，特别是要避免内模漏振及模板跑浆的情况，浇筑振捣工序完成之后需要及时覆盖，避免水分的蒸发。需要在混凝土养护至一定的强度后方可将模板拆除。

4）时刻预防混凝土缺陷的发生

发生混凝土缺陷多是由于混凝土的强度不够造成的，所以，一定要确保混凝土的强度。与此同时，要加强设计人员、监理人员和施工人员之间的配合，以提高每个参与水工建筑和工民建建筑人员的质量意识，从而及时的发现混凝土施工中一些质量隐患，以便及时采取相关措施进行补救。除此之外，还要加强对施工工艺的监管，要确保施工工艺操作的规范性和准确性。

5）养护

养护工作是水利工程混凝土施工中用时最长的一道工艺，实际的养护用时同浇筑混凝土结构的自然条件及水泥品种有着联系。一般情况下，混凝土的养护工作需要在混凝土浇筑完毕之后的12小时到24时进行，并且根据实际的养护情况持续3至4周左右。绝大部分的水工混凝土结构养护都是通过洒水的方式进行自然的养护。

4结语

水利工程中混凝土结构是其中心环节，混凝土质量问题最突出地表现在外观质量问题与裂缝质量问题上，因此这两部分的设计和施工等还亟待加强。要想解决混凝土质量问题是一项长期地艰巨任务，也是具有相当大挑战性的。只有认真分析总结出质量问题的成因，并且踏踏实实地按照一定的对策与方法去预防才能够尽可能地减少甚至避免这些质量问题。另外水工建筑的前期设计、施工、养护等工作不可忽略，只有当每个环节都实施到位，才能够逐步将水工建筑质量提高

参考文献：

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[4]周善荣，葛杰，祁李华.山区重力坝混凝土防渗墙施工浅析[J].中国水运（下半月）.2011.

水工泄水结构 篇4

高速含砂水流对水工建筑物过流面混凝土的冲刷磨损是水工泄水建筑物如溢流坝、泄洪洞、泄水闸等常见的病害。为提高水利水电工程的使用寿命, 保障其安全可靠的运行, 对水工混凝土材料提出了高抗裂性和高抗冲磨性要求。但是现有的抗冲磨混凝土存在一些问题。硅粉混凝土早期干缩率大, 易产生裂缝;粉煤灰混凝土早期强度偏低, 给施工造成一定的不便;高强硅灰钢纤维混凝土与高强硅灰铁矿石铸石混凝土造价高、不易施工。目前人们对同时掺用聚羧酸高效减水剂、粉煤灰、硅粉和聚丙烯纤维混凝土研究较少, 本文通过试验比较了普通抗冲磨混凝土与高性能抗冲磨混凝土, 并探讨了聚羧酸高效减水剂、粉煤灰、硅粉和聚丙烯纤维的合理掺量。

1原材料与试验方法

1.1原材料

水泥:桂林兴安海螺水泥有限责任公司生产的P·O42.5水泥, 水泥化学成份中SiO2, CaO, MgO, Fe2O3, Al2O3, K2O, Na2O, TiO2, f-CaO, SO3, NaO2的含量分别为25.84%, 52.98%, 3.20%, 3.38%, 7.06%, 0.75%, 0.60%, 0.44%, 0.66%, 2.42%, 1.09%。

粉煤灰:来宾电厂Ⅰ级灰, 粉煤灰化学成份中SiO2, Fe2O3, Al2O3, CaO, MgO, 碱含量分别为45.75%, 2.31%, 45.01%, 2.68%, 0.46%, 0.28%。

集料:桂林兴安三街料场生产的人工砂, 中砂, 细度模数2.79;天然河砂, 中砂, 细度模数2.68;桂林兴安三街料场生产的三级配石灰岩碎石, 碎石的粒径范围分别为5～20 mm, 20～40 mm, 40～60 mm。

外加剂:江苏博特外加剂有限公司生产的PCA-Ⅰ型聚羧酸高效减水剂。

纤维:江苏恒神纤维材料有限公司生产的聚丙烯单丝纤维。

1.2试验方案

1.2.1试验配合比

混凝上配合比设计在参考国内相关研究成果[1,2,3,4,5]的基础上, 结合水工泄水建筑物高性能混凝土高抗裂性和高抗冲磨性要求, 对试验研究的内容进行了优化。重点对比研究聚羚酸高效减水剂、聚丙稀纤维、粉煤灰和硅粉等因索对混凝土抗冲磨性能和抗裂性能的影响。

通过正交试验, 优选出下列3种方案进行试验分析比较。每种方案中水胶比 (W/B) 均为0.4、单位用水量均为115 kg、砂率均为33%、大石∶中石∶小石 (重量比) 均为 (重量比3∶4∶3) 。

方案一:粉煤灰掺量为0、10%、20%混凝土。

方案二:硅粉掺量为5%、10%、20%混凝土。

方案三:复掺10%粉煤灰、10%硅粉和0.9 kg/m3聚丙烯纤维混凝土。

具体方案见表1。

1.2.2试验方法

混凝土拌合物性能 (坍落度、含气量) , 混凝土力学性能试验 (抗压强度、抗冲磨强度) , 混凝土耐久性试验 (抗渗性、抗冻性) 参照水工混凝土试验规程SL352-2006。

混凝土抗裂性试验及评价方法参照《混凝土结构耐久性设计与施土指南》。裂缝的评价方法:裂缝长度以肉眼可见为准, 用钢尺测量长度, 近似取裂缝两端直线距离, 当裂缝出现明显弯折时, 以折线长度之和代表裂缝长度。用读数显微镜测量裂缝宽度, 取裂缝中点附近的裂宽代表该裂缝的最大裂宽。

2试验结果与机理分析

2.1混凝土拌合物性能

由试验结果 (见表2) 可知:具有梳型结构的聚羧酸减水剂, 在较低掺量时 (0.4%～0.9%) , 混凝土坍落度可满足常态混凝土要求50～70 mm, 通常情况下, 普通减水剂在该掺量下, 混凝土坍落度只能达到20～40 mm, 同时, 掺用梳型结构聚羧酸减水剂, 混凝土含气量可以达到3.1%～4.2%, 可以满足水工泄水建筑物高性能混凝土的使用要求。

由试验结果 (见表2) 可知:随着粉煤灰掺量的增加对混凝土坍落度和混凝土含气量都有一定的影响, 分别使坍落度下降了6～13 mm, 含气量下降了0.4%～1.0%, 这主要是因为粉煤灰中的部分未燃碳对聚羧酸减水剂分子产生吸附作用。由于硅粉的比表面积较大, 也会对聚羧酸减水剂分子产生吸附作用, 因此硅粉掺量的增加会导致混凝土坍落度和含气量的降低。通过适当增加聚羧酸减水剂的掺量也能满足水工泄水建筑物高性能混凝土的使用要求。

2.2混凝土力学性能

由试验结果 (见表3) 可知:混凝土抗压强度和抗冲磨强度随着粉煤灰掺量的增加而下降, 28 d龄期时, 混凝土抗压强度下降了3.6～9.0 MPa, 混凝土抗冲磨强度下降了0.92～1.64 h/ (kg·m-2) ;90 d龄期时, 混凝土抗压强度下降了3.5～4.7 MPa, 混凝土抗冲磨强度下降了0.64～1.14 h/ (kg·m-2) ;混凝土抗压强度和抗冲磨强度随着硅粉掺量的增加, 先增加后下降, 但是, 相比基准组KM1, 硅粉混凝土抗压强度和抗冲磨强度都增加。粉煤灰、硅粉和聚丙烯纤维复掺时, 混凝土抗压强度和抗冲磨强度都大于基准混凝土、粉煤灰混凝土以及硅粉混凝土。

2.3混凝土耐久性

(1) 混凝土抗渗性。

由试验结果 (见表4) 可知:硅粉混凝土的抗渗性好于粉煤灰混凝土, 这主要是因为硅粉的活性较高, 所拌制的混凝土强度较高, 密实性较好。随着粉煤灰掺量的增加, 混凝土的抗渗性变好, 这主要是因为粉煤灰效应的二次水化作用和微集料作用使混凝土的密实度大大提高, 改善了混凝土的孔结构, 降低了混凝土的孔隙率, 有效地提高了混凝土的抗渗性能。再者, 梳型结构聚羧酸减水剂的加入所形成的微小气泡切断毛细孔连续性, 隔断了水泥石中水的毛细渗透通道, 从而降低了混凝土的渗透性。

(2) 混凝土抗冻性。

由试验结果 (见图1～2) 可知:混凝土各组配比含气量在3%～5%, 根据混凝土冻融破坏机理可知, 平均气泡间距是影响混凝土抗冻性最主要的因素, 平均气泡间距越大, 则冻融过程中毛细孔的静水压和渗透压越大, 混凝土的抗冻性就越低。而混凝土气泡间距由混凝土含气量决定, 根据Powers[6,7]等人的研究, 混凝土含气量在3%～6%时, 混凝土气泡间距一般可以小于300 μm, 混凝土具有较好的抗冻性能。因此, 混凝土各组配比的抗冻性均大于F300。

(3) 混凝土抗裂性。

由试验结果 (见表5) 可知:硅粉混凝土单位面积上的总开列面积达到171.4 mm2/m2, 粉煤灰掺量从10%增加到20%, 混凝土单位面积上的总开列面积从80.0 mm2/m2降到40.2 mm2/m2, 这主要是因为掺入粉煤灰可以降低早期水泥水化热而引起的温度应力。粉煤灰、硅粉和聚丙烯纤维复掺可以使混凝土混凝土单位面积上的总开列面积下降到25.2 mm2/m2, 这主要是因为聚丙烯纤维在混凝上内部可起到传递应力的作用, 承受由基材收缩引起的内应力, 聚丙烯纤维在混凝上中平均间距较小, 单位体积混凝土中纤维根数较多, 与水泥基体粘接面积极大, 纤维与水泥基体之间界面粘接力会增加混凝抵抗收缩变形开裂的能力。在混凝上中掺入聚丙烯纤维对抵抗收缩有明显作用, 尤其对旱期混凝上收缩有明显的改善效果。由于聚丙烯纤维的加入改善了混凝上的保水性能, 减少试件表而的水分蒸发, 聚丙烯纤维由于直径细, 纤维长度适中, 经过搅拌后分散均匀, 在混凝上试体中成二维乱向分布, 纤维呈弯曲状态, 增大了纤维与混凝上之间的粘接强度, 抑制了混凝上中的颗粒下沉, 从而减少了混凝上中水溢出而形成的毛细通道, 延缓了裂缝的产生并控制裂缝的发展。

3结论

(1) 梳型结构聚羧酸减水剂, 在较低掺量时 (0.4%～0.9%) , 混凝土坍落度和含气量可满足水工泄水建筑物高性能混凝土工作性和抗冻性的使用要求。

(2) 掺入粉煤灰, 28 d龄期时, 混凝土抗压强度下降了3.6～9.0 MPa, 混凝土抗冲磨强度下降了0.92～1.64 h/ (kg·m-2) ;90 d龄期时, 混凝土抗压强度下降了3.5～4.7 MPa, 混凝土抗冲磨强度下降了0.64～1.14 h/ (kg·m-2) ;混凝土抗压强度和抗冲磨强度随着硅粉掺量的增加, 先增加后下降, 硅粉的合适掺量应占胶凝材料总量的10%左右。复掺粉煤灰、硅粉、聚丙烯纤维可以明显提高混凝土的抗压强度和抗冲磨强度。

(3) 混凝土抗渗性随着粉煤灰掺量的增加而提高, 随着硅粉掺量的增加而提高;混凝土抗冻性随着粉煤灰掺量的增加而降低, 随着硅粉掺量的增加而提高。

(4) 复掺粉煤灰、硅粉、聚丙烯纤维可以提高混凝土抗裂性, 尤其能提高混凝土早期抗裂性。

摘要：针对水工泄水建筑物高性能混凝土高抗裂性和高抗冲磨性的要求, 通过掺用具有梳型结构的聚羧酸减水剂实现水工泄水建筑物高性能混凝土, 同时研究了聚丙烯纤维、粉煤灰和硅粉等因素对混凝土抗冲磨性能的影响。研究表明:聚羧酸减水剂掺量为1.0%, 粉煤灰掺量为15%, 硅粉掺量为10%, 聚丙烯纤维掺量0.9 kg/m3时, 混凝土的抗裂性和抗冲磨性能满足水工泄水建筑物高性能混凝土工程的使用要求。

关键词：抗冲磨混凝土,聚羧酸减水剂,聚丙烯纤维,硅粉,粉煤灰

参考文献

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