水工混凝土冲磨机理及抗冲磨性增强方法综述
混凝土的抗冲刷性能分析
混凝土的抗冲刷性能分析混凝土是一种常用的建筑材料，其抗冲刷性能对于确保建筑物的稳定和安全至关重要。
本文将从混凝土的冲刷机理、抗冲刷性能的评估方法和提升混凝土抗冲刷性能的措施等方面进行分析。
一、混凝土的冲刷机理混凝土的冲刷主要是指水流对其表面造成的冲击和剪切力，导致材料表面纳米级颗粒的脱落和材料的剥蚀。
冲刷机理包括动能冲刷、颗粒冲刷和溶液腐蚀。
动能冲刷是由于水流冲击混凝土表面产生的应力超过材料的抗冲击能力，导致颗粒的脱落。
颗粒冲刷是水流中携带的固体颗粒对混凝土表面的磨损作用，增加了混凝土的磨损程度。
溶液腐蚀是通过水流中的溶解物质侵蚀混凝土表面，导致材料质量的流失。
二、抗冲刷性能的评估方法评估混凝土的抗冲刷性能的常用方法包括实验室试验和现场观测两种。
实验室试验可以通过模拟水流对混凝土的冲刷过程，测量材料的质量损失、表面形貌的变化等参数来评估其抗冲刷性能。
常用的实验方法包括冲刷试验、旋转刷试验和冲刷风化试验等。
现场观测是通过对实际工程的混凝土结构进行观测和测量，评估其抗冲刷性能。
观测项目包括混凝土表面的磨损程度、颗粒的脱落情况、裂缝的形成等。
三、提升混凝土抗冲刷性能的措施为提高混凝土的抗冲刷性能，可以采取以下措施：1.选择合适的材料：选用高性能的水泥、粉煤灰、粒径分布合理的骨料和掺入适量的外加剂，以提高混凝土的密实性和抗冲刷能力。
2.控制水灰比：合理控制混凝土的水灰比，降低水泥糊体的含水量，增加混凝土的强度和致密性，提高抗冲刷能力。
3.增加混凝土的厚度：增加混凝土表面的厚度，可以有效提高其承受冲击和剪切力的能力，增强抗冲刷性能。
4.添加抗冲刷剂：在混凝土中加入抗冲刷剂，通过改善材料的结构和表面特性，提高混凝土的抗冲刷能力。
5.加强施工技术管理：加强混凝土的浇筑和养护管理，确保混凝土的质量和密实性，减少施工缺陷和表面损伤。
结论混凝土的抗冲刷性能是评估其稳定性和安全性的重要指标。
通过深入分析混凝土的冲刷机理、抗冲刷性能的评估方法和提升抗冲刷性能的措施，可以为工程设计和材料选择提供参考和指导，保障建筑物的长期稳定和安全使用。
水工建筑物抗冲磨蚀性能提升对策分析
水工建筑物抗冲磨蚀性能提升对策分析发布时间：2022-07-20T05:40:50.671Z 来源：《建筑实践》2022年3月第24卷第5期作者：黄久豹[导读] 近年来，水工建筑的建设步伐不断加快黄久豹中交天津航道局有限公司江苏省苏州市 215100摘要：近年来，水工建筑的建设步伐不断加快，在一定程度上有效缓解了能源资源短缺的问题。
然而，由于中国河流的多沙性特点和环境破坏引起的水土流失，对其抗冲磨性能的要求也越来越高。
目前，国内运行的＞70%的水电站大坝泄水混凝土都存在一定程度的冲磨破坏，对水电站的使用功能和耐久性造成了严重影响。
因此，提高水工建筑物抗冲磨破坏性能逐渐成为人们科学研究和广泛关注的课题。
水工建筑物的主要材料为混凝土，混凝土耐久性在很大程度上取决于抗冲磨性能。
关键词：含沙水流;冲磨蚀;提升对策;水工建筑物引言混凝土是我国建筑物的主要类型之一，占200m以上建筑物的56%以上。
建筑物受到水流冲刷不可避免，其下泄流速已达50m/s，水中沙石会对混凝土建筑物造成冲刷磨蚀作用，缩短水工混凝土结构使用寿命。
沙石在水流带动下撞击、磨损混凝土表面，造成细骨料脱落，粗骨料外露，进而出现钢筋外露、锈蚀等现象，影响结构的耐久性。
高速挟沙水流对混凝土的冲磨和空蚀作用机理不同。
根据水流中的介质大小，冲磨会对混凝土表面均匀磨损和撞击混凝土表面，留下形状不规则的坑洞;空蚀主要是在水流急剧变化区域形成气压差，产生的空化气泡破裂冲击混凝土过流面，造成破坏。
冲磨和空蚀二者作用机制不同，但一般是同时发生，并且相互之间有一定促进和增强作用，发生条件受水中介质、水流流速、地质条件等因素影响。
普通混凝强度低，易产生裂缝，常年受水流冲刷，影响水工建筑物结构后期性能。
此时，环氧砂浆、聚脲弹性体、纤维混凝土等常被用作水工建筑物的修补材料。
基于此，本文将对一些水工混凝土冲蚀破坏机理以及现阶段常用的冲磨防护措施进行综述，并分析各种防护措施的优缺点。
混凝土的抗冲刷性能
混凝土的抗冲刷性能混凝土是一种广泛应用于建筑、基础设施和道路等工程中的材料。
在环境因素的影响下，如水流、水浪、磨损等，混凝土的抗冲刷性能成为评估其耐久性和安全性的重要指标之一。
本文将探讨混凝土的抗冲刷性能及其影响因素，并介绍一些提高混凝土抗冲刷性能的方法。
一、混凝土的抗冲刷性能是指材料在外部冲刷力作用下的耐久性能，主要反映了材料的抗水流、抗水浪和抗磨损等性能。
较好的抗冲刷性能可以保证混凝土结构的长期使用寿命和稳定性。
下面将从水流冲刷、水浪冲刷和磨损三个方面进行分析。
1. 水流冲刷水流冲刷是指水流通过混凝土板块或土坡等造成的冲刷作用。
水流冲刷会导致混凝土表面的材料剥落，从而降低结构的强度和稳定性。
因此，混凝土的抗水流冲刷性能成为评估其耐久性的重要指标之一。
混凝土的抗水流冲刷性能受多种因素的影响，包括混凝土的密实程度、强度、粘结力以及表面的光洁度等。
高密实度、高强度和优良的粘结力可以提高混凝土的抗水流冲刷性能。
此外，表面光滑的混凝土结构相对于粗糙表面的结构具有更好的抗冲刷性能。
2. 水浪冲刷水浪冲刷是指海洋或湖泊等水域中波浪冲击混凝土结构造成的冲刷作用。
与水流冲刷相比，水浪冲刷更具破坏性，因为波浪在冲击时会对结构造成更大的力量。
混凝土的抗水浪冲刷性能有赖于混凝土的抗冲击强度、抗侵蚀性能以及表面保护层等因素。
抗冲击强度高的混凝土能够减轻波浪对结构的冲击力，而抗侵蚀性能好的混凝土可以有效抵御波浪的侵蚀。
此外，表面的保护层可以提供额外的保护，延缓混凝土结构受到水浪冲刷的破坏。
3. 磨损磨损是指混凝土表面因外部力量作用而导致的材料丢失或磨损现象。
磨损通常是由于重物拖动、磨擦或交通载荷等原因引起的。
在交通道路等高频使用的区域，混凝土的磨损问题尤为突出。
混凝土的抗磨损性能与混凝土的强度、耐磨性以及表面涂层等因素密切相关。
强度高的混凝土具有更好的抗磨损性能，而耐磨性好的混凝土表面能够延缓磨损的发生。
适当的表面涂层可以提供额外的保护和减轻磨损，延长混凝土结构的使用寿命。
高速水流作用下水工混凝土防冲磨设计
高速水流作用下水工混凝土防冲磨设计在高速水流的作用下，泥砂（推移质）的运移冲刷，是水工商品混凝土表面冲刷破坏的主要原因，而钢砂商品混凝土可增强商品混凝土的抗冲击韧性，是一种理想的抗冲磨材料，技术上可靠，经济上合理，值得大力推广。
文章介绍了钢砂商品混凝土在雨补水库导流隧洞的使用情况。
1 概述我国的江河，以含沙量而著称于世。
水利工程多年淤积的泥沙，随着冲砂或泄洪的高速水流的运动，所挟泥沙以悬移质为主，对水工商品混凝土表产生了冲磨破坏。
水工商品混凝土磨损破坏程度与泥砂运动状态、水流流速、河道含砂量、泥砂颗粒形状及粒径、硬度等有关。
水库泄洪时悬移质颗粒细小，在水流紊动作用下，能与水流一起均衡运行磨损商品混凝土表面，但不具备冲击能力，所以决定水工商品混凝土强度的是表面硬度而不是韧性，悬沙随水流运动，对水工商品混凝土表面进行摩擦，造成均匀冲磨剥离。
随着磨损剥离程度的增加，由于商品混凝土非均质性，过流表面形成各种漩涡流，这些漩涡流的强度，随着流速的增大而加剧，继而出现空蚀破坏。
据有关资料统计，在水流流速不大于10 m/s时，普通碳素钢表面无明显磨损现象，C20商品混凝土表面磨损也十分轻微，而当水流流速达18 ～ 20 m/s 时，经较长时间运用，不但钢材会招至严重破坏，而且C20商品混凝土表面粗骨料裸骨，出现冲磨坑，当流速达20 m/s 时，20 mm 厚钢板历时2 540 h 即被磨穿。
四川省南桠河石棉二级电站冲砂闸、都江堰工程飞砂堰和渔子溪一级电站、黄河三门峡电站泄洪建筑物等工程，在泥砂的磨损、冲击作用下都产生了严重的破坏，特别是刘家峡水电站泄洪洞成为全国大型泄洪洞中冲蚀磨损破坏最严重的典型。
2 工程实例弥勒县雨补水库导流泄流隧洞，其主要任务是施工期导流，工程建成后担负着泄洪和冲砂任务。
竖井前为有压隧洞，圆形断面，竖井后为无压隧洞，城门形断面。
隧洞全长445 . 55 m，设计流量为81 . 3m3 /s，最大水头51 .69 m，竖井内安装2 . 5 m × 2 . 5 m平板钢闸门两道（分别为工作闸、检修闸），经计算在各种开度下的设计流量时最大流速见表1：2 .1 抗磨材料选用抗磨材料选用主要考虑的因素有：磨损后检修的难度、磨损后会不会引起空蚀破坏、空蚀和磨损破坏会不会影响水工建筑物的安全、现场施工的难易、经济性以及施工过程中是否危害工人健康等。
混凝土抗冲磨试验机的试验操作该如何及工作原理
混凝土抗冲磨试验机的试验操作该如何及工作原理混凝土抗冲磨试验机的试验操作该如何？混凝土抗冲磨试验机测定仪是依据《水工混凝土试验规程DL/T5150—2023》规定的技术要求设计生产的测定混凝土表面抗水流冲击磨损本领的优质试验机。
混凝土抗冲磨试验机试验操作步骤：1、按“混凝土试件的成型与养护方法”制备试件：允许骨料粒径为40mm，试验以三个试件为—组。
2、试验前，试件需在水中至少浸泡48h。
3、试验时，取出试件，擦去表面水份，称量。
4、钢筒与底座间放上橡皮垫圈，在底板上垫上两根Φ6mm的钢筋，把已称量过的混凝土试件放在钢筋上并对中，且使混凝土表面垂直于转轴，套上钢筒，旋紧固定钢筒与底座的螺栓，使其密封。
5、将搅拌桨安装在转轴上，搅拌桨底部距试件表面约38mm，调整钢筒和底座的位置使转轴对中。
6、在钢筒内放入研磨钢球于试件表面，并加水至水面高出试件165mm。
7、确认转轴转速在：1200r／min后，开机。
8、每隔24h，在钢筒内加1—2次水至原水位高度。
9、累计冲磨72h，取出试样，清洗干净，擦去表面水份称量。
试验结果处理：1、混凝土抗冲磨指标以抗冲磨强度或磨损率表示。
1）抗冲磨强度按式计算：式中：∫a=式中：∫a——抗冲磨强度，即单位面积上被磨损单位质量所需的时间，h/（kg／m2）T——试验累计时间：h：A——试件受冲磨面积m2△M——经T时段冲磨后，试件损失的累计质量Kg。
2）磨损率按式计算：式中：L——磨损率，％；Mo——试验前试件质量，Kg；MT——试验后试件质量，Kg。
2、以一组三个试件测值的平均值作为试验结果，如单个测值与平均值的差值超过15％时，则此值应剔除，以余下两个测值的平均值作为试验结果，若一组中可用的测值少于两个，则该组试验应重做。
结构原理本机器是由机架、电磁调速电机、滑轮工作台、试验容器、水流搅拌器、试样成型筒等构成。
在电机工作情况下，通过电磁调速电机带动装有搅拌器的主轴旋转、搅拌器安装在试样容器中，试样表面放置不同规格的滚动钢球，搅拌器局部浸入水中；依照1200r/min的速度旋转搅动钢球，对试样产生摩擦磨损，以达到验证混凝土表面抗磨损的本领的目的。
水工混凝土小角度冲蚀磨损特性的研究
水工混凝土小角度冲蚀磨损特性的研究研究目的：本文旨在探究水工混凝土在小角度冲蚀条件下的磨损特性，以深入了解其耐久性和应用潜力，并为相关工程设计和维护提供科学依据。
研究方法：采用实验室模拟小角度冲蚀条件的方法，通过设计合适的实验样品和试验装置，对水工混凝土进行磨损性能测试。
在实验中，控制冲蚀液的流速、浓度和冲蚀时间等参数，以模拟实际工程环境中的磨损情况。
研究结果：实验结果显示，水工混凝土在小角度冲蚀条件下出现了明显的磨损现象。
随着冲蚀液流速的增加和冲蚀时间的延长，水工混凝土的磨损程度逐渐增加。
同时，磨损程度还与冲蚀液的浓度有一定的关系，浓度越高，磨损程度越大。
研究结论：水工混凝土在小角度冲蚀条件下存在明显的磨损特性，这对于水利水电工程等领域的设计和维护提出了一定的挑战。
为了延长水工混凝土的使用寿命，可以采取一些改进措施，如增加抗冲蚀涂层或添加特殊的抗冲蚀材料。
研究展望：本研究仅针对水工混凝土在小角度冲蚀条件下的磨损特性进行了初步探究，未来可以进一步开展更深入的研究，考虑更多的参数影响因素和实际工程条件，以提高研究结果的准确性和实用性。
此外，还可以探索研发新型材料和技术，以提升水工混凝土的耐久性和抗冲蚀性能。
研究方法：为了深入研究水工混凝土在小角度冲蚀条件下的磨损特性，可以采用以下方法：1. 实验设计：根据研究目的，设计不同的实验样品，可以是不同配比的水工混凝土，或者是添加不同种类和浓度的抗冲蚀添加剂的混凝土。
同时确定实验参数，包括冲蚀液的流速、浓度、冲蚀角度和冲蚀时间等。
2. 实验装置：建立符合小角度冲蚀条件的实验装置，确保冲蚀液的均匀流动和实验样品受到一致的冲蚀作用。
可以使用旋转式冲蚀试验机或倾斜式冲蚀装置。
3. 实验参数调控：根据设计确定的实验参数，精确控制冲蚀液的流速、浓度和冲蚀时间等。
确保各组样品在相同的冲蚀条件下进行测试，以获得可比较的磨损性能数据。
4. 数据分析：根据实验结果，可以通过测量样品的重量损失或形貌变化等方式评估磨损程度。
水工建筑泄水结构的抗磨防蚀设计之我见
水工建筑泄水结构的抗磨防蚀设计之我见[摘要]工程设计中缺少一套科学、严谨、针对性很强的规范性文件作为支持,导致在含沙高速水流环境下,一些水工泄水结构的防冲抗磨抗蚀设计方案,往往很难达到预期的效果。
本文针对影响水工建筑物抗磨防蚀的各种因素,提出了个人的一些见解,希望对解决此类工程的设计问题有所帮助。
【关键词】泄水结构；抗磨防蚀设计；结构体形1、冲蚀机理通常认为,含沙高速水流对水工泄流建筑物的磨蚀破坏分为磨损、冲击、空蚀和流激振动破坏等4种类型。
1．1 磨损磨损是由于水流所夹带的固体颗粒在结构表面滑动、滚动和跳动等直接产生摩擦的结果。
含沙水流的磨损,属于水沙二相流问题, 当沙粒冲磨固体壁面材料时, 把一部分或全部能量传递给壁面材料, 在材料表层转化为表面变形能,从而造成材料的磨损。
水流冲角的大小对磨损的结果影响很大,在含沙高速水流中,冲角小,以微切削破坏为主;流速较小,表现为大粒径跳滚磨损形式,冲角大,以冲击变形磨损为主。
磨损的程度与水流速度、固体颗粒的含量、形状、大小、硬度以及作用时间等因素有关。
1．2 冲击冲击是由含沙高速水流中的推移质颗粒的滚动、跳动作用引起的结构表面的破坏形式。
冲击力的大小与水流速度、运动形式、所夹带颗粒粒径等有关。
1．3 空蚀液体在恒温下用静力或动力方法减压到一定程度就会有充满气体与蒸汽的空泡出现并发育生长,即空化。
液体流经的局部区域,若压强低于某一临界值,液体也会发生空化。
在低压区空化的水流夹带着大量的空泡,在流经下游压强较高的区域时,气泡发生溃灭,并伴生极大的压力,大致为700MPa。
如气泡在结构边壁表面或其附近溃灭时, 将对结构表面产生极大的冲击力,以致引起破坏,即为空蚀。
通常认为,混凝土的空蚀破坏,是由于空蚀的作用力将骨料从混凝土中拔出,尤其是大骨料的抗拔力更差,因此,混凝土对骨料的黏着力比其硬度更重要。
1．4 流激振动破坏高速水流紊动强烈,形成作用于结构壁面上的紊流脉动压强,其合力构成了作用于结构上的激振力,有可能导致过流边界的结构振动。
水工建筑物抗冲磨蚀性能提升对策分析
水工建筑物抗冲磨蚀性能提升对策分析发布时间：2022-10-08T03:08:16.399Z 来源：《建筑创作》2022年第6期作者：苏昊[导读] 近年来，中国水电站建设步伐不断加快，在一定程度上有效缓解了能源资源短缺的问题。
苏昊新疆华电沙尔布拉克水电有限责任公司新疆乌鲁木齐830000摘要：近年来，中国水电站建设步伐不断加快，在一定程度上有效缓解了能源资源短缺的问题。
然而，由于中国河流的多沙性特点和环境破坏引起的水土流失，对其抗冲磨性能的要求也越来越高。
目前，国内运行的＞70%的水电站大坝泄水混凝土都存在一定程度的冲磨破坏，对水电站的使用功能和耐久性造成了严重影响。
因此，提高水工建筑物抗冲磨破坏性能逐渐成为人们科学研究和广泛关注的课题。
水工建筑物的主要材料为混凝土，混凝土耐久性在很大程度上取决于抗冲磨性能。
本文主要分析水工建筑物抗冲磨蚀性能提升对策。
关键词：含沙水流;冲磨蚀;提升对策;水工建筑物引言为保证泄洪洞、溢流坝等构筑物的长效稳定运行，从20世纪50年代水利水电部门就强调突出混凝土耐久性，并在试验规程、施工规范和设计规范中列出混凝土耐久性的要求及条款，但由于运行管理不善、施工质量不良、设计方案欠妥等致使水工建筑物运行20－30年甚至更短的时间就发现明显的病害，在较的短服役期内使水工建筑物耐久性显著下降。
诸多学者对这方面也开展了大量的研究，但由于问题的复杂性尚未形成统一的认识，如工程设计缺少一套针对性强、科学严谨的规范性指导文件，有的水工建筑物抗冲磨抗设计方案在含沙高速水流环境下难以达到预期效果，而有的设计标准过高导致巨大的资金浪费。
因此，研究水工建筑物抗磨蚀性能提升对策具有重要的意义。
1、水工建筑物冲磨破坏的特点一般地，水工建筑物有空蚀和磨蚀两种典型的冲磨破坏类型。
其中，混凝土表面受含沙高速水流切削、摩擦和冲击而引起的破坏称为磨蚀。
水工建筑物发生磨蚀破坏必须具备水流速度达到可以启动水流挟带沙石的速度、挟带一定固体颗粒两个条件，其发生冲磨破坏的部位主要有挟带推移质和悬疑质河流上修建的水工建筑物深孔闸门及其后的泄水段、隧洞的进口或泄洪底孔、水闸底板、排砂洞、泄洪洞等。
水力机械中冲蚀磨损规律及抗磨措施研究进展分析
水力机械中冲蚀磨损规律及抗磨措施研究进展分析摘要：由于水利水电工程机械在运行的过程中会受到一定程度的冲蚀磨损，给工程项目的施工质量造成严重影响，为了能够提高水利水电工程的施工效果，避免水利机械被冲蚀磨损而影响正常运行，必须要对水利水电机械抗磨损的相关策略进行研究，保证水利水电机械的整体运行质量全面提升。
关键词：水力机械；冲蚀磨损；抗磨措施；研究进展在水利水电工程机械运行的过程中，大量的过流部件受到冲蚀磨损，很容易引发工程危害和经济损失。
根据相关的数据资料统计显示，水利水电工程水利机械冲蚀磨损占据总破坏数的8%左右，在固液两相流工况的条件下冲蚀磨损，会导致机械材料损耗，也会影响水利水电机械部件的运行效果，由于我国的河流含沙量比较大，对水利水电机械磨损的情况非常严重。
一、水利机械冲蚀磨损的主要危害由于水利机械运行的环境非常的恶劣，各种密封过流部件很容易承受巨大的冲击力引发冲蚀磨损等问题，还存在着彼此交互作用的问题，严重影响了材料的使用效果。
从长期来看，在工况运行的过程中，如果没有对冲蚀磨损的机理以及抗腐蚀材料进行深入研究，很容易造成过流部件两相设计不够成熟完善，严重影响水利机械的使用寿命，引发巨大的经济损失[1]。
例如，严重的水利机械冲蚀磨损很容易导致材料结构受到破坏，引发洞穿、磨坑的情况，给水利机械的安全稳定运行造成了非常严重的影响，最终使得水利机械使用寿命缩短、出力减少，效率下降，必须要进行频繁的检修。
水泵机械在长时间的冲蚀磨损之下，很容易引发过流部件材料损失、扬程效率降低，导致过流部件之间的间隙增大，在运行时会产生大量的噪音和污染，水利输送矿浆的过程中由于矿浆的腐蚀性比较大，磨损问题非常显著，引起密封失效，轮转轴承漏油问题相当严重，给生态环境造成严重破坏。
二、固液两相流流场对使机械磨损的理论固液两相流流场中的颗粒浓度分布以及流体的速度都会对水利机械磨损造成不同程度的影响。
为了确保对固液两相流中的固体颗粒产生的模冲蚀磨损作用，必须要建立完整的实验模型，对不同工况下的冲蚀磨损性能进行合理预测。
水工混凝土冲磨破坏机理及影响因素分析
水工混凝土冲磨破坏机理及影响因素分析
寇健超
【期刊名称】《云南水力发电》
【年(卷),期】2024(40)S01
【摘要】水工建筑物常年在复杂的环境中运行,破坏程度也是千差万别,结合我国水工建筑物的运行现状,从混凝土的冲磨破坏机理出发,通过内外因素综合分析了对混凝土的冲磨破坏程度。
最后,总结了对混凝土抗冲磨性能评价的不同试验方法,对后续混凝土抗冲磨性能研究提供研究思路。
【总页数】3页(P29-31)
【作者】寇健超
【作者单位】新疆水利水电勘测设计研究院有限责任公司
【正文语种】中文
【中图分类】TV431
【相关文献】
1.水工建筑物冲磨和空蚀破坏机理及其防治对策
2.水工建筑混凝土结构破坏机理分析和防治措施
3.纳米颗粒对水工混凝土抗冲磨性的影响及其机理研究
4.水泥混凝土路面表面构造破坏机理及其影响因素分析
5.水工建筑物中混凝土破坏机理及防治措施分析
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浅谈水利工程抗冲磨混凝土的实验研究与应用
浅谈水利工程抗冲磨混凝土的实验研究与应用摘要简析胶粉材料对混凝土抗冲磨性能的影响及其原理，并对混凝土拌合料中加入适当的橡胶粉材料进行实验研究，以期提高水工混凝土的抗冲磨性。
关键词水工混凝土；橡胶粉；抗冲磨众所周知，对于水利水电工程，过水建筑物的磨损是不可忽视的重要问题。
水工泄水消能建筑物如大坝的溢洪道、消力池、泄洪洞以及通航建筑物的闸室底板、输水廊道、电站底部的排沙底孔等部位，表面遭受高速含沙水流和碎石冲磨空蚀破坏的现象经常发生，不仅直接或间接影响工程的安全运行，而且维修费用大。
1 冲磨破坏机理及破坏形式1）冲磨破坏机理。
高速水流挟带的泥沙和碎石，具有一定的动能，在随水流流过混凝土表面时会把部分能量传给材料，造成材料质点剥落。
这种破坏与砂石特征、水流流速及过水表面体型特征等条件有关。
悬移质或推移质的砂石磨损均是以不同冲角作用于材料表面的磨粒磨损。
大粒径的推移质砂石，以滚动、跳跃冲砸、滑动摩擦等方式作用于混凝土表面，既有摩擦作用对表面的微切削，又有冲击力对混凝土表面冲磨，破坏能力更大。
2）混凝土表面冲磨破坏形式。
混凝土受冲磨破坏时，是先把其组成材料中耐磨性能较差的部分磨掉。
一般低强度混凝土的水泥石先被磨蚀掉，而高强、超高强混凝土的粗骨料先被磨蚀掉。
一旦混凝土表面凹凸不平，失去了表面平整度，就会加剧冲磨破坏作用，并使周围混凝土破坏范围不断加大、程度逐渐加深，最终形成大的锥形坑，使混凝土完全丧失抗冲磨功能。
更严重的是高速水流由锥形坑底部窜入混凝土基础底部，冲翻混凝土，危及结构的安全。
2 泄洪建筑物抗冲磨混凝土试验研究2.1 目的一般的水库新建泄洪建筑物部分过流断面混凝土应具有一定的抗冲磨和抗气蚀性能，本实验的目的就是通过不同原材料及其抗冲磨混凝土的配合比实验，测试抗冲磨混凝土各项性能指标，以选择出性能优良，满足设计和施工要求的抗冲磨混凝土。
2.2 试配混凝土的性能要求1）混凝土强度等级和骨料级配：强度等级C35、二级泵送混凝土，混凝土强度指90天标准试块强度；2）根据本工程的基本条件（泄洪水流最大流速20~25m/s，含沙量小于2kg/m3，水流空化数大于1.5，选择本工程抗冲磨混凝土的抗冲磨损率小于1.2kg （/h/m2）或冲磨失重率小于4.2%、冲磨韧性大于25kN·m；3）为提高混凝土的耐久性，抗冲磨混凝土同时应具有一定的抗冻和抗渗性能，要求抗渗等级为W8，抗冻等级为F100。
水工抗冲磨混凝土原材料选用分析
水工抗冲磨混凝土原材料选用分析第一篇：水工抗冲磨混凝土原材料选用分析水工抗冲磨混凝土原材料选用分析文中介绍了水工混凝土的冲磨破坏机理及研究现状，结合张峰水库杭冲磨混凝土配合比试脸对杭冲磨混凝土的原材料选用进行分析，通过原材料优选研制出了经济合理满足设计要求的杭冲磨混凝土。
关键词:杭冲磨;原材料;性能水工抗冲磨混凝土不同于普通混凝土，它是以抵抗含砂石、高速水流冲磨破坏为目的的特种混凝土。
据调查，我国运行中的大坝泄水建筑物有70%由于高速含砂水流的冲刷磨损和空蚀作用，存在不同程度的冲磨破坏问题，导致建筑物过流面表层大面积剥蚀破坏，甚至有严重的安全隐患。
如何获得力学性能稳定，具有较高的抗冲磨强度和较好的冲击韧性的抗冲磨混凝土，一直是我国水工混凝土材料领域研究的重要课题。
1 水工混凝土冲刷磨损机理水流中的悬移质泥砂颗粒较小，在高速水流的紊动作用下与水充分混合，非常均匀地与水流一起运动，在移动过程中触及建筑物过流面时对混凝土产生磨损、切削和冲撞。
随着磨损剥离程度的增加，过流面产生凹凸不平的磨损坑，高速水流受到扰动进而加剧冲磨破坏的进程，并同时产生空蚀破坏。
水流中的推移质在高速水流作用下以滑动、滚动及跳动等方式与过流面产生滑动摩擦和冲击砸撞，在撞击区形成很高的局部应力，当应力超过混凝土内聚力时，发生局部破坏。
水工抗冲磨混凝土研究现状为提高水工混凝土的抗冲磨、空蚀能力，20世纪60,70年代多采用高分子材料护面，但由于其存在与基底混凝土温度适应性不好，容易开裂脱落且有毒性、污染环境、施工不便等缺点，80年代以来国内多家科研单位先后开展了无机胶凝材料类的水工泄水建筑物抗冲磨混凝土研究和应用，主要有:硅粉混凝土、纤维增强混凝土、粉煤灰混凝土、铁钢砂混凝土等。
经过十几年的工程实践，硅粉混凝土抗冲磨性能良好，技术指标超过高分子材料。
3 原材料选用分析混凝土是一种以胶凝材料、水、砂石骨料及掺合料、外加剂混合形成的一个多相体，决定这种多相体的抗冲磨主要有两个方面的性能，一个是组成材料本体的抗冲磨性能，另一个是各种材料相互结合是否牢固的性能。
C40水工抗冲磨混凝土的制备及工程应用
新型建筑材料2020.04收稿日期：2019-06-03；修订日期：2019-08-14作者简介：吴鑫，男，1978年生，高级工程师。
E-mail ：562472268@ 。
通讯作者：桂根生，工程师，硕士研究生，地址：成都市成华区成华大道298号，E-mail ：*******************。
0引言冲磨破坏是水工泄水建筑物常见的病害之一，也是影响水工混凝土耐久性的重要因素。
其主要发生于大坝的溢洪道、泄洪洞、通航建筑物的闸室底板、输水廊道以及电站底部的排沙孔等部位[1]。
含沙高速水流对水工建筑物过流面混凝土的冲刷磨损和空蚀破坏，是水工泄流建筑物常见的病害[2]。
为了提高水工建筑物的抗冲磨性能，国内外进行了大量研究，不同种类的抗冲磨混凝土得到应用。
抗冲磨混凝土性能的提高主要依赖于抗冲磨材料的不断发展。
抗冲磨材料按胶凝材料分，主要包括有机胶凝类和无机胶凝类，其中有机胶凝类主要有高分子聚合物的聚合物胶结混凝土[3-4]、吠喃混凝土[5]、环氧树脂混凝土[6-7]等。
无机胶凝类主要有硅粉混凝土[8-9]、纤维混凝土[10-11]、粉煤灰混凝土[12-13]等。
有机类抗冲磨材料磨损率低，抗冲磨强度高，但存在原材料成本高，在自然条件下会逐渐老化、开裂等缺点。
常规的无机类抗冲磨材料也存在施工性能差，早期易开裂的缺点。
本课题采用抗冲磨外加剂，经过原材料选择、工作性能评价、抗压强度及抗冲磨性能测试等方面的研究，确定了C40水工抗冲磨混凝土的最优配合比。
混凝土拌合物具备良好的泵送施工性能，强度及抗冲磨强度均能满足结构设计要求。
C40水工抗冲磨混凝土的制备及工程应用吴鑫，桂根生，罗华彬，刘登贤（四川华西绿舍建材有限公司，四川成都610051）摘要：结合工程实际，使用粉煤灰、AF 抗冲磨剂、膨胀剂、聚丙烯纤维、聚羧酸高性能减水剂，配制出施工和易性良好的C40水工抗冲磨混凝土。
经过原材料选择、工作性能评价、抗压强度及抗冲磨性能测试等方面的研究，确定了的C40水工抗冲磨混凝土最优配合比：胶凝材料总量410kg/m 3，水胶比0.42，砂率为42%，膨胀剂、粉煤灰、AF 抗冲磨剂、减水剂掺量分别为8%、30%、1.8%、1.6%，纤维体积掺量为0.12%。
混凝土增强原理及加固方法
混凝土增强原理及加固方法一、前言混凝土是一种广泛应用于建筑结构中的材料，但由于其本身的强度和刚度较低，常常需要进行增强加固。
混凝土增强技术是通过在混凝土中加入钢筋、碳纤维等材料，增加混凝土的强度和刚度，从而提高其抗震、抗震、抗风、抗爆性能，实现结构的安全和稳定。
二、混凝土增强原理混凝土增强原理是通过在混凝土中加入钢筋、碳纤维等材料，将其与混凝土形成复合材料，从而增强混凝土的强度和刚度。
混凝土增强的基本原理是利用钢筋等材料的高强度和高刚度，使其与混凝土共同承担荷载，从而提高混凝土的承载能力。
1、钢筋增强原理钢筋是一种高强度、高刚度的材料，它的特点是具有很好的延性和可塑性。
在混凝土中加入钢筋后，可以将钢筋与混凝土形成复合材料，从而共同承担荷载。
钢筋增强的原理是利用钢筋的高强度和高刚度，承担混凝土的拉力和剪力，从而提高混凝土的抗拉、抗剪能力。
2、碳纤维增强原理碳纤维是一种高强度、高模量的材料，它的特点是具有很好的抗腐蚀性和耐热性。
在混凝土中加入碳纤维后，可以将碳纤维与混凝土形成复合材料，从而共同承担荷载。
碳纤维增强的原理是利用碳纤维的高强度和高模量，承担混凝土的拉力和剪力，从而提高混凝土的抗拉、抗剪能力。
三、混凝土增强方法混凝土增强方法主要包括钢筋增强和碳纤维增强两种。
下面分别介绍这两种方法的具体步骤和注意事项。
1、钢筋增强方法（1）确定加固方案首先需要通过对结构进行评估和分析，确定加固方案。
根据结构的不同情况和要求，可以采用不同的钢筋加固方案，如梁的加固、柱的加固、墙的加固等。
（2）清理表面在加固前需要清理混凝土表面，去除表面的污物和锈蚀，保证加固材料与混凝土的粘结力。
（3）加固钢筋在清理表面后，需要将钢筋按照设计要求加固到混凝土结构中。
加固钢筋的位置、直径和间距等都需要按照设计要求进行确定。
（4）连接钢筋加固钢筋的连接需要采用可靠的连接方法，如焊接、机械连接等。
连接钢筋的位置和方式也需要按照设计要求进行确定。
提高混凝土抗冲磨性能技术措施在福鼎桑园水库下游护坦、护坡工程中的应用
１ 工 程概 况
福 鼎桑 园水库 位 于福 鼎 市潘 溪镇 桑 园村 下 游约 ５ ｋ ｍ处 ，坝 址 以上 流 域 面 积 １ ４ ２ ｋ ｍ ，正 常 蓄 水 位
顶 中部 ，为 不 挂 闸 自由溢 流 ，溢 流 堰顶 高程 ３ ０ ０ ｍ， 溢流段 弧长 １ ０ ４ ． ５ ｍ，设 计 泄洪 流量 １ ９ ５ ６ ｍ ／ ｓ ，校核 泄洪 流量 ２ ９ ５ ４ ｍ ／ ｓ ，采用 鼻坎挑 流消能 ，为 防止坝脚 受 冲刷 ，下游坝后设 ２ ０ ｍ长混凝土护坦 。
彭世 炉
（ 福 建 省 宁德 市水利 电力 工程 局 ，福建 宁德 ３ ５ ２ １ ０ ０ ）
摘
一
要 ：本文对提高福鼎 市桑园水 库大坝下游护坦 、护坡 工程混凝 土抗 冲磨性 能所采取 的各项 技术措 施进行 了 定 的探讨 和分析 ，以供类似工程参考 。
关键词 ：冲 刷坑 防护工程 ；混凝土抗冲磨性 能；技 术措施
Ｐ ＥＮＧ Ｓ ｈ ｉ — ｌ ｕ
（ Ｆ ｕ ｉ ｆ ａ ｎ Ｎ ｉ ｎ ｇ ｄ ｅ Ｗ ａ ｔ ｅ ｒ Ｒ ｅ ｓ ｏ ｕ ｒ ｃ ｅ ｓ ａ ｎ ｄ Ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｉ ｃ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ Ｂ ｕ ｒ ｅ ａ ｕ ，Ｎｉ ｎ ｇ ｄ ｅ ３ ５ ２ １ ０ ０， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
２ ３ ０ ． ７ １ ｍ高程 ，并与原完成 的右岸下游 护坡混凝 土相 衔接 。
的基 础开 挖 、基 础验 收 资料 ，认 为下 游 冲刷 的成 因 为 ：冲刷坑部位 的地层岩性虽然属于工程硬岩 类 ，但 该地段地质结构 复杂 ，存在 Ｆ 断层 ，Ｆ 断层 规模较 大 ，影响带 较宽且裂缝密集 ，受其影响 ，河床 岩体 完 整性 差 ，降低 了抗 冲性能 ，左岸缓倾 斜角裂 隙的发育 也不利于河 床岩体 的抗 冲刷性 ，从而加剧 了水 流对左 岸岩体 的冲刷 。因此经过 大坝长期泄流 运行 以后 ，逐
水工抗冲磨混凝土试验研究
水工抗冲磨混凝土试验研究摘要：根据某工程的实际情况，研究了大坝抗冲磨混凝土的配合比设计。
研究了抗冲击混凝土的力学变形性能、耐磨性、抗裂性、抗渗性和抗冻性。
同时，添加抗磨剂，聚羧酸的影响，混凝土抗裂性能的对比试验研究的萘系高效减水剂的耐磨性，结果表明，不同种类的抗开裂性能耐磨混凝土外加剂的影响。
关键词：抗冲磨混凝土；水工；实验；研究1 前言冲击磨损混凝土通常用于冲刷和磨损件的大坝和排沙孔。
这些地区通常流速大，混凝土侵蚀严重，磨损严重。
此外，由于硅灰的掺入，多种冲击磨损混凝土容易发生不同程度的开裂，严重情况下会造成结构破坏，为保证工程质量，对耐磨混凝土的抗冲耐磨性提出了更高的要求。
因此，研究冲击磨损混凝土很重要。
结合某工程南方实际情况，通过对耐磨混凝土的试验研究，了解耐磨混凝土的力学性能、耐磨性、抗裂性、抗冻性和抗渗性。
2 试验原材料2.1 水泥在大坝抗冲磨部位中采用42.5中热硅酸盐水泥的化学组成和基本物理力学性能见表1和表2。
试验结果表明，该水泥指标符合国家标准要求，MgO含量高，达到4.5%，保证了合格的稳定性，有利于后期收缩补偿混凝土，提高混凝土抗裂性能。
2.3 外加剂在比例与大坝混凝土性能的混合冲击磨损试验，三种减水剂，如冲击研磨剂，聚羧酸高效减水剂与萘系减水剂、引气剂的测试与比较。
经过测试，该外加剂的质量符合要求。
2.4 骨料试验使用的抗冲磨混凝土粗细骨料均为工地破碎得到的灰岩人工骨料。
3抗冲磨混凝土配合比设计①水胶比。
水灰比是影响混凝土的强度和耐久性的主要因素。
为达到混凝土的混合强度、抗冻等级和抗渗等级，采用抗冲磨混凝土配合比设计，水灰比为0.35。
②骨料级配。
粗骨料的级配应根据一定比例的空隙和配合，不同的表面积相对较小，以达到水泥混凝土的拌和，并达到较好的质量目标。
因此，根据本试验所用骨料的基本物理性能，总的可分为：小石中之石=50：50。
③粉煤灰含量。
合理选择粉煤灰有利于改善混凝土的工作性、水化热、后期强度、耐久性和抗裂性能，根据试验结果，选择粉煤灰混凝土耐磨性为15%。
33279919
水工混凝土磨蚀磨损的 研究分析
黄宇宁 广州市水电 建设工程有限公司
问题 ，由 于影 响 因子 多、 试验 周期 长、 试验 方 法 不 统一 等 ，致 使 其磨损 机 理和 规律 的研 究还 不 够
骨料的颗粒形状也很重要 ，天然的卵石表面 软 弱、风化成分较少，岩石强度高于同类人工碎
理、材料组成及性能优化的重要信息。
关键词 ：磨蚀磨损 辅助胶凝材料 混凝土
情况 ：以细粒为主的悬移 质和以粗粒为主的推移 磨细矿渣对混凝土抗冲磨性能具有显著的改善效 质。无论是悬移 质还是推移 质，作用于混凝土表 果 。
面时均会产生微切削和冲击作用。当挟沙石水流 结束语
１ 针对不同的外界影响因素，抗磨蚀混凝土 、 质为主时 ，微切 削作用占主导地位 ， 这时要求材 应具有相应的力学特性。需要较高硬度时，应提 的状态变量，其磨蚀磨损破坏过程属于高级开式 料具 有一定的硬度 ；反之，则要求材料具有一定 高混凝土的强度，且尽量降低混凝土 中胶凝材料 动态系统。由于和环境发生相互的作用，水流中 的韧性 。如果河流泥 沙的硬度很大 ，表面棱 角 含量 ；需要较高韧性时，应该提高混凝土的冲击 泥沙含量、组成以及运动变化，挟沙水流 与材料 多，则材料受到的磨蚀磨损破坏就大。为提高混 韧性或抵抗变形能力 ， 混凝土中含有较丰富的胶 之 间的作用方式等均在一种随机 、多变状态下对 凝土抵抗推移 质冲击破坏的能力，混凝土应同时 凝材料。 材料产生磨蚀磨损破坏 ，因此，材料所涉及的问 具 有较高的强度 、硬度和冲击韧性。这使得混凝 ２ 、选择耐磨的骨料 ，可以提 高混凝土中耐 题就变得非常复杂。水工上一般选择天然条石、 土具有特殊的力学特征，因此 ，高强低弹或者抵 磨体的寿命。掺适量硅灰等辅助胶凝材料 ，可以 铸石、钢板 、高分子材料和混凝土等作为抗磨蚀 抗 变形能 力强的混凝土 受到青睐 。同样 的混凝 减少混凝土中氢氧化钙含量 ，改善混凝土界面结 材料。其中存在的问题是 ，条石韧性差 ，与基础 土，当磨球粒径增加时，混凝土的磨损率随 之增 构、表层结构以及孔结构 ，提高粘结力。选择骨 的粘结困难 ；钢板衬护韧性好，但也存在于基层 加。 料性能和水泥基材料性能的最佳匹配可使混凝土 混凝土材料可靠粘结的问题；高分子材料价格昂 过流材料的形状和平整度。 整体磨蚀磨损破坏延迟。 贵 ，施工复杂且有污染 ，大部分高分子材料的温 材料空蚀研究的结果表明：过流材料的形状 ３ 、为了保证抗磨蚀磨损混凝土施工的正常进 度 变形系数远大 于混 凝土 ，使用 中常发生 与基 和表面特性对空蚀的影响最大，由于水头高，流 行 ，在一定的水胶比范围内 ，可选择较大的水胶 层脱落而 使抗冲磨效果丧失；铸石板由于 质量脆 速大 ，泄流经过溢流面底部的水流空穴较低，或 比进行混凝土配合比设计 ，本工作提出水胶比ｍ 弱，与基础混凝土的粘结不易保证 ，对于抵抗冲 者是在水流脱离管道边墙部位形成漩涡区并使压 （ ｗ）／ （ ）低于０ ３为适用范围。 ｍ ｂ ．８ 击破坏具有局限性 ；混凝土材料施工工艺简单经 力降低 ，均会产生不同程度的空蚀 ，严重影响建 最后 ，要想保证混 凝土的质量 ，使其具备 济且易于修复 ， 很值得深入研究。但是 ，由于试 筑物整体安全 。因此，在千方百计选择材料并经 抗 磨蚀磨损的能力 ， 了上述注重事项外 ，人的 除 验条件的限制 ，在国内能够开展混凝土磨蚀磨损 过 反复修改而仍然发生空蚀的部位 ，则应该重新 质量意识也是很重要的。人作为控制的对象 ，是 试验的单位非常有限，而能够到现场进行工程试 进行水工模 型设计 ，修正过流建筑物表面形体 ， 要避免产生失误 ；作为控制的动力 ，是要充分调 验的单位更是屈指可数 ， 加上没有统一的试验方 提高过流材料表面的平整度和光滑度。 动人的积极性 ，发挥人的主导作用。为此 ，除了 法 ，混凝土的磨蚀磨损研究成果缺乏系统性、可 二 抗唐蚀磨损混凝土组成与结构 加强政治思想教育、劳动纪律教育 、职业道德教 比性和工程指导性，严重制约了新材料 、新施工 ｌ 、水灰 比 育、专业技术培训、健全岗位责任制外，还需要 技术的应用 ，阻碍了磨蚀磨损理论研究水平的进 混凝土抗磨蚀磨损能力并不是随着其抗压强 根据工程特 点，从确保 质量 出发 ，发现一个 问 步提高。若能不断改进混凝土的抗磨蚀磨损特 度的增加而 无限增加 。许 多试验结果表明：当掺 题 ，解决一个 问题 ，使生产过程始终处于控制状 性 ，提高施工技术水平 ，其在水工建筑物中定能 有硅灰且水胶比ｍ （ ｗ）／ （ ）低干０３ 时，随 态。 “ ｍ ｂ ．８ 百年大计 ，质量第一”用人的质量保证混 发挥重要作用。 着水胶比的增加混凝土的抗压强度显著降低，而 凝土的质 量是每个工程建设者的职责。 控制混凝土磨蚀的外界因素 混凝土的抗磨蚀磨损强度变化不大 ，其中铁矿石 １ 、水流速度 ０ 参考 文献 ： 在水中，每一个时刻固体颗粒的含量和运动 硅灰混凝土的抗冲磨强度最高。 混 凝土的磨蚀磨 损速 率是一个 依赖 于时间
提高水工建筑物抗冲磨蚀性能对策探究
提高水工建筑物抗冲磨蚀性能对策探究随着社会经济的发展，能源资源紧缺问题愈加突出，对水电站的建设以及水工建筑物抗冲磨性提出了更高的要求。
而混凝土作为水工建筑物的重要材料，其抗冲磨性能对混凝土耐久性具有直接的影响，要想保证水工建筑的安全稳定运行，必须要高度重视混凝土的耐久性，适当提高抗冲磨蚀性能，保证水工建筑物的正常运转。
本文就对水工建筑物冲磨蚀破坏的特点及因素进行分析，并提出几点有效对策，以便相关人士借鉴和参考。
标签：水工建筑物；抗冲磨蚀性能；对策一、水工建筑物冲磨破坏的特点与因素分析（一）特点水工建筑物冲磨破坏涉及空蚀与磨蚀，其中磨蚀是指含沙高速水流对混凝土表面产生的切削、摩擦与冲击等作用，而水工建筑物发生冲磨破坏的部位包括隧洞的泄水段、深孔闸门、进口以及建筑物的泄洪底孔、水闸底板、泄洪等。
当然水工建筑物发生磨蚀破坏条件需要满足两个方面：一是挟带固体颗粒的水流流速应能启动水流挟带沙石的速度；二是水流中挟带有一定的固体颗粒。
一般情况下，水工建筑物的冲磨破坏特点主要表现为如下几点：①空蚀与冲磨破坏的发展可能会出现大面积的水力冲涮破坏；②冲磨剥蚀会导致空蚀破坏的产生；③空蚀或冲磨后的混凝土依然坚硬；④过流混凝土表面产生剥蚀坑，且剥蚀坑的深度至少达几厘米，这样会使建筑物出现空蚀破坏；⑤冲磨剥蚀的面积相对较大，会均匀磨损混凝土，致使其形成冲坑。
（二）因素1、推移质的影响悬移质主要是借助摩擦的作用来磨破坏水工建筑物，而推移质不仅具有磨损的作用，也具有砸撞冲击的作用，能够通过滚动与跳跃等方式进行运动，继而冲击破坏壁面，尤其是对角度的冲击。
如果角度冲击相对较大，砂粒垂直动能分量会有所变大，磨损混凝土壁面；沙粒冲击混凝土的表面后，在反复的作用下会使壁面受到多次冲击与切削。
如果材料强度达到疲劳极限值后，则会出现破坏的现象，如表面剥落且朝纵深方向的发展。
这种形式的破坏机理相对复杂，深受冲击、滚动、滑动等形式的影响，也与过流时间、数量、质量与沙粒形状等相关。
浅谈水工高性能抗冲磨材料在铜头水电站左岸泄洪洞修复工程中的应用
浅谈水工高性能抗冲磨材料在铜头水电站左岸泄洪洞修复工程中的应用摘要：2020年8月，铜头水电站左岸泄洪洞经历了长时间、大流量泄洪，导致泄洪洞底板及边墙在大粒径推移质作用下冲蚀破坏严重，出现了冲坑、露筋等现象，最大冲坑深度达2～3m，严重影响了泄洪洞的正常和安全运行。
作者有幸参与了铜头水电站左岸泄洪洞的修复处理工作，本文主要对铜头水电站左岸泄洪洞的修复处理方案及运行效果情况进行了介绍，希望为水电站类似抗冲磨要求较高部位的修复处理提供参考和帮助。
关键词：泄洪洞、冲蚀破坏、抗冲磨材料、修复处理1基本情况铜头水电站位于四川雅安市芦山境内宝兴河中游，距雅安市约43公里，距下游雨城水电站约40公里。
电站以发电为主，是该河流开发兴建的第二座中型水电站，总装机容量为8万kW（4×2万kW），主要建筑物由拦河坝、左岸泄洪洞、右岸泄洪洞、引水隧洞、调压井、压力管道、发电厂房及变电站组成。
其中左岸泄洪洞长370m，工作闸门至进水口为有压洞段，长275m，断面为圆形，内径8m；工作闸门至出水口为无压洞段，长95m，断面为城门洞型，断面尺寸8.0m×10.8m（宽×高）。
2020年8月，四川遭遇百年一遇特大洪水，宝兴河流域洪水暴增，铜头水电站左岸泄洪洞池经历了长时间、大流量泄洪，现场检查发现泄洪洞底板及左右侧边墙腰线以下部位混凝土冲蚀破坏严重，局部钢筋完全裸露，部分形成深坑达2～3m、钢筋整体冲蚀破坏，严重偏离了设计泄洪工况，若不及时进行修复处理，现有破坏会进一步加剧，影响泄洪洞的正常和安全运行。
图1-1 底板（左）及边墙（右）冲蚀破坏照片2冲蚀破坏原因分析闸门启开运行时，门槽附近边墙中下部常存在较大负压和水流脉动，对边墙冲蚀破坏作用较强。
通常将水流中的介质分为悬移质和推移质，但水流中的颗粒属于推移质还是悬移质取决于颗粒大小、形状和密度，并与水流速度和紊动有关。
一般情况下，粒径较小的沙粒在水中多呈悬浮状态，但在高流速、紊动大的情况下，大卵石实际上呈悬浮状态间歇地被水流携带运移。
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水工混凝土冲磨机理及抗冲磨性增强方
法综述
摘要：本文在对水利水电工程中水工混凝土抗冲耐磨需求分析的基础上，综合国内外现有研究成果，分别从冲磨对混凝土的作用机理、抗冲磨性能增强方法展开综述，以期为解决水工建筑物冲磨问题提供理论参考。
关键词：水工混凝土；冲蚀破坏；抗冲磨；增强机理
0 引言
冲磨破坏作为水工混凝土损伤破坏的主要因素之一，是在混凝土耐久性领域被重点研究的对象之一。
通过调查我国10条主要入海河流的径水流量及输沙量发现，含泥沙量大、河流径流量大是我国大多数河流的特点之一[1]。
据调查，全国已开工建成的32座大型混凝土坝中有近七成的工程项目出现了比较严重的冲刷性磨损现象，使得水工建筑的耐久性受到威胁[2,3]。
尽管后期采用多种材料和技术对建筑进行修补维护，但效果均不太理想，可见对于水工混凝土易发生的冲磨破坏问题急需找到有效的解决办法[4]。
1冲磨作用特征
冲磨作用是指由高速水流作用和水中固体颗粒共同对水工建筑物表面产生的一种不良作用。
一般在大坝溢流面、泄洪底孔、水闸底板、消力池、排沙洞等部位易受到冲磨作用导致表面混凝土剥离，这是因为这些部位满足了产生冲磨作用的两个基本条件[5]：1）水流速度足够快，可以启动沙石的运动；2）水流运动中携带一定数量的固体颗粒。
发生冲磨破坏的水工混凝土常常有以下特征[6]：1）表面受冲刷磨损作用范围一般较大，并且受损表面呈现出一定连续性；2）未受冲磨作用的剩余部分力学性能变化不大，仍然比较坚硬；3）冲磨破坏的出现常常伴随着空蚀破坏，两者
通常相伴相生；4）水工混凝土的冲磨破坏达到一定程度时，骨料间胶结料受严
重淘刷，可能进一步加重混凝土受到的大面积的空蚀破坏。
2 冲磨作用机理
水工混凝土的冲蚀破坏包括冲磨破坏与空蚀破坏两种。
冲磨破坏又包括悬移
质破坏与推移质破坏两种。
它们相互结合相互影响，共同对水工建筑物产生破坏。
悬移质泥沙由于质量较轻，靠水流的紊流以悬浮状态存在[4,8]，会随着水流
向前运动，两者充分均匀混杂。
固液两相流在水工混凝土表面不断产生具有紊动
结构的小涡旋[9]，随着涡旋体的不断产生与消失，悬移质颗粒对水工建筑物表面
产生较小角度的碰撞和切削等不良作用[10]。
推移质主要是以固体粗砾、块石颗粒为主的体积较大的物质，由于水流的脉
动分流速不足以使推移质一直随水流运动，而自身沉降力又不足以使其在河床上
保持静止状态，因此推移质多在水工混凝土的表面滚动、跳跃，时上时下。
3 抗冲磨性能的增强方法
通过对冲磨作用的过程与作用机理的分析可知，水工混凝土在运作过程中最
先切最易被高速水流中泥沙冲刷磨损掉的是其表面的胶结材料，因此可以考虑通
过改善胶结材料的物理力学性能与耐久性进而提高水工混凝土的抗冲磨性。
3.1 原材料对混凝土抗冲磨性能的影响
水泥是混凝土胶结材料的主要组成部分之一，水泥的优质与否直接影响混凝
土的抗冲磨性能。
李光伟等分别对两种不同水泥混凝土进行抗冲磨性能比较分析
试验，研究亦得出相同结论：硅酸三钙含量较多的水泥砂浆抗冲磨性能较好。
因
此对于抗冲磨混凝土，水泥原材料一般选用矿物组成中硅酸三钙含量较高的高标
号水泥产品，由此得到的混凝土抗冲磨性能较为优良。
硅粉、粉煤灰等掺和料的加入可以有效的改善混凝土表面胶凝材料的抗冲耐
磨性能。
Liu通过试验研究分析表明，与对照组相比，混凝土的抗冲磨性能在硅
粉掺量为5%的情况下提高了13%，在硅粉掺量为10%的情况下提高了25%。
粉煤灰作为一种工业生产废料，具有成本低、干缩小等突出优势。
Tarun R、薛媛等对混凝土抗冲磨性能的影响进行研究，研究结果表明掺入粉煤灰后混凝土
抗冲磨性能整体改善并不明显。
但如果把粉煤灰和外加剂共掺则可以在一定程度
上解决这一问题，使其满足抗冲磨性能的要求。
如在粉煤灰中掺入HF复合型外
加剂可以进一步提高混凝土的抗冲磨性能。
3.2 配合比设计对混凝土抗冲磨性能的影响
当混凝土原材料不变时，水灰比降低，混凝土整体密实性得到大幅度提升，
从而进一步改善其相关性能，这是混凝土抗冲磨强度得以进一步明显升高的关键
原因。
但同时，由于水灰比的显著降低，水泥浆稠度有所增加，混凝土为达到流
动度要求，水泥用量也随之增加，这又是不利于提高混凝土抗冲磨强度的方面。
3.3 施工工艺对混凝土抗冲磨性能的影响
采用二次振捣的方法可以在一定程度上消除或减少水工混凝土裂纹的产生。
在合适的时间对混凝土进行二次振捣，可以破坏包裹在水泥微粒表面的膜层，使
剩余未反应的水泥可以继续反应，从而使混凝土的水化反应更充分，增加混凝土
密实性，进而提高混凝土抗冲磨强度。
采用真空处理工艺，可以降低水灰比、提高混凝土的结构密实度，有利于减
少水工混凝土表面产生裂纹、材料剥落等现象的发生，同时还可改善水工混凝土
抗冲磨、抗渗、抗冻融等性能。
可以在大规模工程建设使用初期对水工混凝土表面涂覆一些防护材料来防止
或者延缓外界因素通过水工混凝土表面孔隙对混凝土产生化学腐蚀或破坏。
4总结
混凝土的冲磨破坏作为水工混凝土损伤破坏的重要原因之一，对其机理以及
解决方法的研究具有重要意义。
本文在总结概括水工混凝土冲磨破坏机理、常用
的抗冲磨方法以及存在问题后，对橡胶增强混凝土抗冲磨性的方法及机理进行概
括总结，以期为未来解决水工混凝土冲磨破坏问题提供理论支持。
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基金项目：重庆市研究生联合培养基地建设项目（JDLHPYJD2018006）
Chongqing Joint Training Base Construction Project for Postgraduate Students(JDLHPYJD2018006)。