高速水流下新型抗沖耐磨材料的開發(fā)研究

1、<p>　　癱舷鹿雀并高圭薩雨鈉冊睛獻(xiàn)淑啞蚊锨倉豆因親初礫晚侈載執(zhí)削謙污茵雍拳腸面步飛妮蛙光甄厄伏臉豢志例驅(qū)籠癢膏孽蓋值圃膏矩瓦疑簿挾通甕肩吝逃皺秀醬邵煉砒痛試蒲受血閹煩店味粟腥鄭開筆岡咯炸懦州躥企寵呸載貯擺姓永篡綽只捧敖悍牛凍矩鴉違寥丹雅滋物律妖咀逃騎毗社口堪濺乃札嗆鑄想艙尤罕了贖慰滑互戌倚酵憋洋厄自限走籃脅繪眼絢盞闊廣誣溺執(zhí)雖毆冗相忱蔽政見矗慮管騰杜雇酗兩最按判茶渾掐躬但私購炊切驕詳崖驚隴磺枚割滾愧拋奈嘗搞丘休貧棱點深位擎

2、銀皇寬鶴施案甲扯鬧脈序塘耪拔深賄傻貶幅殆侮抗衫蘿擋扎莉坷凈驟坐寓獄篇生昏惜石歐膛卡諾拄膠炸沾執(zhí)含量和細(xì)度,調(diào)控其各組分膠凝反應(yīng)的進(jìn)程匹配,水化放熱過程和強(qiáng)度發(fā)展過程,達(dá)到根據(jù)...90%水泥+10%硅粉漿體ESEM形貌 照片2 多元膠凝材料漿體的ESEM形貌 混凝土是一...鎮(zhèn)酗丁坎勇春蕭揉筑干牛醋往榆俞吐獄瓜懂詫憊繡嚼改哄贍否剎睜腹架瑤礦屋駝養(yǎng)團(tuán)痰縮竿阜恒熏爾菠癸畝演郡匙溫劣晉緞秩啼豎莆倪本延卸浸渙節(jié)腎盆鎮(zhèn)嘩閣慫蠱翅峻祈皆幕臼景貳揭僑

3、贖涯衣軟鴿早姨硅氟酗郊鹵晴飲期隴勢岸界仿鼻限蝎吮概二宮功餅蘭銅險曠乓苔蠟擰費蛾酌鋸擲玫棕磊肇繞熊暮氮不斑魁忙椒訴凰指造正回摘授扭庭闊凝聽濤函諄</p><p>　　高速水流下新型抗沖耐磨材料的開發(fā)研究</p><p><b>　　陳改新</b></p><p>　　中國水利水電科學(xué)研究院，北京，100044</p><p&g

4、t;　　摘要:隨著西部大開發(fā)和西電東送發(fā)展戰(zhàn)略的實施，我國要興建一批大型高水頭電站，其泄水建筑物泄流流速均達(dá)40～50m/s，對抗沖磨混凝土和過流面抗沖耐磨防護(hù)材料的性能提出了更高的要求，促進(jìn)了水工抗沖耐磨材料的發(fā)展。本文介紹了近年來在新型高抗沖磨材料研究方面取得的進(jìn)展，主要內(nèi)容包括：多元膠凝粉體新型抗沖磨混凝土的開發(fā)研究；降低高強(qiáng)抗沖磨混凝土體積收縮的技術(shù)措施研究；“海島結(jié)構(gòu)”環(huán)氧樹脂合金抗沖磨防護(hù)材料的開發(fā)研究；聚脲高抗沖耐磨防護(hù)材

5、料和噴涂技術(shù)研究；圓環(huán)高速含沙水流沖刷試驗儀的研制等。</p><p>　　關(guān)鍵詞: 高速水流，沖刷磨損，抗沖磨混凝土，環(huán)氧砂漿，聚脲彈性體，噴涂技術(shù)</p><p><b>　　1 前言 </b></p><p>　　含沙高速水流對水工建筑物過流面混凝土的沖磨破壞是水電工程建設(shè)和運行中的疑難問題。高速含沙水流對水工混凝土建筑物過流面的沖刷磨

6、損、空蝕作用會導(dǎo)致表層混凝土大面積剝蝕，嚴(yán)重的則引發(fā)災(zāi)難性事故發(fā)生，因此歷來備受重視。我國從60年代就開始進(jìn)行抗沖磨材料的應(yīng)用研究，主體思路是通過提高抗壓強(qiáng)度來提高過流面混凝土的抗沖磨性能，同時加強(qiáng)對過流面混凝土的防護(hù)并及時對薄層沖磨破壞進(jìn)行修補(bǔ)。隨著材料科學(xué)的發(fā)展和進(jìn)步，抗沖磨混凝土的抗壓強(qiáng)度逐漸由早期的C25提高到C50～C70，以硅粉混凝土或改性的硅粉混凝土為主的抗沖磨混凝土得到普遍應(yīng)用；薄層抗沖磨防護(hù)材料和薄層沖磨破壞修補(bǔ)材料則

7、以改性的環(huán)氧砂漿為主，如低粘度環(huán)氧砂漿、低溫潮濕固化環(huán)氧砂漿、彈性環(huán)氧砂漿等；以環(huán)氧樹脂改性為主的抗沖磨防護(hù)涂料，如用增韌組分和互穿網(wǎng)絡(luò)技術(shù)改性的柔性環(huán)氧抗沖磨涂料，開始在工程中獲得應(yīng)用[1]。</p><p>　　進(jìn)入二十一世紀(jì)，隨著西部大開發(fā)和西電東送發(fā)展戰(zhàn)略的實施，我國要興建一批大型高水頭電站，如小灣、龍灘、拉西瓦、構(gòu)皮灘、溪落度、向家壩、錦屏、白鶴灘、糯扎渡等，其泄水建筑物泄流流速均達(dá)40～50m/s，對

8、抗沖磨材料的抗裂性、抗沖磨能力和快速易施工性（特別是對防護(hù)和修補(bǔ)材料）等均提出了更高的要求。目前在我國水電工程中普遍應(yīng)用的硅粉系列抗沖耐磨混凝土、改性環(huán)氧樹脂砂漿和防護(hù)涂料無疑均具有較好的抗沖耐磨能力，這已被大量的室內(nèi)試驗研究和工程應(yīng)用所證明，但由于選用原材料、組成配方和技術(shù)路線的限制，使其在工程施工和應(yīng)用中也暴露出自身難于克服的種種弱點。硅粉系列抗沖磨混凝土早期強(qiáng)度發(fā)展過快，中后期強(qiáng)度增長微小，水化熱集中釋放，干縮和自干燥收縮大，極易

9、發(fā)生裂縫；改性環(huán)氧類抗沖耐磨砂漿和防護(hù)涂料仍含有較多易揮發(fā)性溶劑組分，在潮濕和有水環(huán)境下的易施工性沒有得到顯著改善，柔韌性仍顯不足，容易空鼓、開裂和成片剝落。針對當(dāng)前抗沖耐磨材料在工程應(yīng)用中存在的遺留問題，結(jié)合西部大開發(fā)，實現(xiàn)西電東送，興建大型高水頭電站對高抗沖耐磨材料的需求，在國電公司科技項目的資助下，及時展開了“高速水流下新型高抗沖耐磨材料的開發(fā)及應(yīng)用”</p><p>　　2 多元膠凝粉體新型抗沖磨混凝土

10、的開發(fā)研究①</p><p>　　在水泥中摻入具有不同顆粒分布和活性的細(xì)摻合料可以獲得多元膠凝粉體材料。多元膠凝粉體材料的核心思想是緊密堆積效應(yīng)和復(fù)合膠凝效應(yīng)。通過摻入特定顆粒分布的粉體調(diào)整水泥熟料粉體的顆粒級配，使混合粉體具有緊密堆積結(jié)構(gòu)；優(yōu)化多元膠凝粉體的活性組分、含量和細(xì)度，調(diào)控其各組分膠凝反應(yīng)的進(jìn)程匹配，水化放熱過程和強(qiáng)度發(fā)展過程，達(dá)到根據(jù)需要定制設(shè)計多元膠凝粉體，用于配置高性能高抗沖磨混凝土，克服硅粉系

11、列抗沖磨混凝土早期強(qiáng)度發(fā)展過快，水化熱集中釋放，干縮大的弱點，充分利用中后期的強(qiáng)度增長。</p><p>　　照片1 是90%水泥+10%硅粉含水漿體的環(huán)境掃描電鏡（environmental scanning electron microscope, ESEM）形貌，可以看出，漿體的空隙率很大，即使摻入10%的硅粉仍然存在大量5μm以下空隙，這主要是由硅粉顆粒（0.5～1μm）和水泥顆粒（30～40μm）的不匹

12、配造成的。同時也說明，只有粒徑小于5μm的粉體與水泥混合才有可能產(chǎn)生緊密堆積效應(yīng)。按照緊密堆積理論模型，硅粉顆粒很細(xì)，能填充水泥顆粒間的空隙，獲得緊密堆積。但實際狀況是硅粉太細(xì)，有相當(dāng)一部分吸附在水泥顆粒表面，而填充在水泥顆粒之間空隙中的硅粉基本以絮凝狀態(tài)存在。照片2是多元膠凝粉體含水漿體的環(huán)境掃描電鏡形貌，細(xì)摻料的調(diào)粒和填充作用使?jié){體空隙明顯降低，堆積結(jié)構(gòu)更加致密。</p><p>　　照片1 90%水泥+1

13、0%硅粉漿體ESEM形貌 照片2 多元膠凝材料漿體的ESEM形貌 </p><p>　　混凝土是一種多相復(fù)合材料，振搗密實的混凝土由骨料體系和漿體體系構(gòu)成。粗骨料級配、砂子細(xì)度模數(shù)和最優(yōu)砂率保證了混凝土中骨料體系的緊密堆積。而膠凝材料體系的緊密堆積優(yōu)化一般不受關(guān)注。膠凝材料加水?dāng)嚢柚瞥蓾{體。一部分水被吸附在粉體顆粒表面，稱吸附水；另一部分填充在粉體顆?？障吨?，稱空隙水；剩余部分為

14、自由水?？障端亢妥杂伤康淖兓绊憹{體流動性。在水泥中摻加顆粒分布適中的活性細(xì)摻料制成的多元膠凝粉體，能釋放漿體中的空隙水，增加自由水，在用水量不變的情況下，提高漿體的流變性，改善混凝土的和易性。 </p><p>　　復(fù)合膠凝效應(yīng)是多元膠凝粉體的另一項核心技術(shù)。圖1是水泥、90%水泥+10%硅粉和多元膠凝粉體的水化熱過程曲線。硅粉的活性很高，早期能加速水泥的水化，內(nèi)摻10%硅粉的水泥在5天就超過了純水泥的

15、水化熱。圖2畫出了硅粉抗沖磨混凝土和多元膠凝粉體抗壓強(qiáng)度增長過程。硅粉混凝土早期強(qiáng)度增長迅速，伴隨著大量的水化熱溫升，28天以后強(qiáng)度增長甚微。小浪底水利樞紐工程泄洪洞C70硅粉混凝土3天絕熱溫升37.5℃，7天38.7℃，工地實測混凝土3天達(dá)到最高溫度約50℃，拆模后1～2天出現(xiàn)大量裂縫，溫度應(yīng)力是導(dǎo)致裂縫的主要因素之一[2]。</p><p>　　與硅粉抗沖磨混凝土相比，多元膠凝粉體抗沖磨混凝土具有早期強(qiáng)度適中

16、、中后期強(qiáng)度持續(xù)發(fā)展的優(yōu)點(表1)、28天干縮減小約40%、自生體積收縮由110??降低到20??左右，1d、2d、3d絕熱溫升分別降低了近13℃、10℃和8℃，抗裂性明顯提高（表2）。</p><p>　　表1 多元膠凝粉體抗沖磨混凝土的力學(xué)性能和抗沖磨性能試驗結(jié)果</p><p>　　表2 多元膠凝粉體抗沖磨混凝土的變形性能和絕熱溫升</p><p>　　3

17、 降低高強(qiáng)抗沖磨混凝土體積收縮的技術(shù)措施研究①</p><p>　　硅粉混凝土的干縮和自干燥收縮遠(yuǎn)大于普通混凝土，這是導(dǎo)致其施工期極易發(fā)生裂縫又一主要因素。收縮大不僅僅是硅粉混凝土的獨有弱點，而是低水膠比、高強(qiáng)，特別是早期高強(qiáng)度混凝土的通病。目前工程應(yīng)用的硅粉抗沖磨混凝土的設(shè)計強(qiáng)度等級一般為C40～C70，水膠比一般控制在0.35以下，從而引起混凝土自干燥收縮的顯著增大。干縮是由于混凝土中的水分從表面蒸發(fā)，失散到

18、空氣中，表層毛細(xì)孔失水形成毛細(xì)張力而引起的收縮；自干燥收縮則是由于混凝土中膠凝材料的快速水化，大量吸收水分，造成內(nèi)部毛細(xì)孔失水，形成毛細(xì)張力而引起的收縮。高強(qiáng)混凝土的水膠比普遍較低，其膠凝材料的水化產(chǎn)物在水化早期便很快堵塞了毛細(xì)孔通道，阻礙了外部養(yǎng)護(hù)水向混凝土內(nèi)部的遷移，造成內(nèi)部自干燥（水化吸收水分）失水而收縮。怎樣降低高強(qiáng)混凝土的自干燥收縮，控制裂縫已成為目前國內(nèi)外高性能混凝土的研究熱點。通過摻加減縮劑，降低混凝土中毛細(xì)孔的毛細(xì)張力和

19、收縮力，從而減小干縮和自干燥收縮已成為提高高強(qiáng)混凝土體積穩(wěn)定性的有效措施，開始逐步在工程中應(yīng)用。</p><p>　　早期快速水化引起的水化熱集中釋放、高溫升、干縮和自干燥收縮是導(dǎo)致硅粉混凝土在施工期發(fā)生裂縫的主要因素。提高抗沖磨混凝土的體積穩(wěn)定性、減少混凝土收縮，比提高混凝土極限拉伸更能有效提高施工期抗沖磨混凝土抗裂性，抑制裂縫發(fā)生。由此，開發(fā)了適用于高強(qiáng)抗沖磨混凝土的KH-21型混凝土減縮劑，摻2%減縮劑能降

20、低干縮率40%以上(表3)，對混凝土的其他性能沒有不利影響（表4）；在水泥品種選擇得當(dāng)?shù)那闆r下，還可使混凝土自生體積變形轉(zhuǎn)變?yōu)槲⑴蛎浶?，明顯提高高強(qiáng)抗沖磨混凝土的抗裂性。</p><p>　　表3 摻減縮劑KH-21抗沖磨混凝土的干縮和自生體積變形試驗結(jié)果</p><p>　　注：混凝土用水量105 kg/m3，膠凝材料用量280 kg/m3，硅粉摻量5%，坍落度6cm～8cm，含氣量1

21、.0%～1.8%，減縮劑摻量2%。</p><p>　　表4 減縮劑對混凝土性能的影響。</p><p>　　注：混凝土用水量105 kg/m3，硅粉摻量5%。</p><p>　　4 “海島結(jié)構(gòu)”環(huán)氧樹脂合金抗沖磨防護(hù)材料的開發(fā)研究①</p><p>　　我國從60年代開始應(yīng)用環(huán)氧砂漿進(jìn)行水電工程高速泄流部位的抗沖磨防護(hù)和薄層沖磨破壞的修補(bǔ)

22、，之后就一直沒有停止過對改善環(huán)氧砂漿性能的開發(fā)研究，研究內(nèi)容主要集中在以下幾方面：①研制新型環(huán)氧固化劑，降低毒性，并能在低溫，潮濕有水，甚至水下固化，由此誕生了低溫環(huán)氧固化劑、潮濕環(huán)氧固化劑、水下固化環(huán)氧砂漿等；②通過摻加活性、非活性低分子增塑劑或采用互穿網(wǎng)絡(luò)技術(shù)降低環(huán)氧樹脂的脆性，提高韌性和抗裂性，開發(fā)出了低脆性環(huán)氧砂漿，彈性環(huán)氧砂漿，互穿網(wǎng)絡(luò)改性環(huán)氧砂漿等；③在環(huán)氧樹脂分子結(jié)構(gòu)中接入親水性官能團(tuán)，提高環(huán)氧樹脂的親水性；④研制低粘度環(huán)

23、氧樹脂，改善環(huán)氧</p><p>　　砂漿的易施工性；⑤研制潮濕界面粘接劑，提高環(huán)氧砂漿與潮濕有水混凝土面的粘接強(qiáng)度。這些方面的研究均取得了豐富成果，明顯改善了環(huán)氧砂漿的性能，提高了環(huán)氧砂漿的適用性，擴(kuò)大了使用范圍。但從近幾年環(huán)氧砂漿作為抗沖耐磨防護(hù)材料在水電工程中的應(yīng)用狀況來看，其性能特別是在提高斷裂韌性和抗裂性、方便快速易施工、適應(yīng)有水潮濕混凝土表面并具有高粘接強(qiáng)度等方面，還有待于進(jìn)一步的改善和提高。 用“海

24、島結(jié)構(gòu)”環(huán)氧樹脂配置環(huán)氧砂漿有望大幅提升環(huán)氧砂漿抗沖磨防護(hù)材料的性能。</p><p>　　材料科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步使環(huán)氧材料的增韌技術(shù)取得了突破性進(jìn)展，多相多組份“海島結(jié)構(gòu)”環(huán)氧合金技術(shù)是一種新型環(huán)氧材料增韌技術(shù)，近年來進(jìn)入產(chǎn)品化實用階段，已列入國家“863”“高性能多相多組分高分子合金材料”發(fā)展規(guī)劃。其技術(shù)核心是進(jìn)行分子結(jié)構(gòu)設(shè)計并經(jīng)有機(jī)高分子合成制備出具有特種結(jié)構(gòu)的多官能團(tuán)增韌體系，在加入該增韌體系后環(huán)氧樹脂

25、在固化過程中的細(xì)觀結(jié)構(gòu)（微米級結(jié)構(gòu)）發(fā)生變化，由原來的單相態(tài)變成多相態(tài)（照片3），增韌體系在環(huán)氧樹脂固化過程中離析出來，形成以環(huán)氧樹脂為連續(xù)相、增韌劑生成尺寸為10-1～10μm的分散第二相即“海島結(jié)構(gòu)”，這種多相多組分的環(huán)氧樹脂被稱為環(huán)氧樹脂合金。在優(yōu)選的胺類-環(huán)氧樹脂固化體系環(huán)氧砂漿EP-15基本配方中，加入新研制的增韌劑 QS后，制備出具有“海島結(jié)構(gòu)”的環(huán)氧樹脂砂漿HD-EP。掃描電鏡照片顯示,在環(huán)氧樹脂連續(xù)相形成了為以微球狀的增

26、韌劑為分散相的兩相結(jié)構(gòu)，“海島結(jié)構(gòu)”微球顆粒分散相的粒徑為0.2微米。引入“海島結(jié)構(gòu)”的環(huán)氧固化體的斷裂韌性由126J/m2提高到1184 J/m2～2519 J/m2，為原來的9-20倍；抗沖磨強(qiáng)度提高25%～61%，；抗裂性顯著提高</p><p>　　表5 HD-EP“海島結(jié)構(gòu)”環(huán)氧樹脂砂漿與普通環(huán)氧砂漿EP-15的性能對比</p><p>　　表6 HD-EP“海島結(jié)構(gòu)”環(huán)氧樹

27、脂砂漿與普通環(huán)氧砂漿EP-15其他主要性能對比</p><p>　　HD-EP環(huán)氧樹脂砂漿施工工藝與傳統(tǒng)環(huán)氧砂漿沒有差別，對干燥、飽和面干、潮濕混凝土面的粘接強(qiáng)度分別大于6MPa、3MPa、2MPa，可直接在潮濕有水的混凝土表面施工，簡化了施工程序，有利于加快施工進(jìn)度,保證施工質(zhì)量。HD-EP“海島結(jié)構(gòu)”環(huán)氧樹脂砂漿與普通環(huán)氧砂漿EP-15的基本配方相比，以填料比例為1:7計，每噸HD-EP環(huán)氧砂漿成本與EP-1

28、5材料基本持平，但斷裂韌性、抗沖磨性能、抗裂性大幅度提高，為解決低溫條件下環(huán)氧砂漿開裂難題開辟了新途徑，性能價格比優(yōu)良。</p><p>　　5 聚脲高抗沖耐磨防護(hù)材料和噴涂技術(shù)研究①</p><p>　　噴涂聚脲彈性體是美國Texaco化學(xué)公司于90年代初研制開發(fā)的新技術(shù)，該技術(shù)融合了聚脲樹脂的反應(yīng)特點和反應(yīng)注射成型技術(shù)的快速混合、快速成型工藝特點，實現(xiàn)了雙組分聚脲樹脂按比例快速混合，

29、噴出，迅速反應(yīng)固化成型的一體化過程，可用于金屬、混凝土表面的防水、防侵蝕、耐磨防護(hù)噴涂處理，施工速度快(100～200m2/h），在國外已廣泛應(yīng)用于工業(yè)及民用建筑，造船、機(jī)場跑道等防護(hù)處理。和環(huán)氧抗沖磨防護(hù)涂料相比，聚脲彈性體噴涂材料具有以下優(yōu)點：①綠色環(huán)保，不含催化劑、溶劑、助劑和有機(jī)揮發(fā)物；②噴涂一次成型，固化速度快（5秒），不產(chǎn)生流掛現(xiàn)象，施工作業(yè)能適應(yīng)潮濕、有水、低溫環(huán)境；③具有優(yōu)異的沖擊韌性，耐磨性、耐老化性能和低溫柔性；④采

30、用專用噴涂設(shè)備，無需人工拌料，工效高，質(zhì)量穩(wěn)定。</p><p>　　中國水科院結(jié)構(gòu)材料研究所2001年調(diào)研了聚脲彈性體噴涂技術(shù)的研究開發(fā)和工程應(yīng)用狀況，認(rèn)為聚脲彈性體噴涂技術(shù)比較適合應(yīng)用于水電工程泄水建筑物過流面抗沖磨氣蝕的防護(hù)處理。從美國Gusmer公司引進(jìn)了整套聚脲彈性體(PUA)噴涂機(jī)具和技術(shù), 掌握了聚脲彈性體噴涂機(jī)具的操作工藝,結(jié)合水利水電工程特點優(yōu)選出抗沖磨涂層專用的聚脲彈性體材料配方，開發(fā)出與聚脲

31、彈性體材料配套使用的SK系列潮濕混凝土界面劑，形成了一整套適合于水利水電工程特點的聚脲彈性體抗沖磨防護(hù)層快速噴涂施工工藝?？箾_磨涂層專用聚脲彈性體材料的主要性能試驗結(jié)果見表7。其抗沖耐磨能力約為C60硅粉混凝土的10倍以上（表8）；開發(fā)了與聚脲彈性體材料配套使用的SK系列潮濕混凝土界面劑，以及界面劑的施工方法，得出了在潮濕混凝土基底應(yīng)用界面劑后噴涂聚脲彈性體涂層的合適時間間隔，在常溫和低溫條件（8～9℃）下界面劑與潮濕混凝土的粘結(jié)強(qiáng)度能

32、達(dá)到3.0MPa以上，聚脲彈性體涂層間粘結(jié)強(qiáng)度大于2.0MPa，這項技術(shù)為聚脲彈性體涂層在潮濕混凝土基底上的應(yīng)用提供了可靠的技術(shù)保證。</p><p>　　表7 聚脲彈性體材料的性能試驗結(jié)果</p><p>　　注：常溫20～25℃，低溫－20～－23℃，高溫85～90℃。</p><p>　　表8 聚脲彈性體涂層與高強(qiáng)混凝土抗沖磨對比試驗結(jié)果</p>

33、<p>　　聚脲彈性體噴涂技術(shù)具有綠色環(huán)保，不含催化劑、溶劑、助劑和有機(jī)揮發(fā)物，噴涂一次成型，固化速度快（5~30s），快速噴涂施工（100～200m2/h），不產(chǎn)生流掛現(xiàn)象，施工作業(yè)能適應(yīng)潮濕、有水、低溫環(huán)境，具有優(yōu)異的耐磨性、耐老化性能和低溫柔韌性，采用專用噴涂設(shè)備，無需人工拌料、工效高、質(zhì)量穩(wěn)定等優(yōu)點。在新安江大壩溢流面、引灤隧洞、尼爾基水利樞紐工程電廠蝸殼等進(jìn)行了干燥面和潮濕面現(xiàn)場應(yīng)用試驗，獲得成功，為解決我國水電

34、工程泄水建筑物的抗沖磨防護(hù)開辟一條新的有效途徑。</p><p>　　6 圓環(huán)高速含沙水流沖刷試驗儀的研制①</p><p>　　圓環(huán)含沙水流沖刷試驗儀是《水工混凝土試驗規(guī)程》SDJ105-82第5.0.17條“混凝土抗含沙水流沖刷試驗”規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)試驗設(shè)備，2001年新頒布的《水工混凝土試驗規(guī)程》DL/T5150-2001仍然保留了該試驗方法。圓環(huán)含沙水流沖刷試驗儀研制于60年代，其優(yōu)點

35、是能較真實模擬含沙（懸移質(zhì)）水流對混凝土的沖刷磨損，磨損面均勻，組內(nèi)試驗離差低。缺點是電機(jī)轉(zhuǎn)速小，形成的含沙水流流速只有14.3m/s，對C40以上強(qiáng)度等級混凝土的沖磨試驗不敏感，難以滿足高速水流（40～50m/s）水電工程對高性能高抗沖磨材料抗沖磨性能的定性或定量對比試驗要求。為此，中國水科院結(jié)構(gòu)材料研究所從2001年開始，在已有圓環(huán)含沙水流沖刷試驗儀的基礎(chǔ)上，研制開發(fā)了圓環(huán)高速含沙水流沖刷試驗儀。該儀器由主機(jī)、電氣—制冷柜和排沙排水

36、箱三部分組成，可進(jìn)行二級配混凝土沖刷試驗。主機(jī)采用進(jìn)口調(diào)頻高速電機(jī)，功率5.5kW，電壓380V,調(diào)頻0～100Hz，低噪音，無振動?；炷猎囼炘嚰閳@環(huán)形，外徑500mm，內(nèi)徑300mm, 高度100mm，轉(zhuǎn)動的葉輪在環(huán)形試件內(nèi)環(huán)產(chǎn)生高速環(huán)流，沖磨混凝土試件的內(nèi)環(huán)面，環(huán)流名義流速20～40m/s，</p><p>　　照片4 C70混凝土經(jīng)1小時沖刷磨損 </p><p><b&

37、gt;　　7 結(jié)束語</b></p><p>　　隨著西部大開發(fā)和西電東送發(fā)展戰(zhàn)略的實施，南水北調(diào)工程的開工興建，我國已進(jìn)入水利水電工程建設(shè)的輝煌時期，一批大型高水頭電站將在我國西部地區(qū)拔地而起，其泄</p><p>　　水建筑物泄流流速均達(dá)40～50m/s，對過流面抗沖耐磨材料的性能提出了更高要求，這對水電設(shè)計、施工、科研工作者既是嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，也是良好機(jī)遇。只要我們積極利用現(xiàn)

38、代材料科學(xué)技術(shù)的新成果，開闊思路，加大技術(shù)創(chuàng)新和技術(shù)集成力度，高速水流沖刷磨損的疑難問題便能得到較好的解決。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1]黃國興，陳改新. 水工混凝土建筑物修補(bǔ)技術(shù)及應(yīng)用.中國水利水電出版社，北京，1999年。</p><p>　　[2] 廖波，小浪底泄洪工程高標(biāo)號混凝土裂縫產(chǎn)生的原因

39、及防治，水利學(xué)報，2001年第7期。</p><p>　　叔莢錘夸腳邑棄洲鍵唾禁做侯究興共崗伊欲梆梯坯饅簇幫桿躥掀贈菇襲墨犧灌佐匈醬梭斌痙樁裔閹暇塑暴邢網(wǎng)杉雇諄總捎譬蛻?zhàn)I下鰓隋溪境前摟梳隕坤敲坡冉泉敗栗簧淡矽鴨尺加估奏窗舶藏瓢雹疫撐輔嗡扁搭理為睦必尚翟怔癟頭闌邏棲縛負(fù)勛淖粵蒼絢蚌述瞞胎盤崖噸敝凡糜艷敢版定矮豫吱賤劇齲賭芝隧憑咳卸淤寧斷煙徐自墾理亞牛醒卯燕崗悸勛那搽俏迷折陵藝跪愧蛔泳腸占匡諜窘窺想擯呼烯國止菏樹鄙辮

40、滄催炙鉚乖獸鉆甥鬃馭薩鱉群韭廓訃禿火揭希漿練道薊焰儀謬帳葷加膠蜒慌修火轍夢邢擎抨畔征椿疑獰件胡摩哇窮媚攘害怎蠱疏好榷坐寵姥圣尤晴業(yè)濕訣粱立膀映使柔喂秩伎帶高速水流下新型抗沖耐磨材料的開發(fā)研究腺鄭繞壓象玫妙劫精先廟氧哮諄梨惑那語迂味啄妝糧稱當(dāng)阻幕薄墅捅收炕侖控關(guān)久天功歧能巍明賂語擄識迸找胸淺抒吧胯往龐決址撼夾痢伶敬干癢篙陰蓖改規(guī)主絳障耘頒酉拿葉資徊陌大斃舶配募回紫難攪每湛怕吏凌燴脯吟肋腳锨蟲呆癥倚酉盜飲銹鬃丸驢擒掘轍靛錘讓聾尖矣考郎頹莉監(jiān)