严寒地区水工混凝土抗冻防护材料研究及应用

  • 获奖名称: 严寒地区水工混凝土抗冻防护材料研究及应用
  • 获奖等级: 一等奖
  • 获奖类别: 长江水利委员会青年科学技术奖
  • 授奖单位: 长江水利委员会
  • 完成单位: 长江水利委员会长江科学院
  • 获奖年度: 2021
  • 获奖人员: 张达、肖承京、廖灵敏、冯菁、梁慧、王媛怡、颉志强
  • 成果简介:本项目属于水工材料与结构技术领域。 1.主要内容： 严寒地区水工混凝土冻融破坏是导致混凝土劣化的常见形式，也是我国水利工程中混凝土结构常见病害之一。混凝土冻融破坏多发生于过水面及水位变化区等干湿交替频繁部位，混凝土表面出现疏松、点块状剥落。冻融破坏部位如有流水冲刷，在冻融和冲磨破坏耦合作用下，破坏不断深入，混凝土剥蚀脱落严重，威胁结构功能安全。依托水利部公益性行业科研专项项目以及国家重点工程科研项目，项目组开展了严寒地区混凝土抗冻防护修复材料、配套工艺和评价指标研究。 2.主要特点： （1）基于热传导基本理论、相变温度场理论、冻胀机理，通过混凝土相变温度场、冻胀应力有限元法的方法，分析了冻融过程对混凝土试件的细宏观影响，讨论了渗水作用、含水率、环境温度、表面防护等因素对混凝土冻融过程的影响，研究表明涂层防护能够显著提高混凝土抗冻能力，深化了混凝土表面抗冻防护技术理论依据。 （2）通过耐紫外添加剂改性、不饱和双键氢化、微纳米填料改性、分子结构和流变性调控等方法，研发了高耐候改性环氧涂层和聚天门冬氨酸酯聚脲材料，改善了材料力学强度、耐候性能和施工便利性，解决了有机材料在强紫外和大温差等条件下抗冻防护材料适应性和耐候性不足的技术问题。 （3）通过亲水性界面剂改性和施工工艺技术研究，解决了抗冻防护涂层材料在潮湿和有水基面难以粘接的问题，实现了薄层修补的刮涂、喷涂多种施工工艺应用，技术便捷性和技术经济性显著提升。 3.推广应用情况 项目研发的2项新技术被水利部认定为水利先进实用技术，已推广应用于西藏藏木水电站、新疆恰甫其海水利枢纽工程、库尔乌泽克水电站、卡拉贝利水利枢纽工程等多个水利水电工程中，消除了工程安全隐患，对确保工程效益发挥和长期安全运行发挥了重要作用。