提高水工建筑物抗冲磨蚀性能对策探讨.pdf

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1、圃提高水工建筑物抗冲磨蚀性能对策探讨胡勇彪江苏省交通工程集团有限公司摘要：当前，因为环境破坏造成的水土流失以及我国河流自身具有的多沙性，使得水工建筑必须具备良好的抗冲磨性。从我国当前运行之中的水电站来看，大坝泄水混凝土大多数都存在一定的冲磨破坏等问题，对水电站耐久性以及使用功能造成一定的影响，因此，一定要提升水工建筑抗冲磨性，本文针对这一问题进行阐述。关键词：水工建筑物；抗冲磨蚀性；对策对于水工建筑来说，其主要材料是混凝土，抗冲磨性是混凝土耐久性的一个重要内容，为了保证水工建筑运行的安全，一定要对其耐久性进行重视，在含

2、沙高速水流这一环境中，很多水工建筑在防冲磨性方面的设计方案无法实现预期的效果，还有的设计标准比较高，造成了资金浪费。因此，要对水工建筑抗冲磨性这一问题进行分析和研究。1概述对于水工建筑来说，其受到的冲磨破坏，一般有磨蚀以及空蚀两种形式。前者就是指流速较高且含沙量大的水流对其造成的冲击以及摩擦与切削。一般来说，在泄洪以及排沙洞还有泄洪底孔和水闸底板等部位容易导致磨蚀现象的发生。在水工建筑中，这种破坏现象表现出来的主要特点有：第一，冲磨剥蚀的面积较大，同时它还是连续性的。对于悬移质来说，其主要表现就是对混凝土造成均匀磨损，

3、而对于推移质来说，其主要表现就是冲坑的形成。第二，对于空蚀破坏来说，它的主要表现就是会在水工建筑混凝土表面的一些部位产生剥蚀坑，其深度能够达到几厘米或者是几十厘米，而别的部位则是完好的。第三，这两种现象在发生之后混凝土还是坚硬的。第四，在发展到某种程度之后有可能会造成面积比较大的冲刷破坏。2冲磨破坏的因素分析对于水工混凝土来说，冲磨破坏的主要原因是高速挟沙石水流对混凝土表面进行冲击以及切削还有磨损和剥蚀等造成的结果。挟沙水流具体速度是对水工建筑造成影响的一个关键因素。水流在挟带着悬移质泥沙或者是推移质泥沙进行运动的时候

4、，硬质沙粒就会对水工建筑造成反复的冲击和切削，使得过流壁面出现磨损，也就是磨蚀。2．1悬移质冲磨破坏分析。它主要是因为高速水流所挟带来的泥沙颗粒会对混凝土表面造成一定的冲击以及摩擦和切削导致的。紊动结构的固液两相流会在比较平滑水流边壁上产生纵向以及横向等方向的涡旋流体。第一，将表面水泥浆层磨掉，第二，对粗骨料之间沙浆进行淘刷，导致粗骨料能够裸露出来。对于粗骨料来说，其硬度比较大，突出骨料能够构成耐磨层，从而经历时间比较久的磨损，之后粗骨料之间存在的沙浆才会被淘刷严重，骨料在高速水流造成的冲击之下脱落，冲磨破坏也会深入发

5、展。混凝土表面具体的磨损率和水流以及沙粒粒径还有沙粒形状和冲磨时间等是有关系的。如果水流的流速比较小，那么悬移质泥沙对于混凝土壁面造成的冲量也会比较小，在流速不超过某一界限的时候，即便是含沙量再大，那么泥沙对于混凝土造成的磨损也不会太明显，如果在高流速的状态下，那么其磨损程度和水流平均流速两者之间就会存在2到3次方关系，和泥沙含量之间呈现出线性关系。另外，如果沙粒粒径不一样，那么即便是沙速和冲角保持一致，那么对于相同的材料，导致的磨损率也是不相同的。泥沙颗粒如果是棱角比较尖利，那么其造成的磨损就比较强，一般来说，圆球形

6、以及棱角形还有尖角形等三种泥沙，其造成的磨损能力的比例是l：2：3。如果颗粒硬度小于材料硬度，那么就不会造成太大的磨损，但是如果材料硬度要比颗粒硬度低一级，那么材料表面就会有擦痕，但是磨损率并不太大，如果材料硬度比沙粒硬度低二级，那么材料表面就会产生坑洞。2．2推移质造成的冲磨破坏。对于悬移质来说，其主要利用摩擦的作用对水工建筑造成磨破坏，而推移质在除了磨损作用之外，还具有冲击砸撞等作用。这种沙粒主要利用跳跃以及滑动与滚动等形式进行运动，它对于壁面造成的破坏，主要是角度比较大的冲击破坏。如果冲角比较大，那么沙粒垂直动能

7、分量也就会比较大，对混凝土壁面也就会造成比较严重的磨损。沙粒在对混凝土表面进行冲击之后跃起并冲击，不断反复就会使得壁面受到多次摩擦以及切削和冲击。在材料强度已经达到了极限值或者是疲劳极限值的时候，就会有破坏现象发生，主要表现是表面剥落，并逐渐向纵深方向发展。这种形式对于水工建筑造成破坏的机理很复杂，不但和其滑动以及滚动和冲击的形式相关，同时还和沙粒形状以及质量还有数量和过流时间等各个方面相关。3采取有效对策提升抗冲磨性3．1对抗磨蚀方案进行合理设计。对于运行方式不同的水工建筑来说，需要的抗冲磨设计方案以及设计标准是不同

8、的。如果是间歇性进行运行的工程，其结构壁面可以利用厚度比较小的抗磨蚀材料，这是由于检修时间是充足的，可以将设计标准调低，从而降低工程费用。如果是流速比较高，结构作用比较重要或者是费用占据比例比较大的建筑，要利用水弹性模型这种试验，对水流脉动壁压作用进行分析和研究，对结构体形进行合理设计，在动态环境之下，保证对水工建筑结构共振进行控