水工混凝土高耐候防护修复材料与成套技术

  • 获奖名称: 水工混凝土高耐候防护修复材料与成套技术
  • 获奖等级: 二等奖
  • 获奖类别: 大禹水利科学技术奖
  • 授奖单位: 中国水利学会
  • 完成单位: 长江水利委员会长江科学院、武汉长江科创科技发展有限公司
  • 获奖年度: 2021
  • 获奖人员: 汪在芹、李珍、魏涛、陈亮、韩炜、肖承京、邵晓妹、张达、廖灵敏、冯菁、王媛怡、张健
  • 成果简介:本成果所属科学技术领域：水利水电工程。 水利水电工程安全关系到国计民生。由于工程所处环境复杂、服役年限长等原因，水工建筑物混凝土普遍出现裂缝、磨蚀、碳化、污损等缺陷，严重影响工程安全运行和服役寿命。本项目围绕国家大中型水利水电工程建设与运行安全需求，针对老坝深层隐蔽渗漏、高速水流磨蚀、高寒地区高频冻融破坏等水工混凝土复杂缺陷处理技术难题，依托科技部国际科技合作项目、国家自然科学基金、科研院所技术开发专项以及丹江口大坝等国家重点工程科研项目，开展了混凝土高耐候防护修复材料、配套工艺和评价指标体系研究，历时10余年，取得了新材料、新工艺、新装备和新方法原创性科研成果，形成了水工混凝土防护修复成套技术和系统解决方案。主要创新点如下： （1）提出了基于分子结构调控、纳米改性和有机无机复合的混凝土防护修复新材料设计理论与方法，研发了高渗透环氧树脂裂缝灌浆材料、水免疫慢反应聚脲抗冲磨材料，解决了饱水、强紫外（日均辐照量20MJ/m2）、大温差（年极端温差近80℃）、高频冻融（年均200次以上）等条件下材料适应性和耐候性不足的技术难题，形成了适用于复杂严苛环境的水工混凝土高耐候防护修复系列材料。 （2）揭示了多环境因素耦合下的防护修复材料与混凝土界面特性演化规律，提出了复杂施工条件下保障防护修复耐久性的调控技术，建立了高寒条件下水工混凝土防护修复效果评价方法与指标体系，填补了国内外空白。 （3）提出了全封闭分序灌浆封堵的大坝横缝渗漏处理技术，研发了粘结-缓冲-耐磨多层多功能抗冲磨保护结构，研制了自动计量智能控制化学灌浆泵等配套装置，解决了混凝土内部裂缝、深层渗漏（埋深30米）、高速水沙磨蚀（流速50m/s）等复杂缺陷处理的技术难题。 项目成果获专利和软件著作权23项，其中中国发明专利13项，美国发明专利1项，核心专利成果获首届（2020年）湖北专利奖金奖与银奖各1项。编制国家、行业和团体标准14项，出版专著7部，发表论文150余篇，6项新产品入选全国水利系统优秀产品招标重点推荐目录，8项新技术被水利部认定为水利先进实用技术，促进了水库大坝除险加固行业科技进步，推动了学科发展。成果已在南水北调中线、小湾、西藏藏木、丰满等国内外80余个大中型水利水电工程中得到成功应用，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。2017年在丹江口大坝秋汛防御应急处置中，成功解决了老坝深层隐蔽渗漏难题，实现167米历史最高水位蓄水目标，确保了防洪和供水安全，多蓄水近100亿立方米，保障了华北地区生态补水顺利实施。成果辐射至交通、市政等领域，应用前景广阔。技术转化为产品，创立了“CW”品牌并注册商标，推广应用直接经济效益约3.7亿元，社会、生态环境效益显著。