DL／T 5207-2021 标准规范下载简介
DL／T 5207-2021 水工建筑物抗冲磨防空蚀混凝土技术规范.pdfDL/T 52072021
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B.1 且的及适用范围
B.1.1测定防空蚀材料表面受高速水流产生的空蚀作用下的相 对抗力金鹰高层住宅楼工程外脚手架施工方案，用于评价混凝土（或砂浆）的相对抗空蚀性能。
B.2仪器设备与试件
图B.1缩放型空蚀发生器示意图
一高速水流；2、5一渐变段：3一试件箱盖：4一试件
B.2.2天平：称量20kg，感量0.01g。 B.2.3试件：混凝土（或砂浆）试件断面尺寸为200mmx100mmx 100 mm，两侧各有一台阶，见图 B.2。
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B.3.1按现行行业标准《水工混凝土试验规程》DL/T5150的 要求制备试件，允许骨料最大粒径为20mm，试验以3个试件 为一组。 B.3.2试验前，试件需在水中至少浸泡48h。 B.3.3试验时，取出试件，擦去表面水分，称量。 B.3.4将试件放入空蚀箱中，在箱盖间垫上止水橡皮垫圈，并用 螺栓固定使其密封。 B.3.5开启水阀，待灌满整个缩放管后，关闭水阀，启动水泵电 动机，使水流由蓄水池吸入加压后流经工作段，通过调节旁通道 阀门（可通过观察压力表及阻尼装置）控制水流流速在48m/s（断 面平均流速）的工作状况，调好工况后即开始计时。 B.3.6累计开机8h，取出试件，清洗干净，擦去表面水分，称量。
B.4.1混凝土（或砂浆）抗空蚀指标以抗空蚀强度表示，并宜给 出蚀损率。 B.4.1.1 抗空蚀强度按式（B.4.1.1）计算：
式中： R 抗空蚀强度，即单位面积上被空蚀单位质量所需时 间 (h · m²/kg); t 一一试验累计时间（h); A一一试件受蚀面积（m²）； Q一经t 时段空蚀后，试件损失的累计质量（kg)。 B.4.1.2 蚀损率按式（B.4.1.2）计算：
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式中：L一一蚀损率（%); Mo—试验前试件质量·(kg); Mt一一试验后试件质量（kg）。 B.4.2以一组3个试件测值的算术平均值作为试验结果。当单个 测值与平均值的差值超过平均值的15%时，此值应予剔除，取两 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。
1为便于在执行本标准条文时区别对待，对要求严格程度不 同的用词说明如下： 1）表示很严格，非这样做不可的用词： 正面词采用“必须”，反面词采用“严禁”。 2）表示严格，在正常情况下均应这样做的用词： 正面词采用“应”，反面词采用“不应”或“不得” 3）表示充许稍有选择，在条件许可时首先应这样做的 用词： 正面词采用“宜”，反面词采用“不宜”。 4）表示有选择，在一定条件下可以这样做的用词，采用 “可”。 2条文中指明应按其他有关标准执行的写法为：“应符 合·的规定”或“应按执行”
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《通用硅酸盐水泥》GB175 《中热硅酸盐水泥、低热硅酸盐水泥》GB/T200 《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》GB/T1596 《铁矿石》GB/T6730（所有部分） 《天然石材试验方法第5部分：硬度试验》GB/T9966.5 《建设用卵石、碎石》GB/T14685 《高强高性能混凝土用矿物外加剂》GB/T18736 《水泥混凝土和砂浆用合成纤维》GB/T21120 《混凝土膨胀剂》GB/T23439 《水工混凝土外加剂技术规程》DL/T5100 《水电水利基本建设工程单元工程质量等级评定标准》DL/T 5113（所有部分） 《聚合物改性水泥砂浆试验规程》DL/T5126 《水工混凝土施工规范》DL/T5144 《水工混凝土试验规程》DL/T5150 《水工混凝土砂石骨料试验规程》DL/T5151 《溢洪道设计规范》DL/T5166 《环氧树脂砂浆技术规程》DL/T5193 《水工混凝土耐久性技术规范》DL/T5241 《水工混凝土掺用氧化镁技术规范》DL/T5296 《水工混凝土配合比设计规程》DL/T5330 《混凝土拱坝设计规范》DL/T5346 《水工隧洞设计规范》NB/T10391 《混凝士重力坝设计规范》NB/T35026
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《水电工程钢闸门设计规范》NB35055 《铸石制品性能试验方法耐酸、碱性能试验》JC/T258 《铸石制品性能试验方法冲击韧性试验》JC/T259 《铸石制品性能试验方法耐磨性试验》JC/T260 《钢纤维混凝土》JG/T472 《混凝土坝养护修理规程》SL230
《水电工程钢闸门设计规范》NB35055 《铸石制品性能试验方法耐酸、碱性能试验》JC/T258 《铸石制品性能试验方法冲击韧性试验》JC/T259 《铸石制品性能试验方法耐磨性试验》JC/T260 《钢纤维混凝土》JG/T472 《混凝土坝养护修理规程》SL230
华人民共和国电力行业标准
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1.0.1对水工建筑物破坏情况大型调查结果表明：在已建大中型 水电工程中有近70%存在冲磨与空蚀破环，其原因涉及设计、施 工和管理各个方面。本标准上一版本颁布于2005年，对我国水利 水电工程水工建筑物抗冲磨防空蚀设计、施工和管理提供了重要 指导。考到近15年来我国对泄水建筑物的抗冲磨防空蚀设计以 及对抗冲磨防空蚀材料的研究和应用的最新进展，本标准于2021 年修订。
1.0.2美国胡佛水坝的泄洪洞为53.4m/s（均指最大流速，下同）， 美国饿马水坝和格兰峡大坝的泄洪洞均为50m/s，美国黄尾大坝 的泄洪洞为48.8m/s。糯扎渡溢洪道为50.64m/s，天生桥一级溢 洪道为45.85m/s，三板溪溢洪道为45.60m/s，瀑布沟泄洪洞为 40m/s，长河坝泄洪洞为39.3m/s，洪家渡泄洪洞为38.10m/s。 光照表孔为37.01m/s，二滩泄洪洞为45m/s，溪洛渡泄洪洞为 45m/s，小湾泄洪洞为50m/s，锦屏一级泄洪洞为51.55m/s。流 速40m/s～50m/s之间的工程按照本标准条文进行设计是没有问 题的，是本标准条文单能够覆盖的。鉴于此，本次修编将流速由 原标准的40m/s提高到50m/s。 流速大于等于50m/s的泄水建筑物的抗冲磨防空蚀问题，目 前还缺少实践经验，故本标准规定应专门研究。 1.0.3大型工程有条件进行水工模型试验，但中型工程由于各种 原因往往不进行水工模型试验。对于水头大于50m或流速大于 25m/s的泄水建筑物，峡谷地区的水利枢纽布置设计比较复杂： 其体型和纵向曲线形状、参数、结构尺寸等，通过水工模型试验 修改是比较合理的。
1.0.2美国胡佛水坝的泄洪洞为53.4m/s（均指最大流速，下
少水流对混凝士过流面的磨损，可
S k.C.y".d'.R.. T..................
含沙水流的冲磨空蚀是非常复杂的物理力学现象，至今尚难 以用一个公式来表达。收集泥沙的含沙量、颗粒形状、粒径、矿 物成分及硬度等资料，可作为模拟试验、工程类比设计的依据， 也为研究泥沙的冲磨空蚀机理积累资料。泥沙的硬度以大于5度 （莫氏）控制，泥沙的有效磨损粒径，对钢板取0.04mm已为工程 技术人员采用，对混凝土尚缺乏工程实践经验。原水电部十一局 设计院科研所和武汉大学做了大量试验，提出表1，可供工程设 计参考。
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表1不同沙速对混凝土的有效磨损粒径（mm）
葛洲坝水利枢纽针对抗悬沙冲磨设计的经验如下： 泄水建筑物表面受水流带泥沙冲磨空蚀，其抗冲磨层厚度 与冲磨时间长短、检修时间间隔、抗冲磨材料的强度有关。在相 同司的检修时间间隔内，抗冲磨层厚度文与抗冲磨材料的强度成反 比。根据泄水建筑物特征，拟定检修年限内要求的抗冲磨强度按 式（2)计算：
R=24KTn/8..
式中：R 抗冲磨强度，即单位面积上磨去1cm深所需的小时 数 [h/ (cm : m?)]; T一1年内的冲磨天数，对径流电站来说，冲磨天数为 大于河流造床流量的泄洪天数（d）； n一检修年限，即检修时间间隔（a); K一安全系数，取 2; 一一抗冲磨层厚度（cm）。 检修年限越长，要求抗冲磨层厚度越大，或抗冲磨层材料强 度越高，这就会给结构设计、施工带来困难，因此在增加投资不 多的情况下，可采取缩短检修年限的措施。如水下的消力池可通 过加高尾坎使之高出下游枯水位的办法来缩短检修年限。 混凝土抗冲磨强度与混凝土抗压强度、水流流速、水中挟沙 量关系密切，四者经验关系见式（3）
武中: Ro 混凝土抗压强度（MPa）；
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P 一水流换沙量 (%); V一一水流流速（m/s）。 式（3）原为长江水利委员会长江科学院提出，根据葛洲坝水 利枢纽抗冲磨设计及实际运行情况，对式（3）中的一个指数做了 修改，即Ro指数原为1.105，代之以1.25。 将式(2)、式(3) 合并如下:
推移质以滑动、滚动及跳动的方式在建筑物表面运动，除摩 擦作用外，还有冲击作用，需要收集其数量、粒径及运动方式等 资料。 水库悬移质泥沙异重流现象资料还需进一步收集分析，鸟 江渡水库3年～5年异重流已至坝前，东风水库因在低水位下 运行，一年便到达坝前，其泥沙形态将明显影响低进口泄水建 筑物混凝土表面的抗冲磨防空蚀能力。泳凌的冲磨空蚀作用类 似于推移质，其大小及运动方式影响混凝土表面的抗冲磨防空 蚀能力。 3.1.2在无压流中，水流转弯容易形成折冲水流、冲击波，流 态极不平稳，易产生冲刷，宜尽量避免转弯。有时限于地形和 水流衔接，必须设置弯道时，弯道前后要设直线段，其长度大 于5倍泄槽宽度时，实践证明是可行的。当水流速度大于15m/s 时，弯道流态受转弯半径和转角的影响较大，宜通过水工模型 试验确定弯道的横向倾斜和上、下游过渡段的体型与长度。国 内对流速25m/s以下的泄水建筑物设计已积累了丰富的经验， 《溢洪道设计规范》DL/T5166也有明确规定，只要参照有关工 程的设计成果，执行有关规定，就能满足抗冲磨防空蚀的要求。 而流速大于25m/s的泄水建筑物，国内外均有不少受冲磨与空 蚀破坏的工程实例，均属体型不佳所致，见表2。对于有局部 开启的高水头低堰，为防止堰面脱流，可采用超空穴突跌形式 过渡。
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表2泄水建筑物冲磨与空蚀破坏工程实例
3.1.3已建工程平面闸门采用矩形门槽居多，运行实践表明：除 水头15m以下的门槽较少被破坏外，水头较高时，门槽形式选用 不当，空蚀破坏的实例屡见不鲜，见表3。这些门槽均为矩形方 角的I型门槽。深宽比大于2.4或小于1.4，初生空化数g大，当 水流空化数较小时，易发生空蚀。本标准统一采用水流空化数 来判断。
某市至阜外高速公路工程施工组织设计DL/T52072021
表3部分泄水建筑物门槽空蚀破坏实例
注：Hmax、Vmax为已运行的最大水头和流速。
I型门槽适用于g≥1.0，相当于水头低于30m或流速小于 20m/s。IⅡI型门槽带错矩、倒角、斜坡，适用于1.0>g≥0.6的水 力状态，相当于水头30m~50m，流速15m/s25m/s。当<0.6， 或门槽附近边界条件特殊，流态复杂或要求经常开后门槽时，需 要进行水工模型试验不断修正，并做减压箱或高速循环水洞试验 测定，也可通过水工模型试验，测定最小压力系数，以其绝对
值近似代替i。根据实际门槽附近的，使>k，则此类门槽形 式一般不至于发生空蚀。k为安全系数，可由闸门的重要性及工 作条件选取，一般为1.1～1.5。当g<0.6时，还应根据闻门的重 要性，在门槽的上、下游一定范围内采用钢板衬护或其他抗冲磨 防空蚀性能较强的材料衬护，施工时要做到体型准确，表面平整 如难以满足>kg的要求，应研究采用弧形闸门的必要性。 I、Ⅱ型门槽形式和几何形状、参数可见NB35055。 3.1.4已建工程消能工受冲磨与空蚀破坏的事例较多，如柘林工 程泄洪洞趾墩与护坦，柘溪工程溢流坝鼻坎，黄坛口、盐锅峡工 程的消力池，安砂工程溢流鼻坎，美国大约瑟夫工程溢流坝消力 墩，大古力工程溢洪道鼻坎等均由于设计体型不合理，水流空化 数较小造成破坏，改建时进行必要的水工模型试验，取得了良好 效果。随着工程规模不断扩大，出口消能工的新型式也不断出现 如扩散型、收缩型（窄缝式）、分流（宽尾）墩、异型（折线形 扭曲形、曲面贴角）鼻坎等，其体型和水力特性都比较复杂，故 本条规定应经过水工模型试验，选用初生空化数较小的出口消能 工体型。 水头大于50m或水流速度大于25m/s都已属于高流速的范 畴，出口消能和防冲是工程界普遍关心的问题，需要进行必要的 水工模型试验。 内部消能工在国内外已有工程应用，如国内小浪底工程的孔 板洞型式，国外罗贡工程的漩流式等，但此类工程不多，内部消 能工结构复杂，有待进一步实践总结。 3.1.5高山峡谷地区适宜修建高坝，消能防冲的问题比较突出。 近年来工程实践表明，采用坝身泄洪和岸边开式溢洪道、长泄 洪洞联合泄洪方式，将水流沿河道纵向拉开，可防止水流对护坦 或水垫塘底板的集中冲刷，避免对河床较弱基岩的冲刷，优选消 能工型式，如宽尾墩，将水流立面扩散，充分掺气，是合理的消 能方式。
3.1.5高山峡谷地区适宜修建高坝，消能防冲的问题比较突出。 近年来工程实践表明，采用坝身泄洪和岸边开式溢洪道、长泄 洪洞联合泄洪方式，将水流沿河道纵向拉开，可防止水流对护 或水垫塘底板的集中冲刷，避免对河床较弱基岩的冲刷，优选消 能工型式，如宽尾墩，将水流立面扩散，充分掺气土钉墙施工工艺流程图，是合理的消 能方式。
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