实验室立足国家水利水电工程建设的需要，主要承担和解决大中型水利水电工程设计、施工和运行中提出的结构与材料应用基础理论和应用技术问题，以及国家科技攻关项目、水利部、国家电力公司和国内流域水电开发公司、国家自然基金项目中有关课题的研究，为工程设计与施工和国家宏观决策提供科学依据。


    主要研究领域为：水工混凝土结构工程的应用基础理论及坝工关键技术研究；水工混凝土的耐久性定量化设计及安全运行寿命评估方法研究；水工混凝土高性能化的应用基础研究、适用于特殊及严酷环境的混凝土技术研究、新型混凝土外加剂和掺合料的研究；水工混凝土建筑物老化病害检测、评估及修补加固技术；水工结构新型防水止水结构与材料的应用技术和产品化研究、水工高分子材料修补防护材料与结构研究；水工沥青混凝土防渗结构、材料及防渗技术研究；生态水工学应用技术研究等。


    四十年来先后承担包括三峡、小浪底水利枢纽，小湾、锦屏I级、溪洛渡、拉西瓦、龙滩、光照、沙牌，水布垭、洪家渡、南水北调中线调水工程等几百余项水利水电工程项目的科技攻关，解决了大量复杂的工程技术难题。

研究领域
●水工混凝土结构工程的应用基础理论及坝工设计关键技术
●水工混凝土高性能化的应用基础研究
●水工混凝土的耐久性定量化设计及安全运行寿命评估方法研究
●全级配大坝混凝土特性研究
●碾压混凝土筑坝技术研究
●适用于特殊及严酷环境的混凝土技术研究
●新型混凝土外加剂和掺合料的研究
●工程安全分析与评估
●水工混凝土建筑物老化病害检测及修补加固技术
●水工结构新型防水止水结构与材料的应用技术和产品化研究
●水工高分子材料修补防护材料与结构研究
●水工沥青混凝土防渗结构、材料及防渗技术研究
●生态水工学应用技术研究

实验平台


    结构材料实验室主要从事水工混凝土建筑物结构与材料的研究、测试、评估与修补加固技术等方面工作。现有职工50多名，拥有中国工程院院士1名，教授级高工12名，高级工程师20名，其中获博士学位的10名，硕士学位的16名。拥有办公楼房面积1,200平方米，试验室2,500平方米，试验设备总价值1500万元，国内第一台15000kN立式全自动伺服万能试验机、第一台全级配混凝土冻融试验机、沥青冻断设备；国外引进的热膨胀系数测定仪 、描量热仪、聚脲喷涂试验机等试验设备为科学研究提供良好的试验基础。


    结构材料实验室设有国家计量认证通过的工程质量检测中心结构材料实验分中心，可检测混凝土、钢筋混凝土、水工专用有机材料和结构性态等136个技术参数。

人才培养


技术骨干培养：
    水工程建设与安全重点实验室结构材料实验室组建后，在科学研究和为工程服务的实践中，一大批青年科技人员增长了才干，在学科和学术带头人的指导下，年青的科技工作者独立承担并完成科研课题，技术水平和研究工作能有了进一步提高。其间有4人晋升教授级工程师， 10人晋升为高级工程师，8人晋升为工程师。
研究生培养：
    结构材料实验室组建后培养博士研究生5人；硕士生15人，“西部之光”访问学者3人。


国际合作与交流


*目前与数十家国际科研机构和大学保持着友好关系。每年有多人次的对外交流。实验室的专家学者通过参加各种国际学术交流活动，参加国际大坝会议，加强了实验室科技人员与各国水利水电同行的交流。


*承担马来西亚巴贡水电工程混凝土配合比设计及相关技术咨询工作，Bakun水电站面板堆石坝高度为世界第二，仅次于目前中国在建的清江水布桠面板堆石坝工程（坝高233 m）。项目组成员赴现场进行了大量的试验和研究工作，本项目成果应用可靠，能够满足设计并已在工程实际中应用。

重大成果与研究进展


    科研任务与经费：2004年-2007年实验室共承担研究课题几十项，其中国家重点工程研究项目10项，省部级工程研究项目11项，国外合作项目2项，项目总经费2884万元。
    科研成果获奖：2004年-2007年共获各类奖项5项，其中国家级奖1项，省部级奖4项。
    论文及著作：出版专著8部，发表论文110篇，被SCI、EI，ISTP 收录论文10篇。
    国家标准和行业规范：实验室共主编、参编了国家标准和行业规范12部。
    获专利技术13项：其中发明专利4项，实用型专利9项。

    （1） “三峡工程二阶段混凝土配合比试验研究”采用大坝混凝土高性能化的理念优化三峡工程混凝土配合比，节省胶凝材料40 kg/m3～50 kg/m3，降低了绝热温升和干缩，提高了抗裂性和耐久性，节约经费2亿元以上，成果达到国内外先进水平。

    （2） “小湾水电站大坝混凝土配合比及其特性试验”和 “小湾水电站大坝全级配混凝土特性试验”等项目，针对小湾工程原材料的特点，优选出满足设计要求，且具有高强、低热、高极拉值、低弹模、高耐久性、不收缩等特点的大坝混凝土配合比。成果已获得应用，为小湾工程的质量控制、温控防裂以及坝体混凝土实际特性分析提供了重要的指导作用。

    （3）承担的 “龙滩水电站水泥、粉煤灰等原材料定期检测试验”、“龙滩水电站大坝混凝土试验”、“龙滩水电站大坝混凝土补充试验”，“龙滩水电站全级配混凝土特性研究”等项目全面介入龙滩碾压混凝土高重力坝施工期碾压混凝土原材料选择、质量控制、配合比优化等工程科研和技术咨询服务，为龙滩大坝混凝土水泥、粉煤灰、外加剂及人工砂石等原材料质量控制，施工配合比优化、耐久性提高等提供了科学有效的技术依据。

    （4）“沙牌碾压混凝土拱坝筑坝配套技术研究”结合沙牌碾压混凝土高拱坝的设计和施工，研制出碾压混凝土拱坝接缝重复灌浆系统，获得成功，并推广应用到近20个混凝土拱坝工程中。获 2004年电力科技一等奖，2005年获国家二等奖。

    （5）“景洪水电站工程双掺料材料特性研究与工程应用” 项目，结合景洪水电站碾压混凝土坝的建设，提出了磨细石灰石粉+矿渣双掺料方案，成功地解决了在粉煤灰资源匮乏地区修建碾压混凝土坝的难题，确立了石灰石粉用作碾压混凝土掺合料的理念，极大地拓展了碾压混凝土筑坝技术的发展空间。2007年该项目成果在被云南省科委鉴定为国际领先水平。

     （6）《南水北调中线干线工程预防混凝土工程碱骨料反应技术条例》的编制：针对华北地区太行山脉和燕山山脉骨料的碱活性比较普遍的现状，结合南水北调中线干线工程混凝土特点制订了《南水北调中线干线工程预防混凝土工程碱骨料反应技术条例》，并颁布实施。通过外加剂优选和配合比优化，科学地解决了漕河渡槽C50, 北京段PCCP管C60混凝土的施工难题。

    （7）锦屏I 级水电站大奔流沟砂岩碱活性及其抑制措施试验研究：实验室承担了锦屏I 级水电站大奔流沟砂岩碱活性及其抑制措施试验研究，进一步深入研究大奔流沟砂岩的碱活性，并重点进行抑制措施和效果。综合判定通过限制碱含量和掺加粉煤灰抑制大奔流沟砂岩碱骨料反应的可行性。为锦屏I级水电站工程选择安全可靠、经济合理的大坝混凝土人工骨料料场提供依据。

    （8）国家863项目：渠道输水系统防渗抗冻涨新材料新技术的研制及产业化开发，实验室历经四年多时间，开展了渠道防渗材料、衬砌接缝止水材料、抗硫酸盐侵蚀材料、衬砌设备和施工工艺等方面的研究，研制出了改性沥青与改性沥青混凝土预制板、橡塑隔温防渗材料、填充农作物秸秆的聚氨酯泡沫隔热保温板、渠系混凝土抗硫酸盐侵蚀专用外加剂、加糙防渗复合土工膜、SK系列渠系土壤固化剂、SK弹性填缝密封材料、渠道接缝止水带、羽状渠道接缝用止水带等多种新材料；在施工机械方面，研制出了水工沥青混凝土斜坡摊铺机、改性沥青搅拌釜、自走式U形渠道混凝土衬砌机等3项渠道施工机械，具备了年产沥青混凝土摊铺机5台套、的生产能力。多项产品取得了突破性进展，填补了国内空白，为灌区高效用水提供了强有力的技术支撑。

    （9）高速水流下新型高抗冲磨材料的开发研究及应用：针对我国水电工程抗冲耐磨材料在工程施工和运行中存在的问题，为我国水电工程抗冲磨材料的选用方案和施工提出了建设性意见；提出了多元胶凝粉体高性能混凝土的新理念，较好地解决了早期高强度增长带来的高水化热、收缩大、易开裂的缺点。

    制备出了具有“海岛结构”的环氧树脂砂浆HD-EP。HD-EP环氧树脂砂浆施工工艺与传统环氧砂浆没有差别，可直接在潮湿有水的混凝土基面施工；性能价格比优良。


    采用从美国Gusmer公司引进了整套聚脲弹性体(PUA)喷涂机具和技术,结合水利水电工程特点优选出抗冲磨涂层专用的聚脲弹性体材料配方，其抗冲耐磨能力约为C60硅粉混凝土的10倍以上；通过吸收消化和改进，形成了一整套适合于水利水电工程特点的喷涂施工工艺，在新安江大坝溢流面和引滦隧洞进行了干燥面和潮湿面的现场应用试验，效果良好。


    研制成功圆环高速含沙水流冲刷试验仪，仪器自动化程度高，试验误差小，运行稳定，对高强混凝土（大于40MPa）有较好的冲磨效果,能够准确测试、评定比较不同骨料、不同强度等级高强抗冲磨混凝土的抗冲磨性能。通过试验，建立了一套标准化的试验操作规程，已经编入《水工混凝土试验规程》SL352-2006推广使用。

    （10）北方寒冷地区碾压混凝土大坝加高关键技术研究（水利部科技创新项目）：本项目以吉林延吉地区松月水库碾压混凝土大坝加高工程作为依托，从筑坝材料、混凝土配合比优选和大坝结构计算分析两个方面进行研究。包括碾压混凝土、常态混凝土、防渗常态混凝土的配合比设计；结合北方寒冷地区水利工程施工、建筑物运行的特点开展混凝土的热学、力学、变形性能和混凝土的耐久性试验研究，大坝加高后的结构整体稳定分析，施工期和运行期新老混凝土结合面应力及坝体应力仿真分析计算，通过计算分析研究新、老坝体混凝土的应力和防裂及新老混凝土结合面的应力、结合状况，在此基础上提出施工方案及相应防裂技术措施等。最终形成碾压混凝土坝加高成套技术，并推广应用，为寒冷地区碾压混凝土坝的坝加高工程提供借鉴。

    （11）丰满大坝长期安全性评价及全面治理方案可行性研究：在以往的研究资料的基础上，对丰满大坝泄洪能力、混凝土整体质量、抗滑稳定、地震参数等方面进行了综合性安全评价，并提出大坝治理的全面加固方案：坝内混凝土防渗方案、坝体上游面防渗的干场施工方案和水下作业方案，对各方案进行了全面综合论证，为丰满大坝治理的可行性提供了充分的科学依据。

    （12）承担了“200m级高混凝土面板堆石坝止水结构和止水材料研究”等国家九五攻关项目、自然科学基金重点项目、国电公司重点项目和横向委托项目，针对水布垭、洪家渡、三板溪、巴昆等高面板坝的面板止水问题、吉林台高面板坝的止水抗震问题等开展了为期十年的系列研究，提出了新型止水结构型式、适用于高地震区的自愈型止水结构型式，开发出了GB系列止水材料，成果被国内外高面板堆石坝广为采用，并获得近十多项专利和国家电力科技二等奖、大禹水利科技二等奖。在这些成果基础上，编制了两部相关的止水技术行业规范，参编了一项行业技术规范。很多成果被收入这些规范中，对我国高面板堆石坝工程的提供了重要的指导作用，并已被巴昆等国外面板坝工程采用。目前正在承担“300m级高混凝土面板堆石坝止水结构和止水材料研究”项目。

    （13）主持国电公司科技项目“碾压式沥青混凝土施工技术研究”，参加编写了“水工沥青混凝土试验规程”DL/T 5362-2006，承担了“宝泉抽水蓄能电站上水库沥青混凝土面板工程配合比试验及面板接头防渗结构模型试验研究”等项目，针对宝泉、南谷洞等工程原材料的特点，优选出满足设计要求配合比，针对宝泉、西龙池等工程的特点，进行了各类面板接头结构的模型试验研究，提出并论证了相关的接头防渗结构。成果均已在工程中获得应用，并以此为基础编著了一部专著，成果对国内水工沥青混凝土防渗工程具有推广作用和重要借鉴意义。目前正在主持宝泉抽水蓄能电站沥青混凝土面板工程的现场试验室工作以及水利部《土石坝碾压式沥青混凝土防渗墙施工规范》的修订项目，参加水利部《土石坝碾压式沥青混凝土防渗墙设计准则》的修订项目。

    （14）水下不分散混凝土：国家自然科学基金资助及电力工业重点项目。该砼水中不分散、不离析、自流平、自密实、可在淡水及海水中施工,部级鉴定评为国际先进水平。国家科委成果办向全国发文推荐采用，被评为国家级科技成果重点推广项目。在前扶松花江大桥江中桥墩施工、海堤加固、葛洲坝大江电厂尾水冲坑修复、矿井建设、引滦入京输水隧洞修补、高层建筑地下水治理、电站前池底板水中浇注混凝土工程采用获得成功.

运行机制


    在实验室的建设和运行过程中形成了有效的 “开放、流动、联合、竞争”的运行机制，实行了以主任负责制的管理制度，专业实验（研究）室，实验室主任、副主任均为各专业的技术带头人和技术骨干，根据采取定期聘任、项目聘任等方式实现固定人员和流动人员相结合的用人管理模式。


    对定期聘任的相对固定人员以依托单位人员为主，项目聘任实行公开招聘制，按照能上能下、能进能出、人尽其才按劳分配的要求建立适应市场经济的人事劳动制度。以国家目标、科研成果和学术水平为目标的考核制度，优胜劣汰，促进了学术队伍建设，充分调动了实验室人员的学术创新积极性。

发展战略


    紧密围绕水利水电工程建设中出现热点和难点问题开展具有前瞻性、战略性的水工结构与材料学科的基础研究和工程应用基础研究。


    结合国家与水利部“2001～2010年水利科技发展规划”中的“大坝建设”、“引水调水”、“南水北调”、 “生态水利工程建设”等重大课题。


    组织国家攻关项目及行业攻关项目中有关的水工建筑物关键技术问题的科研立项和实施，立足学科的整体水平达到国内领先，部分专业达到国际先进。


    国家及行业规程规范的编制。新材料和新技术的开发、引进、消化吸收与创新。