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    微硅粉混凝土缺陷产生的危害-赛普森微硅粉

    尽管硅粉混凝土具有较高的强度、较高的抗冲耐磨性能和抗空蚀性能,但是,硅粉混凝土在工程中的使用效果并没有人们预期的好,其原因是硅粉混凝土所存在的以上缺点会在工程应用中产生不容忽视的工程缺陷,从而导致一些工程产生严重的破坏。

      3.1 硅粉混凝土和易性差对抗空蚀和抗冲耐磨性能的影响 :

          混凝土和易性是混凝土配合比设计中一个重要的参数,和易性差除造成施工难度加大以外,会造成混凝土施工质量波动大、蜂窝麻面、抹面困难,影响混凝土质量的均匀性和表面的平整度。

      抗冲耐磨混凝土,表面平整度和均匀性是一个重要的技术指标,表面平整度不能满足设计要求的混凝土表面,在高速水流的作用下,会产生空蚀,一旦产生了空蚀,再好的材料都会产生空蚀破坏,防止空蚀破坏,除水流掺气以外,就是要求过水表面流线型并且满足设计的平整度要求。因此,硅粉混凝土表面平整度差,直接影响了其抗空蚀性能。

      表面平整度差的混凝土,对于混凝土的抗冲磨性能也有影响,因为,表面的不平整,会造成近壁水流流态紊乱,对混凝土形成不均匀磨损和淘刷,同时,会引起水流中推移质在混凝土表面的跳跃、冲砸,加大对混凝土的冲刷磨损速度。

      质量均匀性差的混凝土,在水流的冲刷磨损作用下,耐磨性差的部位易于磨损形成凹坑,耐磨性能好的部位不易被磨下而形成突起,从而产生了新的表面不平整,我们称其为再生不平整度。显然,再生不平整度也会产生空蚀破坏的。刘家峡水电站左泄水道检修门前产生的空蚀破坏,就是由于普通混凝土在泥沙磨损和冲刷作用下产生的再生不平整度引起的空蚀破坏,使其后的钢衬产生很多孔洞引起的。

      3.2 硅粉混凝土的裂缝会影响混凝土的整体强度。现在有些人认为没有不裂的混凝土,硅粉混凝土的裂缝对其抗磨抗空蚀性能影响不大,可以放心使用。但从抗冲耐磨混凝土护面材料的运行环境和水流尤其是高速水流的特性以及对护面层的作用机理,从硅粉混凝土的实际应用效果来分析,不难发现这种认识是错误的。

      3.2.1 水流的脉动压力尤其是高速水流的脉动压力是作用在抗冲磨护面板体上的不容忽视的作用力,设计中对于为产生裂缝的护面整体的稳定性一般均已考虑,即如果护面没有发生裂缝,护面的稳定性是没有问题的,但是,当护面产生裂缝尤其是贯通性裂缝后,这种作用力就会产生严重的后果。其一,脉动压力会造成裂缝端的应力集中,使尚未贯通的裂缝扩展甚至形成贯通裂缝;其二,对于贯通性裂缝,混凝土板体被贯通裂缝分割成许多大小不同、质量不等的块体,由于各块体尺寸、质量的差异,自振频率不同,尽管有钢筋的连接,但在脉动压力作用下,各块体会产生振幅和频率各不相同的振动,(由于这种振动的振幅一般较小,钢筋网在这种小振幅的作用下产生的应变很小,从而钢筋网中的应力也就较小,也就是说钢筋网对这种振动的约束很小,不能阻止或显着减小振动),这种振动在钢筋网中产生的脉动应力,却会致使钢筋产生疲劳而断裂,最终使混凝土块体间失去钢筋网的约束产生跨塌事故。

      3.2.2 较宽的裂缝会成为空化源引起空蚀破坏。

      3.2.3 裂缝会造成钢筋的锈蚀和混凝土的溶出性侵蚀。

      3.2.4 裂缝中容易形成动水压力,致使裂缝扩展。对于掺气坎后水舌落点冲击压力区的裂缝以及挑射水舌落点的水垫塘区的混凝土裂缝,这一问题就更应特别注意了。

      3.2.5 抗冲耐磨护面层的混凝土一般均是二次浇筑层,这层混凝土与基础混凝土之间的粘结强度一般较小,如果浇筑中基面处理不当,胶结面就更是薄弱环节了,加上混凝土干缩和温度应力产生的收缩会在胶结层面产生较大的剪切应力,容易导致混凝土沿层面的裂缝。当表层混凝土发生贯通性裂缝后,高速水流沿裂缝产生的动水压力,就很容易使混凝土沿胶结层面发生断裂。如果发生这种破坏,其破坏往往是非常严重的,整个泄道往往会产生席卷性的大面积揭面破坏。产生这种破坏的工程有:李家峡水电站泄水道底板护面整体被冲走,某工程泄洪洞硅粉混凝土大面积底板和立墙的冲跨事故等。

      3.2.6 裂缝的存在,消弱了混凝土的整体强度,当混凝土发生冲坑后,高速水流在坑的边沿会形成动水压力和脉动压力,在这种压力作用下,被裂缝分割成的小混凝土块体就容易被淘出冲走。

      3.2.7 在洞室围岩破碎和围岩压力较大的工程以及洞室外水压力较大的工程,裂缝会减小衬砌混凝土的承载力,降低结构的安全性。

      3.2. 8对于有压隧洞,贯通性裂缝会造成压力沿裂缝水外泄,对于围岩存在滑坡或岩体遇水泥化的工程,其危害就更大了。

      对于硅粉混凝土出现的裂缝,一些工程采用环氧等材料进行灌浆处理,这对改善和减小裂缝对护面材料的影响有一定的作用,但是,由于裂缝的形状、宽度、是否渗水或是否存在析出物等因素会影响灌浆的质量和效果,同时灌浆材料的弹模的大小一般与混凝土的弹模差异较大,也会影响灌浆材料对应力的传递,使灌浆后混凝土的整体性不可能达到未裂缝的混凝土护面的整体性。

      一些工程为克服硅粉混凝土的裂缝问题,采用加聚丙稀纤维和钢纤维的措施,实践证明,效果并不理想,反而还降低混凝土的抗磨强度注1。一些工程在硅粉混凝土中掺加膨胀剂,对于克服硅粉混凝土的裂缝也无什么效果。实际上,不管加纤维还是加膨胀剂,由于都没有改变硅粉混凝土易于裂缝的机理:极细的硅粉颗粒造成混凝土不易泌水——易产生塑性干缩,毛细孔隙减小,毛细孔压力增大——使硅粉混凝土易于产生干缩,所以对改善硅粉混凝土抗裂性能作用不大。

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