微硅粉混凝土缺陷產(chǎn)生的危害-賽普森微硅粉

盡管硅粉混凝土具有較高的強(qiáng)度、較高的抗沖耐磨性能和抗空蝕性能，但是，硅粉混凝土在工程中的使用效果并沒(méi)有人們預(yù)期的好，其原因是硅粉混凝土所存在的以上缺點(diǎn)會(huì)在工程應(yīng)用中產(chǎn)生不容忽視的工程缺陷，從而導(dǎo)致一些工程產(chǎn)生嚴(yán)重的破壞。

　　3.1 硅粉混凝土和易性差對(duì)抗空蝕和抗沖耐磨性能的影響 ：

      混凝土和易性是混凝土配合比設(shè)計(jì)中一個(gè)重要的參數(shù)，和易性差除造成施工難度加大以外，會(huì)造成混凝土施工質(zhì)量波動(dòng)大、蜂窩麻面、抹面困難，影響混凝土質(zhì)量的均勻性和表面的平整度。

　　抗沖耐磨混凝土，表面平整度和均勻性是一個(gè)重要的技術(shù)指標(biāo)，表面平整度不能滿足設(shè)計(jì)要求的混凝土表面，在高速水流的作用下，會(huì)產(chǎn)生空蝕，一旦產(chǎn)生了空蝕，再好的材料都會(huì)產(chǎn)生空蝕破壞，防止空蝕破壞，除水流摻氣以外，就是要求過(guò)水表面流線型并且滿足設(shè)計(jì)的平整度要求。因此，硅粉混凝土表面平整度差，直接影響了其抗空蝕性能。

　　表面平整度差的混凝土，對(duì)于混凝土的抗沖磨性能也有影響，因?yàn)椋砻娴牟黄秸�，�?huì)造成近壁水流流態(tài)紊亂，對(duì)混凝土形成不均勻磨損和淘刷，同時(shí)，會(huì)引起水流中推移質(zhì)在混凝土表面的跳躍、沖砸，加大對(duì)混凝土的沖刷磨損速度。

　　質(zhì)量均勻性差的混凝土，在水流的沖刷磨損作用下，耐磨性差的部位易于磨損形成凹坑，耐磨性能好的部位不易被磨下而形成突起，從而產(chǎn)生了新的表面不平整，我們稱其為再生不平整度。顯然，再生不平整度也會(huì)產(chǎn)生空蝕破壞的。劉家峽水電站左泄水道檢修門前產(chǎn)生的空蝕破壞，就是由于普通混凝土在泥沙磨損和沖刷作用下產(chǎn)生的再生不平整度引起的空蝕破壞，使其后的鋼襯產(chǎn)生很多孔洞引起的。

　　3.2 硅粉混凝土的裂縫會(huì)影響混凝土的整體強(qiáng)度�，F(xiàn)在有些人認(rèn)為沒(méi)有不裂的混凝土，硅粉混凝土的裂縫對(duì)其抗磨抗空蝕性能影響不大，可以放心使用。但從抗沖耐磨混凝土護(hù)面材料的運(yùn)行環(huán)境和水流尤其是高速水流的特性以及對(duì)護(hù)面層的作用機(jī)理，從硅粉混凝土的實(shí)際應(yīng)用效果來(lái)分析，不難發(fā)現(xiàn)這種認(rèn)識(shí)是錯(cuò)誤的。

　　3.2.1 水流的脈動(dòng)壓力尤其是高速水流的脈動(dòng)壓力是作用在抗沖磨護(hù)面板體上的不容忽視的作用力，設(shè)計(jì)中對(duì)于為產(chǎn)生裂縫的護(hù)面整體的穩(wěn)定性一般均已考慮，即如果護(hù)面沒(méi)有發(fā)生裂縫，護(hù)面的穩(wěn)定性是沒(méi)有問(wèn)題的，但是，當(dāng)護(hù)面產(chǎn)生裂縫尤其是貫通性裂縫后，這種作用力就會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的后果。其一，脈動(dòng)壓力會(huì)造成裂縫端的應(yīng)力集中，使尚未貫通的裂縫擴(kuò)展甚至形成貫通裂縫；其二，對(duì)于貫通性裂縫，混凝土板體被貫通裂縫分割成許多大小不同、質(zhì)量不等的塊體，由于各塊體尺寸、質(zhì)量的差異，自振頻率不同，盡管有鋼筋的連接，但在脈動(dòng)壓力作用下，各塊體會(huì)產(chǎn)生振幅和頻率各不相同的振動(dòng)，（由于這種振動(dòng)的振幅一般較小，鋼筋網(wǎng)在這種小振幅的作用下產(chǎn)生的應(yīng)變很小，從而鋼筋網(wǎng)中的應(yīng)力也就較小，也就是說(shuō)鋼筋網(wǎng)對(duì)這種振動(dòng)的約束很小，不能阻止或顯著減小振動(dòng)），這種振動(dòng)在鋼筋網(wǎng)中產(chǎn)生的脈動(dòng)應(yīng)力，卻會(huì)致使鋼筋產(chǎn)生疲勞而斷裂，最終使混凝土塊體間失去鋼筋網(wǎng)的約束產(chǎn)生跨塌事故。

　　3.2.2 較寬的裂縫會(huì)成為空化源引起空蝕破壞。

　　3.2.3 裂縫會(huì)造成鋼筋的銹蝕和混凝土的溶出性侵蝕。

　　3.2.4 裂縫中容易形成動(dòng)水壓力，致使裂縫擴(kuò)展。對(duì)于摻氣坎后水舌落點(diǎn)沖擊壓力區(qū)的裂縫以及挑射水舌落點(diǎn)的水墊塘區(qū)的混凝土裂縫，這一問(wèn)題就更應(yīng)特別注意了。

　　3.2.5 抗沖耐磨護(hù)面層的混凝土一般均是二次澆筑層，這層混凝土與基礎(chǔ)混凝土之間的粘結(jié)強(qiáng)度一般較小，如果澆筑中基面處理不當(dāng)，膠結(jié)面就更是薄弱環(huán)節(jié)了，加上混凝土干縮和溫度應(yīng)力產(chǎn)生的收縮會(huì)在膠結(jié)層面產(chǎn)生較大的剪切應(yīng)力，容易導(dǎo)致混凝土沿層面的裂縫。當(dāng)表層混凝土發(fā)生貫通性裂縫后，高速水流沿裂縫產(chǎn)生的動(dòng)水壓力，就很容易使混凝土沿膠結(jié)層面發(fā)生斷裂。如果發(fā)生這種破壞，其破壞往往是非常嚴(yán)重的，整個(gè)泄道往往會(huì)產(chǎn)生席卷性的大面積揭面破壞。產(chǎn)生這種破壞的工程有：李家峽水電站泄水道底板護(hù)面整體被沖走，某工程泄洪洞硅粉混凝土大面積底板和立墻的沖跨事故等。

　　3.2.6 裂縫的存在，消弱了混凝土的整體強(qiáng)度，當(dāng)混凝土發(fā)生沖坑后，高速水流在坑的邊沿會(huì)形成動(dòng)水壓力和脈動(dòng)壓力，在這種壓力作用下，被裂縫分割成的小混凝土塊體就容易被淘出沖走。

　　3.2.7 在洞室圍巖破碎和圍巖壓力較大的工程以及洞室外水壓力較大的工程，裂縫會(huì)減小襯砌混凝土的承載力，降低結(jié)構(gòu)的安全性。

　　3.2. 8對(duì)于有壓隧洞，貫通性裂縫會(huì)造成壓力沿裂縫水外泄，對(duì)于圍巖存在滑坡或巖體遇水泥化的工程，其危害就更大了。

　　對(duì)于硅粉混凝土出現(xiàn)的裂縫，一些工程采用環(huán)氧等材料進(jìn)行灌漿處理，這對(duì)改善和減小裂縫對(duì)護(hù)面材料的影響有一定的作用，但是，由于裂縫的形狀、寬度、是否滲水或是否存在析出物等因素會(huì)影響灌漿的質(zhì)量和效果，同時(shí)灌漿材料的彈模的大小一般與混凝土的彈模差異較大，也會(huì)影響灌漿材料對(duì)應(yīng)力的傳遞，使灌漿后混凝土的整體性不可能達(dá)到未裂縫的混凝土護(hù)面的整體性。

　　一些工程為克服硅粉混凝土的裂縫問(wèn)題，采用加聚丙稀纖維和鋼纖維的措施，實(shí)踐證明，效果并不理想，反而還降低混凝土的抗磨強(qiáng)度注1。一些工程在硅粉混凝土中摻加膨脹劑，對(duì)于克服硅粉混凝土的裂縫也無(wú)什么效果。實(shí)際上，不管加纖維還是加膨脹劑，由于都沒(méi)有改變硅粉混凝土易于裂縫的機(jī)理：極細(xì)的硅粉顆粒造成混凝土不易泌水——易產(chǎn)生塑性干縮，毛細(xì)孔隙減小，毛細(xì)孔壓力增大——使硅粉混凝土易于產(chǎn)生干縮，所以對(duì)改善硅粉混凝土抗裂性能作用不大。