微硅粉混凝土缺陷產生的危害-賽普森微硅粉

盡管硅粉混凝土具有較高的強度、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有人們預期的好，其原因是硅粉混凝土所存在的以上缺點會在工程應用中產生不容忽視的工程缺陷，從而導致一些工程產生嚴重的破壞。

　　3.1 硅粉混凝土和易性差對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計中一個重要的參數，和易性差除造成施工難度加大以外，會造成混凝土施工質量波動大、蜂窩麻面、抹面困難，影響混凝土質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重要的技術指標，表面平整度不能滿足設計要求的混凝土表面，在高速水流的作用下，會產生空蝕，一旦產生了空蝕，再好的材料都會產生空蝕破壞，防止空蝕破壞，除水流摻氣以外，就是要求過水表面流線型并且滿足設計的平整度要求。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，對于混凝土的抗沖磨性能也有影響，因為，表面的不平整，會造成近壁水流流態紊亂，對混凝土形成不均勻磨損和淘刷，同時，會引起水流中推移質在混凝土表面的跳躍、沖砸，加大對混凝土的沖刷磨損速度。

　　質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，再生不平整度也會產生空蝕破壞的。劉家峽水電站左泄水道檢修門前產生的空蝕破壞，就是由于普通混凝土在泥沙磨損和沖刷作用下產生的再生不平整度引起的空蝕破壞，使其后的鋼襯產生很多孔洞引起的。

　　3.2 硅粉混凝土的裂縫會影響混凝土的整體強度。現在有些人認為沒有不裂的混凝土，硅粉混凝土的裂縫對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面材料的運行環境和水流尤其是高速水流的特性以及對護面層的作用機理，從硅粉混凝土的實際應用效果來分析，不難發現這種認識是錯誤的。

　　3.2.1 水流的脈動壓力尤其是高速水流的脈動壓力是作用在抗沖磨護面板體上的不容忽視的作用力，設計中對于為產生裂縫的護面整體的穩定性一般均已考慮，即如果護面沒有發生裂縫，護面的穩定性是沒有問題的，但是，當護面產生裂縫尤其是貫通性裂縫后，這種作用力就會產生嚴重的后果。其一，脈動壓力會造成裂縫端的應力集中，使尚未貫通的裂縫擴展甚至形成貫通裂縫；其二，對于貫通性裂縫，混凝土板體被貫通裂縫分割成許多大小不同、質量不等的塊體，由于各塊體尺寸、質量的差異，自振頻率不同，盡管有鋼筋的連接，但在脈動壓力作用下，各塊體會產生振幅和頻率各不相同的振動，（由于這種振動的振幅一般較小，鋼筋網在這種小振幅的作用下產生的應變很小，從而鋼筋網中的應力也就較小，也就是說鋼筋網對這種振動的約束很小，不能阻止或顯著減小振動），這種振動在鋼筋網中產生的脈動應力，卻會致使鋼筋產生疲勞而斷裂，最終使混凝土塊體間失去鋼筋網的約束產生跨塌事故。

　　3.2.2 較寬的裂縫會成為空化源引起空蝕破壞。

　　3.2.3 裂縫會造成鋼筋的銹蝕和混凝土的溶出性侵蝕。

　　3.2.4 裂縫中容易形成動水壓力，致使裂縫擴展。對于摻氣坎后水舌落點沖擊壓力區的裂縫以及挑射水舌落點的水墊塘區的混凝土裂縫，這一問題就更應特別注意了。

　　3.2.5 抗沖耐磨護面層的混凝土一般均是二次澆筑層，這層混凝土與基礎混凝土之間的粘結強度一般較小，如果澆筑中基面處理不當，膠結面就更是薄弱環節了，加上混凝土干縮和溫度應力產生的收縮會在膠結層面產生較大的剪切應力，容易導致混凝土沿層面的裂縫。當表層混凝土發生貫通性裂縫后，高速水流沿裂縫產生的動水壓力，就很容易使混凝土沿膠結層面發生斷裂。如果發生這種破壞，其破壞往往是非常嚴重的，整個泄道往往會產生席卷性的大面積揭面破壞。產生這種破壞的工程有：李家峽水電站泄水道底板護面整體被沖走，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度，當混凝土發生沖坑后，高速水流在坑的邊沿會形成動水壓力和脈動壓力，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，裂縫會減小襯砌混凝土的承載力，降低結構的安全性。

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

　　對于硅粉混凝土出現的裂縫，一些工程采用環氧等材料進行灌漿處理，這對改善和減小裂縫對護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影響灌漿的質量和效果，同時灌漿材料的彈模的大小一般與混凝土的彈模差異較大，也會影響灌漿材料對應力的傳遞，使灌漿后混凝土的整體性不可能達到未裂縫的混凝土護面的整體性。

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