理论教育 大坝析出物成因研究-大坝环境水文地质研究

大坝析出物成因研究-大坝环境水文地质研究

时间:2023-11-22 理论教育 版权反馈
【摘要】:正是RCC坝体材料的复杂组成,使一定条件下具有颜色多变、物质组成多变的坝体析出物的出现成为可能。如福建一建于20世纪90年代初期的RCC坝,在投入运行之后不久,于坝体表面出现了白色、黑色及棕红色析出物。关于上述RCC坝体析出物的物质来源,认为也主要来自坝体内部;显然不同颜色的析出物有着不同的物质来源及其形成机理。对于此类坝体棕红色析出物而言,认为其主要物质来自组成胶凝材料的粉煤灰中。

大坝析出物成因研究-大坝环境水文地质研究

坝体析出物的物质来源相对单一,即主要来自坝体材料。

对于常态混凝土而言,坝体析出物无论就其颜色或其物质均相对单一,即所谓坝体表面流白浆或析钙现象。环境水的参与是形成此类坝体析出物的一个必要条件。一般,坝前库水是坝体渗水的一个主要补给源,呈软水、具溶出型侵蚀作用是我国南方大、中型水电站库水的主要水质特征,当这种水与坝体介质接触时,可导致坝体材料中水泥水化产物的分解。即有:

显然,形成于水泥结石表面的碳化层仍将受到软水的溶解作用,而使位于其内的Ca(OH)2一类水化产物继续受到如式(7.4.17)所示的作用。

当此类坝体渗水为碳酸水(含有一定量的侵蚀性CO2)时,可使水泥水化产物表层的碳化层—碳酸盐类物质的溶解度明显增大,因此也加剧了水泥水化产物的溶蚀作用。其反应式为:

若由此形成的易溶的重碳酸盐类物质没有流失,可与Ca(OH)2 一类水泥水化产物发生接触并使之碳化。其反应式为:

若这种生成相物质从内部随渗水流至坝体表面,由于坝体表面温度、压力的改变,可发生如下反应:(www.daowen.com)

由此而形成位于坝体表面的白色析出物。

对于碾压混凝土(RCC)而言,此类坝体析出物无论就其颜色或其物质均相对复杂于常态混凝土。其原因在于,前者的材料组成要复杂于后者,即RCC的胶凝材料中除水泥外又含有粉煤灰。而粉煤灰的化学组成明显不同于水泥,按含量百分比高低,具有如下排序:SiO2>Al2O3>Fe2O3>CaO>MgO>SO3。正是RCC坝体材料的复杂组成,使一定条件下具有颜色多变、物质组成多变的坝体析出物的出现成为可能。如福建一建于20世纪90年代初期的RCC坝,在投入运行之后不久,于坝体表面出现了白色、黑色及棕红色析出物。经对有关样品的化验分析,知前者中以钙质为主,而后者中则以铁质为主。

关于上述RCC坝体析出物的物质来源,认为也主要来自坝体内部;显然不同颜色的析出物有着不同的物质来源及其形成机理。对于白色析出物,其物质来源以及成因等方面,相似于常态混凝土坝;所不同的只是RCC坝体表面此类物质的出露点数还是析出量要多于常态混凝土坝。对于早期(如20 世纪80年代至90年代初期)建成的此类非常态混凝土坝尤其如此,此与坝体材料的密实度有关。有关形成此类析出物的反应见式(7.4.17)~式(7.4.20)。

对于此类坝体棕红色析出物而言,认为其主要物质来自组成胶凝材料的粉煤灰中。根据化验分析,粉煤灰中含有一定量的铁(以Fe2O3表示,在10%左右)。在环境水的参与下,此类物质一般以水合亚铁酸四钙(4CaO·Fe2O3·aq)的形式存在,并且只有在一定浓度的Ca(OH)2溶液中才是稳定的。而当Ca(OH)2浓度较低时(以CaO 计,如小于0.64g/L)(B.M.莫斯克文等,1988),上述水合亚铁酸盐物质将是不稳定的,并开始水解过程,直至析出为止,从而为坝体表面出现棕红色析出物提供了物质来源。

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