Nach mehr als zehn Jahren ist der Drei-Schluchten-Damm immer noch so stabil wie neu. Was ist das Geheimnis?

Was ist heute das größte Wasserkraftprojekt der Welt? Natürlich handelt es sich um das Drei-Schluchten-Wasserkraftwerk, und sein Hauptprojekt ist der uns bekannte Drei-Schluchten-Damm.

Seit der Fertigstellung des Drei-Schluchten-Damms am 20. Mai 2006 sind mehr als zehn Jahre vergangen, aber der Drei-Schluchten-Damm ist nicht gebrochen. Wie wurde es gemacht? Wenn Sie sich mit der Konstruktion von Wasserschutzprojekten nicht gut auskennen, denken Sie wahrscheinlich, dass es normal ist, dass der Damm keine Risse aufweist. Wenn es Risse aufweist, bedeutet das nicht, dass ein Qualitätsproblem vorliegt? Dies ist nicht der Fall. Dammrisse kommen tatsächlich sehr häufig vor. Im Wasserbau kursiert sogar ein Sprichwort: „Kein Damm ohne Risse.“ Dass im Damm Risse entstehen, ist zwar normal, diese Risse sind jedoch nicht „unschädlich für Mensch und Tier“. Mit der Zeit beeinträchtigen diese Risse die Gesamtstruktur des Damms und können in schweren Fällen sogar zum Einsturz des gesamten Damms führen.

Da „kein Damm frei von Rissen ist“, warum ist der Drei-Schluchten-Damm nicht gebrochen? Dies muss mit dem Grund beginnen, warum der Damm gebrochen ist.

Wie werden Staudämme gebaut? Auf den ersten Blick ist zu erkennen, dass es sich um eine Betonguss-Bauweise handelt. Wie der Name schon sagt, ist Beton kein einzelner Stoff, sondern eine Mischung aus vielen Stoffen. Vereinfacht ausgedrückt kann Beton in zwei Substanzen unterteilt werden: Ein Teil wird als „Gelmaterial“ und der andere Teil als „Zuschlagstoff“ bezeichnet. Der sogenannte Beton ist ein Verbundwerkstoff, der durch die Verbindung von Zuschlagstoffen zu einem Ganzen durch Gelmaterial entsteht. Im Allgemeinen ist das in herkömmlichem Beton verwendete Gelmaterial der uns bekannte Zement, während die Zuschlagstoffe hauptsächlich aus Sand und Stein bestehen.

Auch der Zuschlagstoff Sand und Kies von Beton besteht nicht aus einer einzigen Substanz, sondern enthält viele Stoffe, darunter Siliziumdioxid und Calciumoxid.

Beim Gießen von Beton kommt es zu einem allmählichen Aushärtungsprozess, bei dem es sich eigentlich um eine chemische Reaktion handelt, bei der viel Wärme freigesetzt wird. Beton enthält eine Vielzahl unterschiedlicher Stoffe. Während des Aushärtungsprozesses verändern sich die Eigenschaften dieser Stoffe unterschiedlich. Da beim Aushärten Wärme freigesetzt wird, kommt es zu unterschiedlich starken „Wärmeausdehnungen“. Wenn der Beton aushärtet und keine Wärme mehr abgibt, kühlt er durch den Kontakt mit der Luft allmählich ab. Zu diesem Zeitpunkt kommt es zu einer „Kaltschrumpfung“. Da sich die Eigenschaften der verschiedenen Stoffe, aus denen der Beton besteht, während des Reaktionsprozesses verändert haben, kann er nach dem Schwinden nicht mehr in seinen ursprünglichen Zustand zurückkehren.

Die verschiedenen Substanzen, aus denen Beton besteht, befinden sich vor der Wärmeausdehnung und nach der Wärmekontraktion in unterschiedlichen Zuständen, was zu dem Problem führt, dass die Zugspannung im ausgehärteten Beton nicht ausgeglichen werden kann.

Wir alle wissen, dass gehärteter Beton sehr hart ist. Tatsächlich weist er eine gute Druckfestigkeit auf, viele Menschen wissen jedoch nicht, dass gehärteter Beton nur eine sehr geringe Zugfestigkeit aufweist. Kurz gesagt: Beton hält Druck stand, aber nicht Zug. Aus diesem Grund kommt es in ausgehärtetem Beton leicht zu Rissen. Wie kann dieses Problem gelöst werden? Der direkteste Weg besteht darin, zu versuchen, die beim Aushärtungsprozess des Betons entstehende Wärme so schnell wie möglich wieder abzuführen, um die „Wärmeausdehnung“ zu minimieren. Im eigentlichen Bauprozess werden zwei Hauptmethoden verwendet. Eine Möglichkeit besteht darin, kontinuierlich Eiswürfel hinzuzufügen, um den Beton während des Mischens physikalisch abzukühlen. Eine andere Möglichkeit besteht darin, Wasserrohre in den Beton zu legen, um die Wärme durch Kaltwasserzirkulation abzuleiten.

Diese Methoden sind zwar für einige relativ kleine Projekte geeignet, für Großprojekte wie den Drei-Schluchten-Damm sind sie jedoch nicht sehr anwendbar. Nicht nur sind die Baukosten zu hoch, sondern wenn diese Methode zum Verlegen der Wasserleitungen gewählt wird, entstehen leicht durchgehende Risse um die Wasserleitungen herum, sodass andere Methoden gefunden werden müssen.

Da die beim Aushärten freigesetzte Wärme nicht schnellstmöglich ersetzt werden kann, bleibt uns nur die Möglichkeit, die Wärmeabgabe so weit wie möglich zu reduzieren. Ist das möglich? möglich. Die Wärmeabgabe von Beton wird maßgeblich durch den Zement bestimmt. Das heißt, wenn die Zementmenge reduziert werden kann, kann auch die vom Beton abgegebene Wärme entsprechend reduziert werden, was eine Änderung des Materialverhältnisses des Betons mit sich bringt.

Wenn Kohlepulver in einem Ofen bei etwa 1400 °C suspendiert und verbrannt wird, entstehen Partikel mit einem Durchmesser von weniger als 100 Mikrometern. Die Hauptbestandteile dieses Partikels sind Siliziumdioxid, Aluminiumoxid und Eisenoxid. Wir nennen diese Mischung „Flugasche“.

Obwohl es sich bei dieser Substanz um einen Industrieabfall handelt, kann die Zugabe zum Beton den Zementanteil im Beton erheblich reduzieren. Durch die Reduzierung der Zementmenge ist die Gefahr von Dammbrüchen natürlich geringer. Daher wurde beim Bau des Drei-Schluchten-Staudamms eine große Menge „heißer Zement“ mit zugesetzter Flugasche verwendet. Um die Versorgung sicherzustellen, wurden Dutzende von inländischen Kraftwerken zu Flugaschelieferanten für den Drei-Schluchten-Damm. Beim Bau des Drei-Schluchten-Staudamms werden jeden Monat über 10.000 Tonnen Flugasche verbraucht. Gerade den gemeinsamen Anstrengungen des ganzen Landes ist es zu verdanken, dass der Drei-Schluchten-Damm auch mehr als zehn Jahre nach seiner Fertigstellung noch nicht gebrochen ist.

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