10年以上経った今でも、三峡ダムは新品同様の堅牢さを保っています。秘密は何ですか？

現在世界最大の水力発電プロジェクトは何ですか?もちろんそれは三峡水力発電所であり、その主なプロジェクトは私たちがよく知っている三峡ダムです。

三峡ダムは2006年5月20日に完成してから10年以上が経過したが、三峡ダムにはひび割れが起きていない。どうやってやったんですか？水利事業の建設についてよく知らないと、ダムにひび割れがないのは当たり前だと思うに違いありません。ひびが入っているということは品質に問題があるということではないでしょうか？そうではありません。ダムの亀裂は実は非常によくあることです。水利工学の分野では、「亀裂のないダムはない」という格言さえある。ダムに亀裂が生じるのは普通のことですが、この亀裂は「人や動物に無害」というわけではありません。時間が経つにつれて、これらの亀裂はダムの全体的な構造に影響を及ぼし、ひどい場合にはダム全体の崩壊につながる可能性もあります。

「ひび割れのないダムはない」としたら、なぜ三峡ダムはひび割れなかったのか？これは、ダムが崩壊した理由から始めなければなりません。

ダムはどのように建設されるのでしょうか?コンクリート打設技術を用いて建てられていることが一目でわかります。名前が示すように、コンクリートは単一の物質ではなく、多くの物質の混合物です。簡単に言えば、コンクリートは2つの物質に分けられ、1つの部分は「ゲル材料」と呼ばれ、もう1つの部分は「骨材」と呼ばれます。いわゆるコンクリートとは、骨材をゲル材を介して一体化させることで形成された複合材料です。一般的に、一般的なコンクリートに使用されているゲル材料は私たちがよく知っているセメントであり、骨材は主に砂と石です。

コンクリートの骨材である砂や砂利も単一の物質ではなく、二酸化ケイ素や酸化カルシウムなど多くの物質が含まれています。

コンクリートを流し込むと、徐々に硬化するプロセスが起こりますが、これは実際には大量の熱を放出する化学反応です。コンクリートにはさまざまな物質が含まれています。硬化の過程で、これらの物質の特性はそれぞれ異なって変化します。硬化プロセスで熱が放出されると、さまざまな程度の「熱膨張」が発生します。コンクリートが固まって熱を放出しなくなると、空気に触れることで徐々に冷えていきます。このとき「冷収縮」が発生します。コンクリートを構成するさまざまな物質の性質は反応の過程で変化するため、収縮後は元の状態に戻ることはできません。

コンクリートを構成する各種物質は、熱膨張前と熱収縮後で状態が異なるため、硬化したコンクリート内部の引張応力がバランスをとれないという問題があります。

硬化したコンクリートは非常に硬いことは誰もが知っています。確かに圧縮強度は優れていますが、硬化したコンクリートの引張強度は非常に弱いことを知らない人が多いです。つまり、コンクリートは圧縮には耐えられますが、引張には耐えられません。硬化したコンクリートにひび割れが生じやすいのはこのためです。この問題を解決するにはどうすればいいでしょうか?最も直接的な方法は、コンクリートの硬化過程で発生する熱をできるだけ早く置き換えて、「熱膨張」を最小限に抑えることです。実際の建設プロセスでは、主に 2 つの方法が使用されます。 1つは、コンクリートの混合中に氷を継続的に追加してコンクリートを物理的に冷却する方法であり、もう1つは、コンクリート内に水道管を敷設して冷水を循環させることで熱を除去する方法です。

しかし、これらの方法は比較的小規模なプロジェクトには適していますが、三峡ダムのような大規模プロジェクトにはあまり適用できません。工事費が高額になるだけでなく、水道管を敷設する工法を採用すると、水道管の周囲に貫通亀裂が生じやすくなるため、他の工法を検討する必要がある。

硬化プロセス中に放出される熱はすぐに補充することはできないため、私たちにできる唯一のことは、熱の放出を可能な限り減らすことです。これは可能ですか？可能。コンクリートから放出される熱量は主にセメントによって決まります。つまり、セメントの量を減らすことができれば、コンクリートから放出される熱もそれに応じて減らすことができ、コンクリートの材料比率を変えることになります。

石炭粉末を炉内で約1400℃で燃焼させると、直径100ミクロン未満の粒子が生成されます。この粒子の主成分は二酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化鉄です。この混合物を「フライアッシュ」と呼びます。

この物質は産業廃棄物ですが、コンクリートに添加するとコンクリート中のセメントの量を大幅に減らすことができます。セメントの量が減れば、ダムが割れる可能性も当然減ります。そのため、三峡ダムの建設時にはフライアッシュを添加した「熱セメント」が大量に使用されました。供給を確保するため、国内の数十の火力発電所が三峡ダムのフライアッシュ供給者となった。三峡ダムの建設には毎月1万トン以上のフライアッシュが消費されます。三峡ダムが完成後10年以上もの間、一度も崩壊していないのは、まさに国全体の一致団結した努力のおかげである。

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