低温季节混凝土浇筑仓表面应力应变监测试验及反馈分析.pdf

水利水电技术第 4 4卷2 0 1 3年第6期 低 温季 节混凝 土浇筑仓表面应 力应变监测 试验及反馈分析 瞿立新 ，黄耀英 ，周宜红 ，高祥泽 ，周绍武 ，李金河 ( 1 武汉大学 水资源与水 电工程科学国家重点实验 室，湖北 武汉4 3 0 0 7 2 ；2 三峡大学 水利与环境学院， 湖北 宜 昌4 4 3 0 0 2 ；3 中国长江三峡集 团公司，湖北 宜昌4 4 3 0 0 2 ) 摘要 ：结合西南某建设 中的混凝 土坝工程 ，通过在混凝 土浇筑仓表 面埋设 多向应变计组及无应力 计 ，监测低温季节混凝土表面应力应变状态。首先对无应力计 实测值建立统计模型反演热膨胀 系数从 而分 离 出混凝 土 自生体 积 变形 ，然后根 据应 变计 组 实测应 变 ，结合无 应 力计测值 获得 实际应力 ，最后 建立有限元模型进行温度场、应力场反馈分析 ，并统计施工过程中混凝土试件劈拉强度 ，进行开裂风 险判断。分析表明，该混凝土坝浇筑仓低温季节保温效果好，总体开裂风险较小，但需要重视揭 开保 温被 时段 以及新浇筑预冷混凝土对下层混凝土冷击产生的开裂风险。 关键词 ：混凝土浇筑仓 ；低温季节；应力应 变监测；开裂风险 中图分类号 ：T V 3 3 2 文献标识码 ：A 文章编号 ：1 0 0 0 0 8 6 0 ( 2 0 1 3 ) 0 6 - 0 0 5 7 0 6 Ex pe r i m e nt a nd f e e dba c k a n al ys i s o n s t r e s s - s t r a i n m o ni t o r i n g o f c o nc r e t e p l a c i n g s ur f a c e d ur i ng l ow- t e mpe r a t ur e s e a s o n Q U L i x i n ，H U A N G Y a o y i n g ，Z H O U Y i h o n g ，G A O X i a n g z e ，Z H O U S h a o w u ，L I J i n h e ( 1 S t a t e K e y L a b o r a t o r y o f Wa t e r R e s o u r c e s a n d H y d ro p o w e r E n g i n e e ri n g S c i e n c e ，Wu h a n U n i v e r s i t y ，Wu h a n 4 3 0 0 7 2 ，Hu b e i ， C h i n a ； 2 C o l l e g e o f Hy d r a u l i c& E n v i r o n me n t a l E n g i n e e ri n g o f T h r e e Go r g e s Un i v e r s i t y，Yi c h a n g 4 4 3 0 0 2， Hu b e i ，C h i n a； 3 C h i n a T h r e e G o r g e s C o r p o r a t i o n ，Y i c h a n g 4 4 3 0 0 2 ，Hu b e i ， C h i n a ) Abs t r a c t：I n a c c o r d an c e wi t h a c o nc r e t e d a m u n de r c o ns t r uc t i on i n t he S o u t h we s t Ch i n a， t h e s t r e s s s t r a i n s t a t e o f t h e c o n c r e t e s u r f a c e d u ri n g t h e l o w- t e mp e r a t u r e s e a s o n i s mo n i t o r e d t h r o u g h t h e mu l t i -d i r e c t i o n a l s t r a i n g a u g e a r r a y s a n d t h e n o n - s t r e s s me t e r s e mb e d d e d i n t h e s u r f a c e o f t h e c o n c r e t e p l a c i n g a r e a F i r s t l y，a s t a t i s t i c a l mo d e l i s e s t a b l i s h e d w i t h t h e me a s u r e d V alu e s f r o m t h e n o n - s t r e s s me t e r s f o r i n v e r t i n g t h e r e l e v a n t t h e r ma l e x p a n s i o n c o e ffi c i e n t ， S O a s t o s e p a r a t e o u t the a u t o g e n o u s v o l u me d e f o rm a t i o n o f t h e c o n c r e t e S e c o n d l y，the a c t u a l s t r e s s i s o b t a i n e d i n a c c o r d a n c e w i t h t h e me a s u r e d v alu e s fr o m t h e n o n s t r e s s me t e r s b a s e d o n t h e a c t u a l l y me a s ur e d v alu e s f rom t h e s t r a i n g a u g e a rra y s Fi n a l l y， a fin i t e e l e me n t mo de l i s b u i l t up f o r t he f e e db a c k a n a l y s i s o n the t e mp e r a t u r e fi e l d a n d s t r e s s fi e l d a n d ， mo r e o v e r ，t h e s p l i t t i n g t e n s i l e s t r e n g t h s o f t h e c o n c r e t e s a mp l e s g o t d u rin g t h e c o n s t r u c t i o n a r e fi g u r e d o u t f o r j u d g i n g t h e c r a c k i n g r i s k T h e a n a l y s i s s h o w s t h a t t h o u g h t h e e f f e c t o f t h e t e m p e r a t u r e i n s u l a t i o n me a s u r e f o r t h e c o n c r e t e p l a c i n g a r e a d u rin g t h e l o w t e mp e r a t u r e s e a s o n i s b e t t e r wi t h l e s s c r a c k i n g ri s k ， t h e a g r e a t a t t e n t i o n o n t h e c r a c k i n g r i s k f r o m t h e c o l d s h o c k c a u s e d b y b o t h t h e n e w l y p l a c e d p r e c o o l e d c o n c r e t e o r t h e r e mo v i n g o f t h e i n s u l a t i o n c o v e r s a r e s t i l l n e c e s s a r y t o b e p a i d Ke y wo r d s ： c o n c r e t e p l a c i n g a r e a ；l o w t e mp e r a t u r e s e a s o n；s t r e s s s t r a i n mo n i t o rin g ；c r a c k i n g ris k 工程实践证实 ，混凝土坝的贯穿裂缝绝大多数是 由表面裂缝发展而成 ，而表面裂缝又多是 由长间歇加 上气温骤降时未达到足够的保温效果引起的。朱伯芳 院士针对寒潮期间降温引起的应力、混凝土表面 Wa te rRe s o u r c e s a n dHy d r o po we rEn g i n e e r i n g V o 1 4 4 No 6 收稿 日期 ：2 0 1 2 0 4 2 1 基金项 目：国家 自然科学基金 ( 5 1 0 7 9 0 7 9 ) 。 作者简介：瞿立新 ( 1 9 8 4 一 ) ，男 ，博士研究 生。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 瞿立新， 等低温季节混凝土浇筑仓表面应力应变监测试验及反馈分析 等效表面放热系数及保温层厚度的计算方法进行了详 细论述 ，同时指出全面温控 、长期保温可有效防止表 面裂缝出现。张子 明 则进一步论证适 当保温是抵 御寒潮的有效途径，并通过研究气温骤降引起混凝土 温度应力的计算方法 ，给出气温骤降引起温度变化规 律及温度应力情况。其实在低温季节表面保温选择合 理保温力度，优化保温效果才是温控防裂的关键 ，而 非保温强度越 大越好 J ，那 么在低温季节 浇筑仓 表 面的真实应力应变状态如何 、开裂风险大小 ，这些问 题为工程单位所关注 。针对高温季节低温混凝土入仓 对下层混凝土冷击作用 ，周宜红等 已从 现场温度 监测结合反馈分析做 了详细论述 ，但低温季节 ，新浇 筑混凝土对下层混凝土的应力应变影响如何 ，这些问 题同样也为工程单位所关注，但至今尚未见该类试验 的报道。为此 ，本文结合西南某在建特高拱坝，在典 型浇筑仓表面埋设 4向两两正交的平面应变计组并辅 助无应力计 ，对低温季节浇筑仓表面应力应变状态及 新浇筑混凝土对下层混凝土应力应变影响进行试验研 究，针对监测及计算应力并不能直观判断混凝土开裂 情况 ，采用开裂风险进行判断 ，并统计该大坝混凝土 试件块 ( 2 0 0 92 0 1 2年) 劈拉强度值 ，计算 出抗裂安 全系数下的容许拉应力 ，作为开裂风险判断的依据。 1 基本原理 1 1 应变计组实测值转换为实际应力原理 采用变形法将应变计组实测值转换为实际应力的 相关原理在文献 57 已有详细介绍 ，当进行混凝 土浇筑仓表面应力应变状态监测时，对于浇筑仓中间 区域 ，可以近似认为处于平面应力状态 ，为此在浇筑 仓中间区域表面布置 4向平面应变计组 和无应力计 ， 实测应变转化为实际应力的计算公式为 r ， = E ( ， 一 。 ) Q 一 ( r ) 一 n 1 1 + c ( ， T i ) ( 1 ) 式中，E ( 一T ， r ) 为以 下 为加荷龄期 ，单位应力 持续作用到 T 的总变形的倒数 ，即 T 时刻的有效弹 性模 量 E ( 孑 ，丁 )： E( r ) 1 +c ( r ， 7 _ ) E( ) ( T ) 为扣除 自由体积变形 ( 温度变形和 自生体积变 形 ) 的应变 ； q 为平面应力问题的泊松 比矩阵。 在 T 时刻的混凝土实际应力为 n一1 = A o - + A o - =A o - =0 i =0 1 2开裂风险判断 ( 2 ) 大体积混凝土开裂通常是针对拉应力而言 ，文献 8 中提出了一套采用开裂风险系数 叼控制早期混凝 土裂缝的专家系统 ，从而量化判断裂缝出现与否 ，国 内大坝温控计算中也常用此评价开裂风险，即 ： ( 3 ) 7 j ) 式中，7 7 为开裂风险系数 ； r为龄期 ； ( ) 为 r时 刻对应混凝土拉应力； ( ) 为 r时刻对应混凝土抗 拉强度或容许拉应力 。 针对由开裂风险系数如何给定评价范围问题 ，文 献 8 9 通过多组混凝土配合 比试验统计其平均值 给出评判标准如表 1所列 ，本试验仍采用 该评价标 准 。 表 1 开裂风 险评价标准 l 评语 开裂风险较小 开裂风险较大 开裂l临界值 开裂 2 混凝土浇筑仓表面应力应变监测 西南某在建水电站大坝为特高双曲拱坝，最大坝 高 2 8 5 5 IT I ，大坝分为 3 1个浇筑坝段 ，坝身布设 7 个表孔 ，8个深孔 ，受力条件较为复杂，为达到温控 防裂的目的 ，在混凝土浇筑仓埋设常规温度计 ，并在 4个典型坝段埋设分布式光纤进行最 高温度监测T 作 。由于该拱坝规模巨大 ，从提高混凝土抗裂安全性 出发 ，对施工期温控提出了更为严格的要求。混凝土 大坝高位浇筑块 浇筑仓的顶面 、上游表面 、下游 表 面、左右横缝侧面共 5个临空面 ，根据不 同部位重要 程度及施工方便程度进行分区保温，该试验在浇筑仓 顶面进行 ，对应保温材料为 5 c m聚乙烯保温被 ( 简称 保温被 ) 。试验仓混凝土强度为 C。 舳 3 5 ，其配合 比如 表 2所列，根据试验室试验数据拟合弹性模量 、徐变 度公式 为 E( )= 4 2 5 ( 1 一e 加 ) C( t ， )=( 0 1 5 9 5 0 2+5 6 6 0 8 8 2 I 。 。 )X 1 一 e 一 。 ( 一 1 +( 1 6 1 6 9 6 8+ 4 8 5 0 2 4 1 丁 一 。 o 7 0 7 ) 1一e一 。 。 l 2 ( f 一 表 2混凝土配合 比 胶材用量 k g n l 。 强度 水胶 砂率 用水量 粉煤灰 等级 级配 粉煤 胶材 掺量 比 水泥 k g m 灰 总量 Cl8 0 3 5 四 0 4 51 2 4 l 1 8 61 l 8 2 8 2 3 5 文献 2 经验公式确定抗 裂安全系数为 1 6 7 7 。 统计 2 0 1 12 0 1 2年期间大坝 C 1 8 o 3 5混凝土浇筑仓现 水利水电技术第4 4卷2 0 1 3年第6期 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 场试件块 7 d 、2 8 d 、9 0 d 、1 8 0 d劈拉强度值 ，基于 劈拉强度 、抗裂安全系数的容许拉应力见表 3 。 表 3容许拉应力 龄期 d 平均劈拉强度 MP a 容许拉应力( K 2=1 6 7 7 ) MP a 7 1 5 7 0 9 3 6 2 8 2 3 3 1 3 8 7 9 0 3 41 2 0 3 5 1 8 O 3 6 2 1 5 2 1试验 方案 2 1 1 埋设 方案 在典型坝段典型浇筑仓( 高程 5 1 5 5 1 8 lq f i ) 表面 埋设平面 4向应变计组如图 1 所示 ，为扣除应变计组 监测结果中混凝土的非应力应变 ，应变计组附近辅助 1 支无应力计。应变计组和无应力计均埋设在距典型 浇筑仓表面为 1 5 c m处 ，对应 高程为 5 1 7 8 5 i n 。监 测周期在应变计组安装埋设完成起为 1 次 2 h ，混凝 土终凝后改为 1次 4 h ，上层新混凝土覆盖完成 7 d 后再改为 1次 1 d 。相邻无应力计 的观测周期与应变 计组相 同。 4 5 S 4 。 一 = = = (一 、 i z 一 图 1 平面 4向应变计组示意 2 1 2基 准 时刻选取 应变计埋设后 ，正确获取应变的基准时刻也是观 测工作重要环节_ 5 J 。基准时刻 的选 取是否得 当，直 接影响资料分析成果的准确性 ，因此不可随意确定 。 大坝混凝土内的应变计基准时刻一般在埋设完成 2 4 h 左右 ，混凝土具有足够的强度才能带动应变计变形 ， 同样为了获得更好的应变测值 ，可绘制 电阻比和温度 历程线 ，当电阻比和温度呈现比较规律的相反关系的 时刻认为是基准时刻。该试验基准时刻取浇筑完成后 1 03 d。 2 1 3应 变测值误 差检 验 混凝土内一点的应变状态必须符合点应变平衡原 理 ，对于平 面4向应变计组观测资料可以利用第一 水利水电技术第 4 4卷2 0 1 3年第6期 瞿立新， 等低温季节混凝土浇筑仓表面应力应变监测试验及反馈分析 应变不变量原理或点应变平衡原理进行误差检验 ，如 图 1所示 ，4支应变计两两垂直则有 1+ 3： 2+s 4 ( 4) 由于应变测值中存在误差，因此存在不平衡值 ( 1 + 3 )一( 2 + 4 )= 1 ( 5 ) 将应变不平衡量 按 1 4分配给各向应变计为 1 = 3 =一A 1 4 ， 2 = 4 =一 1 4 ( 6 ) 即有 1= l一1 4， 3= 3一Al 4 ，1、 2= 2+1 4， 4= 4+1 4 本文按式 ( 7 ) 对本次试验 4向应变计组实测值进 行误差修正处理。 2 2无应力计试验成果及分析 无应力计实测值如图 2所示。根据典型浇筑仓无 应力计实测值 ，文献 1 0 建立 了无应力计测值统计 模型 0( t )=一9 0 2 7+ 5 4 5 T+8 8 5 7 ( e 一 。 ”一 e 一 。 )+4 3 3 4 5( e 一 。 ( 一e 一 。 )一 3 7 6 8 6 ( e 。 。 ( ”一eI n 。 。 ) ( 8) 式 中， 为无应力 计温度 。拟合系数 5 4 5即为反演 得热膨胀 系数 5 4 5 X 1 0 ，拟 合复相关 系数 为 0 9 4 ，拟合值与分离 自生体积变形分量对 比见图 3 。 里 、 趟 2 图 2无应 力计 实测值 图 3 无应力计拟合值与分离 自生体积变形 由上述分析可知 ：无应力计应变基本随其温度变 化，且温升应变膨胀，温降应变收缩。实测结果符合 无应力计一般规律 ，说明无应力计测值可信。无应力 5 9 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 瞿立新， 等低温季节混凝土浇筑仓表面应力应变监测试验及反馈分析 计测值拟合复相关系数为 0 9 4 ，其 中基 于无 应力计 统计模型反演得热膨胀系数为 5 4 51 0一o C，分 离出的 自生体积变形 先略有膨 胀 ，然后呈 现收缩 ， 但 自生体积变形稳定 时间较长 ，监测了近 5 0 d ，尚 未出现稳定 的趋势 ，在第 4 7 d时 ，自生体积变形为 一 311 0 。 2 3浇筑仓表面应力应变监测成果与分析 根据应变计组实测应变 ，按不平衡量进行了应变 误差修正。为节约篇 幅，此处仅给出应变计 s 1实测 值 ，实测温度与应变值见图 4 。根据弹性模量 、徐变 度拟合公式及无应 力计测值计算典 型浇筑仓表 面应 力 ，实际应力过程线如图 5所示，作为对 比图5中给 出了应变计组平均温度过程线 。典型浇筑仓表面埋设 仪器位置所在 Y平 面的 o r 、 为主要评价 内容 ， 同时为较好地判断浇筑仓表面应力状态 ，统计出该仓 典型时刻对应龄期及应力如表 4所列。 旦 图 4应变计 S 1实测值 图5浇筑仓表面应 力与温度过程线 表 4 典型时刻应力 赠 龄期 O r y 平均温度 典 型时间 d MP a MP a 仓面覆盖保 温被 1 6 一O O 8 0 1 5 1 6 3 8 保温期间平均温度最高时刻 4 5 8 一O 2 1 一 O 2 1 1 8 8 8 揭开保温被时刻 1 4 0 2 4 0 4 2 1 6 1 5 新浇筑混凝 土开始覆盖时刻 1 4 7 O 2 7 一O O 9 1 4 6 9 最大拉应力时刻 1 5 3 6 O 5 7 0 5 2 1 4 3 9 新混凝土覆盖后最高温度时刻 2 9 3 0 5 4 一O 9 6 2 2 4 4 注 ： 为轴 向，Y为顺河 向；拉应力为正，压应力为负。 由监测数据可知 ： 6 0 第一 ，从应力应变的基准时刻起 的整个监测过程 可看到 ，浇筑仓表面温度与应力呈明显负相关性 。浇 筑仓表面覆盖保温被后出现短期温升阶段 ，尽管此时 混凝土存在一定的内外温差 ，但由于早龄期混凝土弹 性模量较小 ，因此该阶段应力较小 ；而降温阶段混凝 土已经凝结硬化 ，大幅温降的出现 ，会使表面混凝土 收缩过大而产生拉应力 ，相应此时开裂风险也较大。 第二 ，典型浇筑仓在覆盖保 温被后 ，浇筑仓表 面温度逐步 回升 ，且随温度 的升高 ，压应力也逐渐 增大 ；应 变计 组平 均温 度达 到保 温期 问最 高温 度 1 8 8时 ， 、 均为 一 0 2 1 MP a 。从覆盖保温被 后应力变化趋势看出，应力 日变幅较小 ，可见 5 e m保 温被抵消昼夜温差等短周期温降带来的荷载应力效果 显著 ，因此在昼夜温差较大的季节更应做好表面保温。 第三 ，由表 4可见 ，揭开保温被 时刻 至下仓新 混凝土开仓 ，受外界气温影响 ，浇筑仓表面温度持 续下降 ，平均温度降幅为 1 4 6 ，而 o r 应力也 由 压应力 一0 2 4 M P a变 为拉 应力 0 2 7 MP a 。由于新 浇筑混凝土人仓温度为 9 9 o C，从而对典型浇筑仓表 面存在冷击作用，o r 直接从压应力突变到0 5 2 M P a ， 同时此刻 也 出现整个 监测期 间的最大拉 应力 为 0 5 7 M P a 。因此低温季节 ，揭开保温被时段 ，以及新 混凝土覆盖阶段对下层浇筑仓表面应力影响均较为显 著 。 3 反馈分析及开裂风险判断 尽管在应力应变监测过程中获取了应力值 ，但为 更好地了解最大拉应力时刻应力沿深度分布情况，有 必要进行反馈分析。为便于分析 ，取 3仓作为分析对 象 ，每仓厚 3 m分 6层浇筑，典型浇筑仓位于中间位 置，计算涉及环境气温 、浇筑信息 、间歇期 、通水冷 却信息等按工程实 际模拟 ；浇筑仓表 面保温材料 为 5 c m 厚聚 乙烯保 温被。首先进行 温度场仿真分析 ， 然后进行徐变应力场仿真分析 ，计算过程 中混凝 土热学参数取值为密度 2 6 6 3 k g m ，水化热温升公 ， 一 式 ，导热系数 1 8 4 9 k J ( r n d ) ，比 二 叶 J十丁 热0 8 6 k J ( k g ) ，等效表面放热系数需根据温度 实测数据反演 ；力学参数中弹性模量 、徐变度均与实 测应变计算应力时相同，热膨胀系数采用无应力计反 演值 ，三维计算有限元网格如图 6所示 。 根据实测数据反演等效表面放热系数 ，而热学参 数反演具体理论在文献 1 2 中有详述 ，本文不再赘 述 ，反演获得等效表面放热系数为 2 1 5 k J ( 1 T I d 水利水电技术第4 4卷2 0 1 3年第6期 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 图 6三维计算 网格模 型 ) 。根据反演等效表面放热系数保温状态下应力计 算，埋设应变计位置计算应力与监测值对比具体见图 7 ，最大拉应力时刻发生在龄期 1 5 d ，该时刻距表 面 不 同深度应力分布列于表 4 ，根据前述 给出的不 同龄 期下混凝土基于劈拉强度 的容许拉应力 ，1 5 d龄期 的容许拉应力为 1 1 0 8 MP a ，计算其开裂风险见表 5 。 由于顺河向与轴向计算应力相差不大 ，分析 中仅给出 最大拉应力时刻最大 主应力 随深 度的变化及开裂风 险 图 7保温状态下应力计算值与监测值对 比 表 5 最大 应力时刻应力及开裂风险 距表面深度 m 最大 主应力 MP a 开裂风险 O 0 5 9 0 0 5 3 2 0 1 5 O 5 4 4 0 4 91 O 3 0 44 7 0 4 0 3 0 4 5 0 3 4 5 0 3 l 1 O 6 5 0 2 4 6 0 2 2 2 O 8 0 1 5 3 O 1 3 8 1 0 0 07 0 0 0 6 3 1 2 0 【 x 】2 1 4 0 0 3 9 对比分析可知 ： 第一 ，由应变计组实测应 变转换计算得 到的实 际应力和有限元仿 真计算应力过程线吻合较好 ，这 说 明本 文反演 的热膨胀 系数及分离 的 自生体积变形 水利水电技术第 4 4卷2 0 1 3年第6期 瞿立新， 等低温季节混凝土浇筑仓表面应力应变监测试验及反馈分析 是 口 】 靠 的 。 第二 ，仿真计算结果表 明，典型 浇筑仓间歇期 间开裂风险最大发生在揭开保温被及新混凝土覆盖 过程 ，对 比表 5最 大开裂 风险 为 0 5 3 2，小 于 0 7 属开裂风险较小范围。尽管此 时混凝土表 面应力仅 为 0 5 9 MP a ，并不算大 ，但早龄期混凝土容许拉应 力 同样也不高 ，造成 开裂 风险相对较大 ，因此混凝 土表 面保温效果及揭开保 温时的冷击现象需要 高度 重视 ，同时也可说 明单独应力计算值并不能说 明开 裂 问题。 第三 ，最大拉应力 、开裂风险发生在揭开保温被 至新浇筑混凝土覆盖过程 中，这 与实 际监测结论 一 致 ，对 比表 5可见 ，拉应力沿深度方向逐渐减小 ，在 距表面 1 I n处已基本无拉应力存在，由此可知揭开保 温被及新浇筑混凝土覆盖过程对下层混凝土影响深度 约为 1 m范 围，且最大开裂风险出现在混凝土表面位 置 。 第 四，下层混凝土应力在揭开保温被至新混凝土 覆盖过程由压应力状态突变为拉应力状态 ，且突变值 达到 0 5 9 MP a ，然而覆盖保温被期 间基本无拉应力 ， 也可说明低温季节保温并非力度越大越好 ，力度越大 揭开保温时温降会越明显 ，该结论与文献 3 观点一 致 。 4 结语 ( 1 ) 结合西南某建设 中的混凝土坝工程，通过在 混凝土浇筑 仓表面埋设 4向平面应变计组及无应力 计 ，进行了低 温季节混凝 土表面应 力应变状态 的监 测。试验结果表 明，5 e m聚苯乙烯保温被对混凝土 表面能形成有效保护 ，最大拉应力发生在揭开保温被 以及新混凝土覆盖阶段 ，其值为 0 5 7 M P a 。 ( 2 ) 低温季节混凝土浇筑仓温度场和应力场反馈 分析表明，浇筑仓间歇期间开裂风险最大发生在揭开 保温 被 及 新 混 凝 土 覆 盖 阶 段 ，最 大 开 裂 风 险 为 0 5 3 2 ，发生在浇筑仓表面，开裂风险随距 离表 面深 度增加逐渐减小 ，距表面 1 m范围内处 于压应力状 态 。 ( 3 ) 虽然从应变监测及反馈分析表明 ，该低温季 节浇筑仓开裂风险不大 ，但考虑到早龄期混凝土容许 拉应力不高，如果揭开保温被时，突遇气温骤降，以 及新浇筑低温混凝土的冷击现象等 ，将大大增加浇筑 仓开裂风险 ，这需要结合天气预报进行施 工流程优 化。从应变监测来看，保温被并非越厚越好，也非保 ( 下转第 6 4页) 6 1 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 颜再荣 ， 等聚脲材料 在高坝建设及除险加固中的应 用 ( 6 ) 成膜效率高。聚脲材料固化迅速 ，可 以喷涂 一 次 即可形成达到设计要求的厚度 。 4 聚脲材料在大坝建设工程中的应用 4 1 锦屏一级水电站防渗工程 锦屏一级水电站为混凝土双曲拱坝，坝高 3 0 5 IT I ， 为世界同类坝型中的第一高坝 。为提高大 坝工程运 行 的安全性和耐久性 ，中国水电顾问集 团成都勘测 设计研究 院设计了拱坝上游面裂缝和拱坝横缝喷涂 聚脲 的防渗保护方案。喷涂聚脲防渗处理包括上游 坝面裂缝两侧各 2 0 I n 、裂缝端头 4 0 I n以及 上游 坝面 1 6 8 0 m高程 以下 的横缝两侧各 1 5 1T I 内的范 围 。 4 2盖下坝水电站防渗工程 由重庆云能发电有 限公 司建设 的重 庆云 阳盖下 坝水 电站工程位于重庆市云 阳县和奉节县境 内的长 江一级支流长滩河 中上游河段 ，是 目前全世界最薄 的双曲薄拱坝 。该坝岸坡周边岩石及拱坝上游坝面 设计 为喷涂聚脲柔性 防渗涂层 ，设计厚 度为 1 5 4 0 mm 。 4 3 奉化横山水库坝面防渗工程 横 山水库位于浙江奉化江 支流县江上 ，始建 于 1 9 5 8年 ，建成于 1 9 6 6年 ，于 1 9 8 7年扩建加高 ，是 奉化市第一座大型水利工程 。随着运行年久 ，部 分 工程不 同程 度 地产 生 了裂缝 、渗漏 现 象 ，许多 设 施 也已锈 蚀 、老化 严 重 ，直 接 影 响 了工 程 安 全 。 经讨论决 定对 坝体 进行 裂缝 灌浆修 补 ，迎 水 面板 采用 2 mm喷涂聚脲抗冲磨材料进行整体防护处理 ， 施工面积 1 5 0 0 0 I T I 。喷涂聚脲 防渗工程解决 了混凝 土面板坝腐蚀老化问题 ，提高了防渗性 能并美化 了 库 区环 境 。 4 4义乌枫坑水库坝底防渗加固工程 义乌市枫坑水库位于浙江省义乌市南部 ，距义乌 城区 2 5 k m，集雨面积 2 4 k m 。义乌市枫坑水库除险 加固工程 拦河 坝 为混凝 土 面板 堆石 坝，坝 轴线 长 2 9 7 7 0 m，面板最 大 高度为 6 4 4 2 1T i ，最 大斜 长为 1 0 5 6 6 m。聚脲防渗体系被设计在坝底强受力区，有 效防止混凝土坝体裂缝扩大 ，防止高压水劈裂 的产 牛 5 结语 聚脲材料在很多水利枢纽工程中的成功应用表明 此材料具有优于其他材料的防渗性能 ，在水利工程的 除险加 固中起到了很好 的效果 ，具有很高 的应 用价 值 ，值得大范围推广。 ( 责任编辑郭利娜 ) ( 上接 第6 1页) 温强度越大越好 ，保温强度越大，虽然在保温期间效 果好 ，但在揭开保温被时，环境气温对浇筑仓的应力 影 响越 大 。 参考文献 ： 1 朱伯芳 混凝土坝理论与技术新进展 M 北京 ：中国水 利水 电出版社 ，2 0 0 9 2 张子明，王嘉航，姜冬菊 ，等 气温骤降时大体积混凝土的温度 应力计算 J 河海大学学报(自然科学版) ，2 O O 3 ，3 1 ( 1 ) ：I 一 1 5 3 郭磊 ，韩永林 ，黄养连 ，等 混凝土表面保温与水管冷却的温 控效果研究 J 人 民长江 ，2 0 1 1 ，4 2 ( 1 1 ) ：2 7 - 3 1 4 周宜红 ，周建兵，黄耀英 ，等 基于分布式光纤 的混凝土低温 人仓监测试验及分析 J 水力发 电，2 0 1 2 ，3 8 ( 2 ) ：2 5 2 7 5 储海 宁 混 凝土坝 内部 观测技 术 M 北京 ：水 利 电力 出版 社 1 9 8 9 吴 中如 水工建筑物安全监控理论及其应用 M 北京 ：高等 教育 出版社 ，2 0 0 3 黄耀英 ，郑宏 ，周宜红 ，等 基于小概率事件法估计大 坝混凝 土实际抗拉强度 J 武汉理 大学学报 ，2 0 1 2 ，3 4 ( 3 ) ：8 6 9 0 O l a K j e l l ma n ，J a n O l o f s s o n 3 D s t r u c t u r a l a n a y l y s i s o f c r a c k ri s k i n h a r d e n i n g c o n c r e t e s t r u c t u r e sR I P A C S r e p o r t B E 9 6 3 8 4 3， 2 0 01：5 3 - 2 张涛 混凝土早龄期开裂敏感性影 响因素研究 D 北 京 ：清 华大学 ，2 0 0 6 唐腾飞 ，黄耀英 ，周宜红 ，等 基 于混凝土无应 力计测值统订 模 型反演热膨胀系数 J 水力发 电，2 0 1 2 ，3 8 ( 1 0 ) ：3 3 3 5 朱伯芳 大体积混凝土温度应力与温度控制 M 北京 ：中 国 电力出版社 ，1 9 9 9 江凯 ，黄耀英 ，周宜红，等 基于光纤测温的大体积混凝土热 学参数反演分析 J 人 民长江 ，2 0 1 2，4 3 ( 2 ) ：5 0 - 5 3 ( 责任编辑陈小敏 ) 保护海 氅罄 ： 壤势滴 鳓睫豢 命 水利水电技术第4 4卷2 0 1 3年第 6期 1 O 1 2 _ _ 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m