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針對服役期水工混凝土在“早期控溫、后期保溫”措施下溫度不可控的現(xiàn)狀。為減小表層混凝土內(nèi)外溫差，預防溫度裂縫的發(fā)生，提出了對服役期水工混凝土進行主動控溫的方法，考慮到調(diào)控過程中涉及的溫濕耦合問題，以溫濕應變最小原則為衡量標準，就控溫系統(tǒng)中的控溫管道埋設深度、間距以及調(diào)控溫度等進行了研究。研究結(jié)果表明主動控溫能夠有效減小環(huán)境溫度驟降帶來的不利應變，同時調(diào)溫管道埋設深度與間距在0.3m左右，調(diào)控溫度在最大溫度降幅36.5%時，調(diào)控過程中的溫濕應變最小，控溫效果最佳。

為了定性、定量研究鋼筋對混凝土結(jié)構整體導熱性的影響,采用復合形法并結(jié)合有限元數(shù)值模擬分析了配筋率及鋼筋布設方式對混凝土導熱性的影響規(guī)律,進而基于Weiner-bound模型,引入?yún)?shù)μ1、μ2作為表征上下限數(shù)值對鋼筋混凝土有效導熱系數(shù)的權重,發(fā)展了一種考慮不同方向配筋率影響的混凝土導熱系數(shù)模型。研究表明:鋼筋混凝土的導熱性隨著配筋率的增大而增大,鋼筋的布設方式對混凝土導熱性的影響同樣明顯。當豎向鋼筋的配筋率從0%增長到8.038 4%時,豎向?qū)嵯禂?shù)λz最大增幅為64.52%,而平面正交方向的導熱系數(shù)增幅僅為15.34%,這說明在相同配筋率的條件下,平行于熱流傳導主向布置的鋼筋對于結(jié)構整體的導熱性提升較大,而垂直于熱流傳導主向布置的鋼筋對于結(jié)構導熱性提升相對較小。不同方向布置的鋼筋對于導熱張量主元的影響程度不一,使得鋼筋混凝土的導熱性呈現(xiàn)出各向異性。將鋼筋混凝土模型實測數(shù)據(jù)與模型預測值相對比,兩者數(shù)據(jù)偏差基本在±10%以內(nèi),模型適應性強,可用于考慮不同方向配筋率的鋼筋混凝土導熱系數(shù)預測。

提出了一種大體積混凝土溫度智能補償方法,并通過室內(nèi)試驗驗證了該方法用于大體積混凝土溫度智能調(diào)控的可行性.該方法是在混凝土靠近其豎向邊界部分埋設與溫度補償設備相連接的豎向溫度補償管道,通過溫度補償設備調(diào)節(jié)溫度補償管道內(nèi)水溫以對混凝土內(nèi)部溫度進行升溫或降溫調(diào)控.該方法可以在有效降低施工期及運行期大體積混凝土內(nèi)外溫度梯度,達到降低混凝土表面溫度應力,防止混凝土表面裂縫的目的.結(jié)果表明:在溫度補償系統(tǒng)的調(diào)節(jié)下,大體積混凝土對溫度補償管道內(nèi)水溫變化反應迅速,混凝土內(nèi)部溫度變化趨勢與調(diào)節(jié)水溫度的升降變化一致,在同等條件下,表面覆蓋有聚氨酯保溫層的大體積混凝土試件受環(huán)境溫度影響更小,內(nèi)部溫度調(diào)控效果明顯.試驗研究結(jié)論說明該方法能夠有效控制大體積混凝土內(nèi)外溫度梯度,有效防止大體積混凝土表面裂縫的產(chǎn)生.

溫度變化可引起結(jié)構內(nèi)力的變化，導致混凝土裂縫；對結(jié)構引起的應力重新分布，隨著溫度而變化。溫度變化引起的應力甚至超過其它荷載應力，尤其是在結(jié)構溫度急劇變化時，將產(chǎn)生很大的拉應力，而導致混凝土的開裂破壞。因此通過數(shù)值模擬計算對大壩面板混凝土進行抗裂分析，依據(jù)面板混凝土的澆筑進度計劃用方程有限元格式，選擇格式中權函數(shù)及解的穩(wěn)定性進行溫度應力數(shù)值計算，得到不同時段不同工況下面板混凝土的溫度場與溫度應力值，從而得到降低混凝土面板開裂風險的措施。

本書闡述了混凝土保溫保濕理論，通過對大體積混凝土溫濕耦合理論的實驗研究。提出了混凝土保溫保濕的新方法、新材料和施工工藝，并結(jié)合仿真計算和模型分析，論證了聚氨酯保溫保濕材料的性能特點，通過工程實例，完善和創(chuàng)新了混凝土保溫保濕新技術。

碾壓混凝土壩表面防護是防止表面裂縫的重要措施，通過現(xiàn)場試驗和計算分析，為工程提出合理的保溫保濕方案提供了依據(jù)，進而研究了噴涂聚氨酯的碾壓混凝土壩的施工仿真，并和實測結(jié)果進行了對比，研究表明：在大壩表面噴涂聚氨酯泡沫材料具有良好的保溫保濕效果，施工仿真分析和實測結(jié)果吻合良好。

水工混凝土裂縫不僅會影響工程結(jié)構的外觀與正常運行，還可能影響工程安全及耐久性，縮短工程的壽命。本文通過理論與實證研究，結(jié)合水工大體積混凝土的濕熱傳導特性研究，通過工程實踐中的反復試驗與研究，提出了水工混凝土表面噴涂聚氨酯泡沫保溫保濕有效防止早期裂縫的混凝土防裂設計新思路。研究表明：在大壩表面噴涂聚氨酯泡沫材料不僅具有良好的保溫保濕效果，而且能使噴涂的聚氨酯泡沫材料與大壩混凝土達到“無縫貼接”狀態(tài)，達到永久保溫保濕效果，有效地防止了大壩混凝土的裂縫。

選用合適的保溫保濕材料以及實施方案，可以有效地減少混凝土裂縫的發(fā)生，提高大壩工程質(zhì)量，本文對比分析了幾種常用的保溫保濕材料的特點；并在一處自然環(huán)境條件相近的壩址，進行了不同材料的現(xiàn)場保溫保濕試驗，通過試驗選定聚氨酯保溫保濕材料；以此為基礎進行新疆山口水電站不同厚度保溫保濕材料條件下的壩體溫度，應力有限元計算，結(jié)果表明，當保溫層厚度較小時，增加保溫層厚度可以使保溫效果顯著提高，但是當厚度大于一定值后，保溫效果上升不明顯，從而為工程選定噴涂5cm厚度聚氨酯的保溫保濕方案提供了依據(jù)。

新疆石門子水庫工程是建在高寒強震弱基上的100m以上的碾壓砼薄拱壩，壩址日平均溫差18℃。年平均氣溫4.1℃。為減緩砼溫度梯度，防止過高的溫度應力，防止施工期嚴冬季節(jié)發(fā)生溫降裂縫，壩體表面噴涂聚氨酯保溫材料。