【正文】 2． 3 裂縫的成因 許多學者和工程技術人員結合實際工程對裂縫的成因作了很多工作，得到了一些研究成果 ， 下面簡單總結幾種典型裂縫的成因。其中：① 早期裂縫一般出現(xiàn)在一個月內(nèi)，為混凝土尚未達到設計強度時形成的裂縫； ② 中期裂縫形成在六個月內(nèi)，為混凝土達到設計強度后，由于設計因素或施工原因造成的荷載對水工混凝土結構裂縫成因的影響研究裂縫； ③ 后期裂縫是其后 1 年～ 2 年或更長時間形成的裂縫，主要是由于 外界因素，如突發(fā)情況或自然界侵蝕造成的裂縫。 (3)按裂縫的活動性質分為死縫、準穩(wěn)定裂縫和不穩(wěn)定裂縫等。 (1)按裂縫的特性 (縫寬、縫長、縫深 )分為表面裂縫、淺層裂縫、深層裂縫及貫穿裂縫等。 設計方面的原因：變形縫尺寸設計不合理，密封止水材料的長期允許伸縮率不能滿足變形縫變形要求等。 3 第二章 滲漏成因分析 滲漏現(xiàn)象出現(xiàn)后，首先我們要進行滲漏成因分析，實際上就是分析混凝土結構中存在的貫通缺損的成因，包括變 形縫和裂縫的滲漏成因分析。⑶混凝土中 Ca( OH)2的溶出量，采用化學滴定法，滴定液為濃度 的鹽酸，指示劑為酚酞酒精溶液。此后又與關英俊教授和徐文雨碩士盒子，進行了大壩混凝土滲漏的研究，并在 1990 年國際混凝土滲漏破壞機理的專門研究都較少，而且試驗采用的方法大都是浸析法和滲林法（即用水泥凈漿和砂漿小試塊，在水中浸泡或無壓水滲淋），與水工混凝土在壓力作用下產(chǎn)生的滲漏和內(nèi)部溶蝕 的實際情況差距較大。美國墾務局從 20 世紀 40 年代開始，也進行過大壩混凝土滲漏的研究，初 2 步探討了混凝土溶蝕對抗壓強度的影響，一級養(yǎng)護齡期等因素對滲漏的影響。貝科夫 1926 年發(fā)表的論文中指出，“任何以波特蘭水泥制的混凝土建筑物，都必然經(jīng)受實惠的浸析作用，并在一定期限內(nèi)喪失全部膠凝性而遭受破壞”。本論文將針對水工混凝土結構運行期的 滲漏 問題，對 滲漏 產(chǎn)生的原因進行深入的研究，結合統(tǒng)計資料和實測資料，研究了 裂縫，變形縫 對水工混凝土 滲漏 的影響，得出了 處理措施 。為解決壩體和壩基的滲漏達 118t。據(jù) 20 世紀 80 年代中期的全國水工混凝土耐久性及病害調(diào)查表明、滲漏是水工混凝土建筑物因耐久性不良而出現(xiàn)的主要病害之一。 在調(diào)查的 32 座大壩中，每座大壩均存在不同程度的滲漏。豐滿大壩地處嚴寒地區(qū)（吉林省），由于壩體大量滲漏又引起了大壩混凝土的嚴重凍融剝蝕破壞和凍脹破壞。運行管理中可以采取相應措施，避免不利荷載組合，從而可以減少 滲漏 的產(chǎn)生和發(fā)展，降低 滲漏 的危害程度，從而使工程在保證安全的前提下，充分發(fā)揮其工程效益。斯科雷尼科夫 1933 年曾形象的把混凝土的溶蝕破壞稱為“白死病”，這是由于滲漏使混凝土中 Ca(oH)2產(chǎn)生了溶出，并與空氣中的 CO2反應生成白色的 CaCO3結晶。以后美國的一些學者也曾進行過大壩裂縫滲水處混凝土芯樣的破壞情況的研究。而國外早期的研究，限于當時的試驗手段，更沒能進行滲漏溶蝕對混凝土微孔結構、水化 產(chǎn)物成分和微觀形態(tài)的研究。通過滴定計算出混凝土中 Ca( OH)2的溶出量（以 CaO）計）。 2. 1 變形縫滲漏成因分析 變形縫是身伸縮縫、沉降縫和抗震縫的總稱。施工原因 : 止水帶位置偏離、止水帶周圍砼有蜂窩孔洞、止水帶焊接不 嚴密、密封材料嵌填質量差和砼面脫離等。其中： ① 表面裂縫主要指混凝土表面的龜裂： ② 淺層裂縫指開裂深度較淺的裂縫； ③ 深層裂縫是指由混凝土內(nèi)部延伸至部分結構面的裂縫，這種裂縫一般要影響結構 的安全； ④ 貫穿裂縫則指延伸至整個結構面，將結構分離，嚴重影響和破壞結構的整體性和防滲性能的裂縫。其中： ① 死縫的寬度和長度已經(jīng)穩(wěn)定，不再發(fā)展； ② 準穩(wěn)定裂縫寬度隨季節(jié)或某因素呈周期性變化，長度變化緩慢或不變 ，這種運動屬于穩(wěn)定的運動； ③ 不穩(wěn)定裂縫的寬度和長度隨外界因素的變化而發(fā)展。 (6)混凝上裂縫按其成因可分為沉降裂縫、塑性裂縫、溫度裂縫、應力裂縫等。 2． 3． 1荷載原因 2． 3． 1． 1溫度荷載 溫度裂縫的產(chǎn)生主要由以下幾種原因引起： (1)溫控不當引起的裂縫溫控措施對混凝土溫度裂縫的產(chǎn)生影響非常大。 (2)基巖的約束裂縫混凝土在入倉溫度及其水化熱溫升的作用下，內(nèi)部溫升很大，當混凝土因外界溫降引起的收縮變形受到基巖的約束時，將會在混凝土內(nèi)部出現(xiàn)很大的拉應力而產(chǎn)生約束裂縫， 這種裂縫一般較深，將破壞結構的整體性，受混凝土的收縮程度、溫 差大小、溫度變化速度、地基對結構的約束作用等因素影響。根據(jù)有關調(diào)查資料顯 示，由外荷載的直接應力引起的結構裂縫約占裂縫總和的 20％ 。然而，正是由于鋼筋及構件節(jié)點的作用，使混凝土結構處于一種外部約束或內(nèi)部約束的作用中，從而使約束與變形這一對矛盾表現(xiàn)出來。荷載對水工混凝土結構裂縫成因的影響研究在變形裂縫中收縮裂縫占有 80％的比例，混凝土構件的收縮裂縫就是由于該構件受到與其相連接的其余構件的約束，使其不能在某一個或多個自由度方向上自由收縮，從而使該構件內(nèi)部產(chǎn)生收縮應力。 (2)混凝土構件的配筋率混凝土構件的配筋是混凝土自身的內(nèi)部約束，它對于防止混凝土開裂有著重要意義?；炷翗嫾信浣盥试酱髣t內(nèi)部約束越強，收縮越小，但配筋不能過大，過大的配筋會增加混凝土的拉應力。研究表明，每 100 克水泥漿體完全水化可蒸發(fā)水約 6ml。水泥用量增加又會導致干縮加大，可見，配制高強度等級混凝土宣采用高強度等級水泥，這對于防止混凝土開裂是有利的。這對于防止混凝土的開裂是不 利的。一般來說，用水量若增加 1％，混凝土干縮率增加 2％～ 3％。 C。在不同混凝土構件中，水泥的水化熱對混凝土裂縫的影響也是不同的，遇到超厚的大底板或大塊式基礎，水化熱對混凝土的收縮和開裂起主導作用，因此宜選用水化熱低的粉煤灰水泥或礦渣水泥，所以，在實際工程中應根據(jù)截面的厚度分別選用不同品種的水泥?；炷镣饧觿炷粮煽s性影響程度，宜通過試驗來獲得。但高性能混凝土需要很低的水膠比，首選的是需水量小的礦物摻合料。 (7)混凝土的砂率砂率對混凝土裂縫的影響主要是通過砂率在一定程度上影響混凝土的干縮變形和混凝土的工作性來體現(xiàn)的。導致混凝士均質陡下降，混凝土收縮增加。粗骨料的用量還影響混凝土的熱膨脹系數(shù)和彈性模量，混凝上的熱膨脹系數(shù)和彈性模量直接影響混凝土的抗裂性。熟料中這些過燒的成分結構致密，水化很慢，加之被熟料中其它成分所包裹，使得在水泥已經(jīng)硬化后才進行熟化： CaO+H20=Ca(o 目 2 MgO+H20=Mg(OH)2 這時體積膨脹 97％以上，從而引起不均勻體積膨脹，使混凝土開裂。二是混凝土中高的堿含量容易發(fā)生堿骨料反應，當然，堿骨料反應的發(fā)生是需要一定的條件的，即一定的堿含量、活性骨料、一定的水分?；炷撩軐嵍鹊?，易 受其周圍有害介質的侵蝕，在混凝土內(nèi)產(chǎn)生體積膨脹的產(chǎn)物，從而使混凝土開裂。 9 (13)混凝土所處環(huán)境中 C02 的濃度混凝土水化產(chǎn)物必須在一定的堿性環(huán)境下才能保持穩(wěn)定狀態(tài)，由于硬化混凝土內(nèi)部 Ca(OH)2 的存在，混凝土必然要與周圍環(huán)境中的 C02 發(fā)生碳化反應，根據(jù)資料，在貧鈣混凝土中，碳化反應對于 C． SH 凝膠的強度增長是不利的，而且 C02 能和混凝土中水泥水化產(chǎn)物反應生成 Cac03，這種反應使固相的體積減少而導致混凝土產(chǎn)生較大的碳化收縮。碳化對混凝土的抗裂性有明顯的影響，碳化明顯增加混凝土的收縮。未碳化的混凝土內(nèi)含有大量氫氧化鈣，毛細孔內(nèi)氫氧化鈣水溶液的 pH 值可達到 12． 6～ 13，這種強堿性環(huán)境能使混凝土中的鋼筋表面生成一層鈍化薄膜，從而保護鋼筋免于銹蝕。由于環(huán)境濕度小于混凝土濕度而引起的混凝土干縮裂縫是非常常見的。碳化反應只有在適量水的存在下才能進行，所以相對濕度對碳化速度影響很顯著，相對濕度在 25％以下時碳化停止進行， 100％時，因為透氣性減小，碳化也停止。夏季在混凝土澆筑的初期一定要注意混凝土的表面養(yǎng)護。由上述產(chǎn)生裂縫的原因分析可見，混凝土開裂的原因中有些作用機理比較清楚，且理論依據(jù)比較成 10 熟，同時也得到了工程實踐的證明。 2． 4 利用故障樹法分析產(chǎn)生裂縫的可能原因 上面對裂縫的成因進行了簡單分析，對于水工混凝土結構，其裂縫的產(chǎn)生往往是 受多種因素影響的綜合結果，產(chǎn)生的原因非常復雜，并 不是能夠用單純的某類裂縫就 能夠完全概括的。 2． 4． 2故障樹的建立 故障樹建立的主要步驟如下： (1)選擇和確定故障樹的頂事件頂事件是系統(tǒng)最不希望發(fā)生的事件，或是進行邏輯分析的故障事件。重復上述步驟，逐級向下分解，直到所有的輸入事件不能再分解或不必再分解為止，這樣即建成了故障樹。 3． 1 數(shù)據(jù) 挖掘方法概述 3． 1． 1數(shù)據(jù)挖掘系統(tǒng)的一般結構 數(shù)據(jù)挖掘 [221 系統(tǒng)由一組構件聯(lián)合組成。有些發(fā)現(xiàn)還要加入知識庫中，以便后繼的抽取和進行評價。 (2)遺傳算法 遺傳算法是一種基于生物自然選擇與遺傳機理的隨機搜索算法，是 —種仿生全局優(yōu)化 方法。但遺傳算法的算法較復雜，收斂于局部 極小的較早收斂問題尚未解決。粗集方法有幾個優(yōu)點：不需要給出額外信息 i 簡化輸入信息的表達空間；算法簡單，易 于操作。而現(xiàn)實信息表中連續(xù)屬性是普遍存在的。首先在正例集合中任選一 個種子到反例集合中逐個比較?？蛇M行常用統(tǒng)計、回歸分析、相關分析、差異分析等。 RS 理論是由波蘭學者 Pawlak z 在 1982 年提出的。國際上成立了粗糙集學術研究會，參加的成員來自波蘭、美國、加拿大、日本、挪威、俄羅斯、烏克蘭和印度等國家。RS 分析方法僅利用數(shù)據(jù)本身提供的信息，無須任何先驗知 識。從 RS 的觀點看，粗糙集合不能清晰定義的原因是缺乏足夠的論域知識，但可以用一對清晰集合逼近。經(jīng)典集合理論曾為半個世紀的計算機技術發(fā)展立下不朽功勛。當涉及非精確知識時，我們提倡以粗集概念作為討論知識的理論基礎。 在 RS 理論中， “知識 ”被認為一種將現(xiàn)實或抽象的對象進行分類的能力。因此，任何事物都是由一些知識來描述的，根據(jù)這些知識可以將它們 分類，利用它們不同的屬性描述。設 x為 u 的一個子集，a 為 u 中的～個對象， R 表示所有與 a 不可分辨的對象所組成