【正文】 2． 3 裂縫的成因 許多學(xué)者和工程技術(shù)人員結(jié)合實(shí)際工程對(duì)裂縫的成因作了很多工作，得到了一些研究成果 ， 下面簡(jiǎn)單總結(jié)幾種典型裂縫的成因。其中：① 早期裂縫一般出現(xiàn)在一個(gè)月內(nèi)，為混凝土尚未達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度時(shí)形成的裂縫； ② 中期裂縫形成在六個(gè)月內(nèi)，為混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，由于設(shè)計(jì)因素或施工原因造成的荷載對(duì)水工混凝土結(jié)構(gòu)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(zhǎng)時(shí)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(dòng)性質(zhì)分為死縫、準(zhǔn)穩(wěn)定裂縫和不穩(wěn)定裂縫等。 (1)按裂縫的特性 (縫寬、縫長(zhǎng)、縫深 )分為表面裂縫、淺層裂縫、深層裂縫及貫穿裂縫等。 設(shè)計(jì)方面的原因：變形縫尺寸設(shè)計(jì)不合理，密封止水材料的長(zhǎng)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(jìn)行滲漏成因分析，實(shí)際上就是分析混凝土結(jié)構(gòu)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(xué)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(guān)英俊教授和徐文雨碩士盒子，進(jìn)行了大壩混凝土滲漏的研究，并在 1990 年國(guó)際混凝土滲漏破壞機(jī)理的專門研究都較少，而且試驗(yàn)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(wú)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(shí)際情況差距較大。美國(guó)墾務(wù)局從 20 世紀(jì) 40 年代開始，也進(jìn)行過大壩混凝土滲漏的研究，初 2 步探討了混凝土溶蝕對(duì)抗壓強(qiáng)度的影響，一級(jí)養(yǎng)護(hù)齡期等因素對(duì)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(shí)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(duì)水工混凝土結(jié)構(gòu)運(yùn)行期的 滲漏 問題，對(duì) 滲漏 產(chǎn)生的原因進(jìn)行深入的研究，結(jié)合統(tǒng)計(jì)資料和實(shí)測(cè)資料，研究了 裂縫，變形縫 對(duì)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(dá) 118t。據(jù) 20 世紀(jì) 80 年代中期的全國(guó)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(yán)寒地區(qū)（吉林?。捎趬误w大量滲漏又引起了大壩混凝土的嚴(yán)重凍融剝蝕破壞和凍脹破壞。運(yùn)行管理中可以采取相應(yīng)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(yīng)生成白色的 CaCO3結(jié)晶。以后美國(guó)的一些學(xué)者也曾進(jìn)行過大壩裂縫滲水處混凝土芯樣的破壞情況的研究。而國(guó)外早期的研究，限于當(dāng)時(shí)的試驗(yàn)手段，更沒能進(jìn)行滲漏溶蝕對(duì)混凝土微孔結(jié)構(gòu)、水化 產(chǎn)物成分和微觀形態(tài)的研究。通過滴定計(jì)算出混凝土中 Ca( OH)2的溶出量（以 CaO）計(jì)）。 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(yán)密、密封材料嵌填質(zhì)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(jié)構(gòu)面的裂縫，這種裂縫一般要影響結(jié)構(gòu) 的安全； ④ 貫穿裂縫則指延伸至整個(gè)結(jié)構(gòu)面，將結(jié)構(gòu)分離，嚴(yán)重影響和破壞結(jié)構(gòu)的整體性和防滲性能的裂縫。其中： ① 死縫的寬度和長(zhǎng)度已經(jīng)穩(wěn)定，不再發(fā)展； ② 準(zhǔn)穩(wěn)定裂縫寬度隨季節(jié)或某因素呈周期性變化，長(zhǎng)度變化緩慢或不變 ，這種運(yùn)動(dòng)屬于穩(wěn)定的運(yùn)動(dòng)； ③ 不穩(wěn)定裂縫的寬度和長(zhǎng)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(yīng)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(dāng)引起的裂縫溫控措施對(duì)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(cāng)溫度及其水化熱溫升的作用下，內(nèi)部溫升很大，當(dāng)混凝土因外界溫降引起的收縮變形受到基巖的約束時(shí)，將會(huì)在混凝土內(nèi)部出現(xiàn)很大的拉應(yīng)力而產(chǎn)生約束裂縫， 這種裂縫一般較深，將破壞結(jié)構(gòu)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(duì)結(jié)構(gòu)的約束作用等因素影響。根據(jù)有關(guān)調(diào)查資料顯 示，由外荷載的直接應(yīng)力引起的結(jié)構(gòu)裂縫約占裂縫總和的 20％ 。然而，正是由于鋼筋及構(gòu)件節(jié)點(diǎn)的作用，使混凝土結(jié)構(gòu)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(duì)矛盾表現(xiàn)出來(lái)。荷載對(duì)水工混凝土結(jié)構(gòu)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(gòu)件的收縮裂縫就是由于該構(gòu)件受到與其相連接的其余構(gòu)件的約束，使其不能在某一個(gè)或多個(gè)自由度方向上自由收縮，從而使該構(gòu)件內(nèi)部產(chǎn)生收縮應(yīng)力。 (2)混凝土構(gòu)件的配筋率混凝土構(gòu)件的配筋是混凝土自身的內(nèi)部約束，它對(duì)于防止混凝土開裂有著重要意義。混凝土構(gòu)件中配筋率越大則內(nèi)部約束越強(qiáng)，收縮越小，但配筋不能過大，過大的配筋會(huì)增加混凝土的拉應(yīng)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(huì)導(dǎo)致干縮加大，可見，配制高強(qiáng)度等級(jí)混凝土宣采用高強(qiáng)度等級(jí)水泥，這對(duì)于防止混凝土開裂是有利的。這對(duì)于防止混凝土的開裂是不 利的。一般來(lái)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(gòu)件中，水泥的水化熱對(duì)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(chǔ)，水化熱對(duì)混凝土的收縮和開裂起主導(dǎo)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(shí)際工程中應(yīng)根據(jù)截面的厚度分別選用不同品種的水泥?；炷镣饧觿?duì)混凝土干縮性影響程度，宜通過試驗(yàn)來(lái)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(duì)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(lái)體現(xiàn)的。導(dǎo)致混凝士均質(zhì)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(jié)構(gòu)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(jìn)行熟化： CaO+H20=Ca(o 目 2 MgO+H20=Mg(OH)2 這時(shí)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(yīng)，當(dāng)然，堿骨料反應(yīng)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?shí)度低，易 受其周圍有害介質(zhì)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(yīng)，根據(jù)資料，在貧鈣混凝土中，碳化反應(yīng)對(duì)于 C． SH 凝膠的強(qiáng)度增長(zhǎng)是不利的，而且 C02 能和混凝土中水泥水化產(chǎn)物反應(yīng)生成 Cac03，這種反應(yīng)使固相的體積減少而導(dǎo)致混凝土產(chǎn)生較大的碳化收縮。碳化對(duì)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(xì)孔內(nèi)氫氧化鈣水溶液的 pH 值可達(dá)到 12． 6～ 13，這種強(qiáng)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(hù)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(yīng)只有在適量水的存在下才能進(jìn)行，所以相對(duì)濕度對(duì)碳化速度影響很顯著，相對(duì)濕度在 25％以下時(shí)碳化停止進(jìn)行， 100％時(shí)，因?yàn)橥笟庑詼p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(hù)。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(jī)理比較清楚，且理論依據(jù)比較成 10 熟，同時(shí)也得到了工程實(shí)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(duì)裂縫的成因進(jìn)行了簡(jiǎn)單分析，對(duì)于水工混凝土結(jié)構(gòu)，其裂縫的產(chǎn)生往往是 受多種因素影響的綜合結(jié)果，產(chǎn)生的原因非常復(fù)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(jìn)行邏輯分析的故障事件。重復(fù)上述步驟，逐級(jí)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(jié)構(gòu) 數(shù)據(jù)挖掘 [221 系統(tǒng)由一組構(gòu)件聯(lián)合組成。有些發(fā)現(xiàn)還要加入知識(shí)庫(kù)中，以便后繼的抽取和進(jìn)行評(píng)價(jià)。 (2)遺傳算法 遺傳算法是一種基于生物自然選擇與遺傳機(jī)理的隨機(jī)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(fù)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(gè)優(yōu)點(diǎn)：不需要給出額外信息 i 簡(jiǎn)化輸入信息的表達(dá)空間；算法簡(jiǎn)單，易 于操作。而現(xiàn)實(shí)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(gè)種子到反例集合中逐個(gè)比較?？蛇M(jìn)行常用統(tǒng)計(jì)、回歸分析、相關(guān)分析、差異分析等。 RS 理論是由波蘭學(xué)者 Pawlak z 在 1982 年提出的。國(guó)際上成立了粗糙集學(xué)術(shù)研究會(huì)，參加的成員來(lái)自波蘭、美國(guó)、加拿大、日本、挪威、俄羅斯、烏克蘭和印度等國(guó)家。RS 分析方法僅利用數(shù)據(jù)本身提供的信息，無(wú)須任何先驗(yàn)知 識(shí)。從 RS 的觀點(diǎn)看，粗糙集合不能清晰定義的原因是缺乏足夠的論域知識(shí)，但可以用一對(duì)清晰集合逼近。經(jīng)典集合理論曾為半個(gè)世紀(jì)的計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展立下不朽功勛。當(dāng)涉及非精確知識(shí)時(shí)，我們提倡以粗集概念作為討論知識(shí)的理論基礎(chǔ)。 在 RS 理論中， “知識(shí) ”被認(rèn)為一種將現(xiàn)實(shí)或抽象的對(duì)象進(jìn)行分類的能力。因此，任何事物都是由一些知識(shí)來(lái)描述的，根據(jù)這些知識(shí)可以將它們 分類，利用它們不同的屬性描述。設(shè) x為 u 的一個(gè)子集，a 為 u 中的～個(gè)對(duì)象， R 表示所有與 a 不可分辨的對(duì)象所組成