[发明专利]混凝土坝碱骨料反应变形监测设备和方法

说明书

本公开实施例提供的混凝土坝碱骨料反应变形监测设备和方法，包括：在坝体的混凝土浇筑阶段在坝体的混凝土水泥砂浆内布设应变传感器，在坝体外侧布设的位移传感器；根据位移传感器获取大坝正常运行后的大坝整体变形以此得到坝体整体应变，将同一时间段内的坝体整体应变与混凝土水泥砂浆应变之间的差值作为应变差，利用应变差随时间变化的波动表征混凝土碱骨料反应对坝体变形的影响。本公开在不破坏坝体结构的基础上，实时监测坝体结构中碱骨料反应的影响情况，特别是应用于使用了碱活性骨料的混凝土大坝工程，降低碱骨料反应对于坝体结构的潜在风险，起到提前预警的作用。

技术领域

本公开涉及混凝土监测技术领域，具体涉及混凝土坝碱骨料反应变形监测设备和方法。

背景技术

碱骨料反应是一种发生在混凝土中的化学反应，该反应中，骨料中的活性二氧化硅和砂浆孔隙溶液中的羟基离子发生反应，形成具有膨胀性质的碱骨料反应凝胶。膨胀力在混凝土试件的裂缝处或骨料-砂浆交界面处不断累积，在混凝土内部形成更加拓展的微裂纹，导致混凝土结构出现体积膨胀、强度和刚度退化等现象，影响混凝土结构的耐久性。

受到骨料料源的条件和试验手段的制约，一些存在碱活性的骨料仍然被大量应用于工程，导致工程中的混凝土结构存在较大的潜在风险。使用组合骨料、添加粉煤灰等手段是有效控制碱骨料反应的方式，但由于对碱骨料反应机理、抑制手段机理等认知不足，上述抑制方式的长期有效性无法确定，因此仍需要加强对于碱骨料反应的监测，对坝体结构有可能出现的风险进行提前预警。碱骨料反应对于混凝土结构的影响主要体现在膨胀开裂、力学强度降低等方面，目前，由于缺乏原位测量技术手段，工程主要通过大坝取芯、制作同期试样等方式检测混凝土结构中碱骨料反应的影响，存在破坏坝体结构、试验环境与坝体实际环境存在差别等缺陷。

发明内容

本公开旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本公开第一方面实施例提供的混凝土坝碱骨料反应变形监测设备，在不破坏坝体结构的基础上，实时监测坝体结构中碱骨料反应的影响情况，特别是应用于使用了碱活性骨料的混凝土大坝工程，降低碱骨料反应对于坝体结构的潜在风险，起到提前预警的作用。本公开第一方面实施例提供的混凝土坝碱骨料反应变形监测设备，包括：

应变传感器，在坝体的混凝土浇筑阶段将所述应变传感器布设在坝体的混凝土水泥砂浆内，用于获取大坝正常运行后坝体内的混凝土水泥砂浆应变；

位移传感器，所述位移传感器布设在坝体外侧，用于获取大坝正常运行后的坝体整体变形；和

数据处理器，用于根据所述位移传感器获取的所述大坝整体变形得到大坝正常运行后的坝体整体应变，将同一时间段内的所述坝体整体应变与所述混凝土水泥砂浆应变之间的差值作为应变差，利用所述应变差随时间变化的波动表征混凝土碱骨料反应对坝体变形的影响，当应变差越大时，表明混凝土碱骨料反应对坝体变形的影响越大，当应变差越小时，表明混凝土碱骨料反应对坝体变形的影响越小。

本公开第一方面实施例提供的混凝土坝碱骨料反应变形监测设备，具有以下特点及有益效果：

①与现使用的制作同期试样进行碱骨料反应检测相比，本公开的监测设备可在大坝混凝土原位进行测量，保证测量准确性；②与现使用的大坝取芯进行碱骨料反应检测相比，本公开的监测设备可在大坝混凝土原位进行测量，不需要破坏坝体，避免取芯造成试样的二次破坏，提升检测的精准性；③可实时监测碱骨料反应发展的进程，为坝体结构可能受到的碱骨料反应导致的风险进行提前预警。

在一些实施例中，将所述应变传感器和所述位移传感器分区域布设在坝体内和坝体外侧。

在一些实施例中，所述应变传感器的水平位置处于所述位移传感器的水平测量范围内，所述应变传感器至坝体表面距离大于150mm。

在一些实施例中，所述应变传感器采用压电陶瓷、光导纤维或碳纤维。