探析新浇筑基础混凝土爆破安全震动速度的确定
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摘要：通过计算在爆破影响下新浇筑混凝土的拉应变分布情况和震动速度，再结合新浇筑混凝土在不同龄期下的极限拉应变进行综合分析，进而得到了一种从理论上确定新浇筑混凝土爆破震动速度的计算方法。通过实践与运用得知，这种计算方法是安全可靠的。
Abstract: Through the calculation of the blasting under the influence of new concrete tensile strain distribution and the vibration velocity, combined with new concrete in different period of the ultimate tensile strain were analyzed, and a theoretically determined the newly poured concrete blasting vibration speed calculation method. Through practice and by that, this method is safe and reliable.
Key words: vibration velocity; safety; concrete
中图分类号：TV5文献标识码：A
在水利工程建设过程当中，往往会出现爆破与混凝土并行施工的现象，工程爆破所产生的爆破震动往往会影响到其他的混凝土建筑，资料的研究表明，这种震动对于混凝土建筑来说是极为不利的。因此，在施工过程当中严格控制爆破过程减少爆破震动对混凝土的影响已经成为了工程建设的重点技术问题。
一、新浇筑混凝土爆破安全振动分析
1.允许拉应变值
现阶段我们一般采用室内试验的方法来获得混凝土的承受拉应变能力的极限，往往都是采用在准静态条件下湿筛小试件的方式。但是这种方法并不是对于所有混凝土都适合，对于大坝所用的混凝土来说，因为在真实情况下大坝所用混凝土受动荷载的影响与试验所测结果相差是很大的，在爆破震动所产生的荷载影响下，混凝土的允许拉应变还会受到养护条件、裂隙发展、加载速度和粒径效应等影响。
（1）动载荷的影响：爆破时会产生强烈的动载荷，这促使大坝混凝土在动载荷的作用下随着大坝基岩产生变形，并且呈现出动、静两种不同的性能。在这种情况下，新浇筑大坝混凝土的弹性模量、抗拉强度还有泊松比等参数都会发生变化，它们随着新浇筑大坝混凝土的应变率的提高而增大，以10-4/s作为应变率起点，提高一个相应的数量级上述参数大约都会提高10%，变化曲线如下图所示。
（2）爆破所产生微裂隙：爆破间隙对拉应变有很大的影响，通过研究应变曲线可以发现，当应变力处于40%~60%之间时，应变曲线基本呈直线状，之后才慢慢地偏离，当荷载达到90%的时候，随着曲线的平缓，弹性模量降低，此时表明混凝土试验试件已经出现细小裂痕，这些裂痕还不会很快的产生不良影响，但是在随着拉应力参数的不断改变，裂痕会逐渐变大，如果荷载始终处于70%~90%的话，那么试件将会损毁。通过这项试验可以知道，微小缝隙对应变值的取值有很大影响，小试件极限应变值最好取75%。
2.爆破震动频率对新浇筑混凝土的影响
大家都知道，震动是向四面八方传播的，随着距离的增加，震动频率会逐渐减小，并且爆破产生的震动频率越高，那么震动持续时间会越短。据研究表明，在爆破负荷影响下，即使爆破质点的峰值震动频率超过安全标准值，但却并没有对建筑结构造成破坏，这种现象是因为爆炸时的震动频率与混凝土坝基的自身固有频率相差较远，在面对天然地震的时候，地震的质点震动频率比较低，却对坝基混凝土结构产生了比较大的影响。因此，在对混凝土的安全爆破震动速度确定的研究上，西方的一些国家都会把震动频率对建筑结构的影响考虑其中。由此可见，如果想要更精确的更完善的掌握和确定混凝土安全爆破震动速度范围，那么爆破所产生的震动频率是不可忽略的一个因素。抓住这个因素不止对工程与工程之间的爆破震动影响有所帮助，对于大坝的抗地震方面的研究也具有重要意义。
二、新浇筑混凝土自身因素对于安全爆破震动速度确定所带来的影响
1.当龄期发生变化时，混凝土自身的变化
混凝土是一种多材料混合而成的混合型材料，主要包括水和骨料，当将这些物质搅拌在一起的时候，其中会随着物质的互相融合而产生一系列的化学变化和物理变化，这些变化的产生将骨料和所形成的水泥石有效的胶合在一起，其牢固程度与之前有着翻天覆地的变化。造成这样的变化其主要原因还是混凝土当中的水泥石在起着主要作用，水泥石主要是由胶体，混凝土中的游离水分晶体，残余颗粒和气孔构成的，这些物质在硬化的过程当中会产生不同的龄期，造成了构成水泥石组份之间所占比例的差异，对水泥石所具有的硬度造成直接影响，进而影响到新浇筑混凝土自身强度。由此可见，龄期的长短也是混凝土自身的影响因素之一。综合以上的研究结果，目的就是为了找到混凝土随着龄期的增长其自身极限应力的变化，进而找出混凝土的自身因素对于确定安全爆破速度具有哪些帮助和影响，下面我们根据以下的分析图来看一下混凝土的拉应变的极限值随着龄期等因素的变化情况，从而帮助安全爆破速度的进一步分析。下图所描述的就是新浇筑混凝土自身拉应变极限值随着自身的一些参数变化而发生改变的分析图。
龄期
新浇筑混凝土拉应变极限值变化分析图
通过分析图我们可以发现新浇筑混凝土的弹性模量还有质点峰值的震动速度都会随着龄期的增长而不断的增加。但是，当龄期达到7d的之后混凝土的各项参数都不会有大的改变了，并且因为外界因素介入，爆破安全震动速度的安全标准不会有大的改变。当然，现在的标准已经可以满足建筑应用的需要。经过反复多次的实验可以发现，混凝土由于自身的水化作用和碳化作用会具有一定的自我愈合能力。通过对新浇筑混凝土的研究，当龄期在0.5d的时候，如果因爆破震动而产生严重的损伤，到28d龄期时，混凝土通过自身的水化作用会对震动产生的裂缝进行自我愈合，这样大大减少了损伤对新浇混凝土安全的影响，因此，研究人员进行总结后得出结论，由于新浇筑混凝土的这种自我愈合的能力，可以适当的提高新浇筑混凝土早期的安全爆破震动的标准。
2.初始应力在应变过程中对混凝土的影响
在我国现代的水利工程施工中经常是大体积混凝土。在混凝土水化作用而放出的热量对自身也是有比较大的影响的，而且在释放热量的同时混凝土还会发生一定的变形。在混凝土水化释放温度的时候，混凝土自身的弹性模量会变得很小，而徐变会增大，这时不会产生较大的拉应力，但是随着时间的增长，水化作用渐渐结束，释放的温度不断降低，新浇筑混凝土的弹性模量就会随之增大，徐变变小，这时混凝土自身拉应力会产生较大的应变。混凝土的材质比较脆，它的抗拉强度相比它的抗压强度差异是比较大的，大概是抗压强度的8%或者10%左右，因此，在温度拉应变的作用下很容易出现裂隙，所以想要把这种由于新浇筑混凝土内部温度引起的变化控制在一定范围之内是非常难的。正是由于以上种种原因，由混凝土构建的大体积工程容易呈现裂缝，再加上施工的过程当中工程爆破时所产生的震动对混凝土的影响极易对混凝土造成破坏和损伤，因此要想掌握新浇筑混凝土安全爆破震动速度的范围，对于混凝土初始拉应变的准确了解是必然的。下面两个分析图就是混凝土自身温度拉应变曲线。