중국 서부 지역에서 200m~300m급 고댐 건설이 가속화되면서 콘크리트 댐의 온도 제어 및 균열 방지가 중요한 과제가 되었습니다. 지속적인 '균열 없는 댐' 현상에는 현대 컴퓨팅 기술, 재료 과학 및 지능형 관리 시스템을 통한 혁신적인 돌파구가 필요합니다. 이는 '디지털 댐'(데이터 수집 및 시뮬레이션 분석)에서 '스마트 댐'(자동 제어 및 실시간 의사 결정)으로 전환하여 높은 댐의 전체 수명주기 안전 관리를 가능하게 합니다.
1.1 믹스 최적화 :
감수제 및 비산회(40%-60% 투여량)를 통해 수화열 감소.
온도 응력 보상을 위한 MgO 기반 시멘트.
1.2 첨단소재 :
저발열 포틀랜드 시멘트(예: 고페라이트 시멘트)는 고강도 콘크리트와 온도 제어 간의 충돌을 완화합니다.
다성분 시멘트질 재료는 맞춤형 고성능 콘크리트를 가능하게 합니다.
1.3 과제 :
전체 등급 시편의 인장 강도는 습식 스크리닝 시편의 51%-61%에 불과합니다.
현재 표준의 안전 계수는 지나치게 보수적입니다.
2.1 유한요소해석 :
성숙한 동적 건설 시뮬레이션 기술(예: Zhu Bofang 학자 팀의 SAPTIS 소프트웨어)
2.2 알고리즘 개선 :
확장된 계층 알고리즘과 이종 요소 방법을 통해 계산 효율성이 향상되었습니다.
2.3 매개변수 제한사항 :
단열 온도 상승 및 탄성 계수 모델은 다음을 완전히 설명하지 못합니다.
후기단계 비산회 수화열.
온도 이력 효과.
3.1 개정된 안전계수 :
습식 스크리닝된 시편은 균열 저항성을 과대평가합니다(예: Xiaowan 프로젝트 안전계수: 0.927).
업데이트된 표준에는 이제 1.5-2.0의 안전 계수가 필요합니다.
3.2 온도 변화도 최적화 :
기본 온도 차이 : 롤러로 압축된 콘크리트 댐은 규정 제한을 초과합니다(예: Longtan 프로젝트: 16°C).
층간 온도차 : 타설 블록 길이에 따른 동적 조정.
내외부 온도차 : 연중 단열로 한파균열 방지.
4.1 전통적인 방법 :
냉각 파이프, 저온 주입, 표면 단열(예: 균열이 없는 삼협댐).
4.2 혁신적인 전략 :
'포괄적인 온도 제어 + 장기 단열' 철학(Zhu Bofang).
파괴 역학을 통해 최적화된 냉각 프로토콜.
5.1 디지털에서 스마트로의 전환 :
지능형 냉각 : IoT 센서를 활용하여 실시간 유량/온도 조절.
자동 모니터링 : 수동 데이터 입력을 동기화된 스트레스/온도 기록으로 대체합니다.
5.2 안전성 평가 혁신 :
진정한 거동 시뮬레이션 : SR 방법(전체 공정 시뮬레이션 + 강도 감소)을 통해 잔류 응력과 비선형 구배를 통합합니다.
수명주기 모니터링 : 동적 안전 평가를 위해 시뮬레이션과 실시간 데이터를 통합합니다.
| 구분 | 주요 이슈 | 제안된 솔루션 |
|---|---|---|
| 재료/매개변수 | 큰 열 매개변수 변화; 부적절한 전체 등급 표본 데이터 | 장기정밀측정장치 개발 그라데이션 효과 정량화 |
| 모델링 | 기존 모델은 온도 이력과 비산회 수화 지연을 무시합니다. | 온도에 따른 수화 모델을 확립합니다. 자가 변형 검증 |
| 스마트 기술 | 수동 데이터 수집 지연 미성숙한 지능형 냉각 시스템 | 자동화된 데이터 수집을 촉진합니다. 학제 간 R&D 협력을 육성합니다. |
| 표준 | 정적 온도 제한(예: 15~20°C 층간 차이) | 타설 블록 길이를 고려한 동적 표준 개발 |
재료 과학 :
맞춤형 콘크리트 열 매개변수 설계.
저발열 시멘트의 산업 규모 생산.
스마트 시스템 :
AI 기반 온도 제어 모델.
완전 자동화된 냉각 장비.
안전성 평가 :
진정한 행동 시뮬레이션 플랫폼.
코드의 SR 방법 표준화.
규정 업데이트 :
전체 등급의 콘크리트 균열 저항 표준.
적응형 온도 제어 프레임워크.
본 연구에서는 높은 댐의 온도 제어 전략을 체계적으로 검토하여 '균열 없는 댐은 없다' 딜레마에 대한 궁극적인 해결책으로 '스마트 댐'을 포지셔닝합니다. 재료, 알고리즘, 지능형 제어 및 실제 행동 시뮬레이션의 시너지적 발전을 통해 300m급 댐의 전체 수명주기 안전 관리가 가능해졌습니다. 이러한 혁신은 지능형 유압 공학에 대한 글로벌 벤치마크를 확립하는 동시에 중국의 초고층 댐 프로젝트에 중요한 이론 및 기술 지원을 제공합니다.
BGT Hydromet은 DAMS의 지능형 인식 안전 모니터링 분야에 전념하고 있으며 빗물 상태 및 댐 안전 모니터링 서비스를 위해 중국에서 약 3,000개의 작은 저수지 건설에 참여하여 저수지 홍수 제어 파견, 예측 및 조기 경보에 대한 정확한 정보 보장을 제공합니다.
