钢筋混凝土水池设计与施工中裂缝处理方法 8页

钢筋混凝土水池设计与施工中裂缝处理方法　　摘要：钢筋混凝土水池裂缝控制的好坏，与其设计和施工质量的好坏都有着紧密的联系。良好的设计可以减少水池出现裂缝的可能性，而严格按照施工及验收规范进行施工，才是减少水池裂缝的最重要途径。关键词裂缝；水池裂缝；裂缝预防；裂缝控制；结构设计中图分类号：TV543+.6文献标识码：A文章编号：引言制冷系统、循环水系统、消防系统还是污水处理等项目中都存在水池，而且绝大多数都为钢筋混凝土水池。这些钢筋混凝土水池如果出现裂缝，不但会对使用功能造成很大影响，还可能造成有毒液体泄露，严重者甚至可能对地下水造成污染。而如果在设计和施工过程中采取相应的防治措施，就能尽可能地避免严重的水池裂缝并控制水池裂缝的蔓延，从而把水池裂缝为工程和环境带来的危害降低到最小。水池裂缝的成因8n钢筋混凝土结构在受力状态下出现裂缝是一种普遍存在的现象，如混凝土因荷载作用下的拉应力、或是温度收缩引起的拉应力等而出现的裂缝等。一般而言，在普通的钢筋混凝土结构中要求完全避免出现裂缝，是不现实也是完全没有必要的。钢筋混凝土结构在受力时，只有产生一定量的形变，才能发挥钢筋的作用。混凝土的受拉形变往往伴随着裂缝的产生，当裂缝宽度控制在不影响结构件的受力性能、使用性和耐久性时，这些裂缝是正常的结构裂缝，无须处理；而过大宽度的裂缝，就会影响到结构的安全、适用和耐久性，这种裂缝可称为破坏性裂缝。破坏性裂缝一旦出现，必须进行相应的处理。2．1荷载作用造成的裂缝当结构在外部荷载（各种恒、活载；水、土压力；地基反力等）作用下，因受力性能不足，产生了过大变形，使裂缝发生并发展为破坏性裂缝。这种由荷载作用造成的裂缝的产生，主要是由于设计时采用的基础资料有误或是设计中考虑不周、计算疏忽等失误造成。对水池结构来说，荷载偏差一般容易由下列因素造成：水池在各种工况下的水位变化、空满情况、地质资料、水温及气温等各种环境参数等的基础资料有误或设计中遗漏某种极端工况；结构建模有缺陷，造成内力计算值与实际受力状况有较大偏差。另外，除设计应考虑的工况外，其他由于施工不当、周边环境的突发因素或因擅自改变水池使用条件等原因造成的荷载变化，本文不作论述。8n2．2混凝土收缩和温湿差变形造成裂缝混凝土在其硬化期间放出的大量水化热，使得混凝土结构内部的温度不断上升，以致在结构表面引起拉应力；在其后期的降温收缩过程中，又由于受到支座及周边混凝土的约束而在混凝土结构中出现拉应力。因此，水池结构中的混凝土早期收缩裂缝主要出现在裸露表面，混凝土硬化后的收缩裂缝出现在结构件的中部附近较多。2．3由于材料质量和构造不良造成的裂缝混凝土主要由水泥、砂、骨料、拌和水及外加剂所组成。要避免水池结构产生破坏性裂缝,混凝土用料是否适当及材料质量能否保证,起着重要的作用。因用料不当或材料质量有问题而造成的裂缝，即便经修复后能满足正常使用，但往往仍留有隐患，所以一定要注重事前的防范。2．4施工不当造成的裂缝3水池设计中的裂缝控制下面，根据分析裂缝成因来探讨如何在设计中采取恰当的措施以控制裂缝的发生和发展。3．1荷载作用裂缝的控制8n荷载作用裂缝的控制，就是要求在设计时对池体各部位可能产生最大拉应力的截面进行计算分析，使之满足裂缝控制的要求。要避免此类裂缝，首先应在水池结构设计的基础资料的收集使用中做到完整、准确。这是因为：地下水位和土层情况的不同，会使埋地式水池的设计水土压力产生很大变化；基础持力层的不同可能直接影响基础结构形式和池体沉降变形情况。在掌握了全面可靠的荷载作用基础资料后，就需要对池体结构建立正确的计算模型和选择合理的荷载组合，以确保其内力及变形的计算值与水池的实际工作情况一致。3．2混凝土收缩和温湿差造成裂缝的控制此类裂缝的控制首先应根据规范规定，严格掌握混凝土配比及其用料的品种规格和级配，同时对混凝土灌筑和养护提出设计要求。另外，对大型水池可采取设伸缩缝、掺添加剂和设加强带、后浇带等措施。下面讨论大型水池的裂缝控制。根据现行规范[2，3]要求，现浇钢筋混凝土水池在基底为土基时，应每隔20m(地面式)或30m（地下式或有保温措施）设一道伸缩缝，当为岩基时减为15m和20m，当为装配整体式时可加长5~10m。按此构造，一般能解除中面季节温差产生的温度应力并消减混凝土收缩的影响。掺加添加剂主要是为了增强混凝土的均匀密实性能并消减混凝土自身结硬过程中的收缩变形。当混凝土的均匀密实性提高后，一旦混凝土因受力变形而开裂时，出现的裂缝较为细密，由此起到控制裂缝宽度的目的。8n很多水池在设计中采用了后浇带，规范也允许在设置后浇带后加大伸缩缝最大间距。实际上，纯粹从后浇带的意义上理解，其作用是相当有限的，因为后浇带只能解决混凝土初期收缩的应力和变形问题，而无法解决混凝土后期收缩应力和中面季节温差产生的温度应力。因此，即使经验证明后浇带能取代伸缩缝，也不说明是因为后浇带起的作用，而是因后浇带的设置而形成了收缩缝。后浇带更适用于替代沉降缝，对于伸缩缝或引发缝（完全或不完全收缩缝），设计可直接设一条缝即可，不必设成两条。3．3材料质量和构造不良造成裂缝的控制在《给水排水工程钢筋混凝土水池结构设计规程》[3]中，对水池结构的材料作了相应的规定，设计时应注意遵守并针对具体项目提出更为明确和严格的要求。首先，浇筑混凝土不应使用过期水泥或由于受潮而结块的水泥，否则将由于水化不完全而降低混凝土的抗渗性和强度。其次，水灰比越大则混凝土中多余水分蒸发后形成的毛细孔也就越多，这些孔隙是造成混凝土开裂的主要原因。砂石粒径不均匀、级配不良、粗骨料粒径过大且含量过高、含泥量过高，都会降低混凝土的和易性和密实度，易使裂缝产生和发展。8n另外，水池混凝土中采用的外加剂也应满足一定的要求，以免影响混凝土的抗裂性。4施工过程中水池裂缝的控制措施4．1科学配比，提高结构抗裂性能从科学配比的角度，可参照以下四个方面措施，选择科学合理的混凝土配比。采用水化热低的水泥；采用能降低早期水化热的混凝土外加剂；采用掺合料；采取措施增加骨料和掺合料的用量，降低水泥用量。例如，采用泵送混凝土时，水灰比控制在0.6左右，坍落度控制在12~18cm。而对于水泥和砂率来说，规范规定砂率应在35~45%之间，水泥用量则控制在每立方米混凝土360kg以内。4．2设计完善的混凝土浇筑方案一般采用分层分段混凝土浇筑法，这种方法利于混凝土水化热的散失，减少混凝土内外温差。每块每段采用一次性混凝土连续浇筑，避免施工缝的出现。同时要降低混凝土入模时的温度，避免由于混凝土冷缩所引起的开裂。要选择气温适宜的天气浇筑混凝土，最好避开炎热天气，应对骨料设置遮阳装置，避免日光直晒，降低混凝土拌和物的入模温度。浇筑混凝土时，也要注意混凝土的振捣。要紧密结实，既要防止漏振，也要避免过振。振捣的标准是混凝土表面不再显著下沉，没有气泡，表面溢出灰浆等。一般每点振捣时间为20~30秒。4．3注意混凝土的养护8n混凝土浇筑终凝后，为防止收缩裂缝，要加强混凝土早期养护。应及时进行盖麻袋浇水养护，使混凝土始终保持湿润状态。尤其是夏季，要避免混凝土曝晒。养护时间不应过短，掌握科学合理的拆模时间，延缓降温时间和速度，充分发挥混凝上的“应力松弛效应”。5结论总之，裂缝在钢筋混凝土水池中是常见的现象，不予以及时的处理可能会造成严重的后果，因而从设计到施工的每一个环节都应严格参照相关的标准和规章制度，遵循预防为主原则。通过各种预防方法与养护措施将其裂缝控制在允许范围内。参考文献[1]胥为捷薛伟辰.混凝土结构温度作用研究进展.结构工程师.2007（3）：73-77.[2]北京市市政工程设计研究总院.GB50069—2002.给水排水工程构筑物结构设计规范.北京：中国建筑工业出版社,2003.[3]武长远.对钢筋混凝土水池裂缝的成因分析与控制.[j].科技信息.323[4]《给水排水工程结构设计手册》编委会.给水排水工程结构设计手册(第二版).北京：中国建筑工业出版社,2007.8n8