混凝土水池裂縫產(chǎn)生原因與對策①

謝慶紅+于小娟+朱秀華

摘 要：裂縫直接影響混凝土結(jié)構(gòu)的使用性能和耐久性，實際工程中水池經(jīng)常發(fā)生裂縫病害。分析了混凝土水池產(chǎn)生裂縫的原因，并從原材料、設(shè)計、施工、使用等方面提出應(yīng)對措施。

關(guān)鍵詞：混凝土水池 裂縫 設(shè)計 施工

中圖分類號：TU528 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）08（c）-0109-01

混凝土結(jié)構(gòu)在建造和使用期間，因為材料質(zhì)量、施工工藝、環(huán)境條件和荷載作用等都可能使結(jié)構(gòu)表面出現(xiàn)裂縫[1]。裂縫的存在和發(fā)展會引起鋼筋銹蝕、保護層剝落，降低結(jié)構(gòu)的承載力、剛度、耐久性及抗?jié)B能力，影響其使用性能和壽命，盛放有毒有害的化工品水池泄露后還會引起環(huán)境污染。

1 混凝土裂縫產(chǎn)生原因

1.1 結(jié)構(gòu)裂縫

（1）設(shè)計不合理引起的裂縫。構(gòu)造不合理引起裂縫，如截面突變產(chǎn)生的應(yīng)力集中引起構(gòu)件裂縫；沒按要求設(shè)置伸縮縫而引起的裂縫；保護層厚度太厚而引起裂縫。鋼筋配置不合理引起的裂縫，如鋼筋強度等級低，配筋率不滿足規(guī)范要求，鋼筋直徑、間距選擇不合理等。

（2）荷載作用引起的裂縫?；炷翛]有達到設(shè)計強度前充水受荷或其他外部荷載引起的水池裂縫。

（3）地基的不均勻沉降引起池底及池壁裂縫的出現(xiàn)。

1.2 收縮裂縫

從相關(guān)研究資料和工程實例分析，收縮裂縫在所有裂縫中所占比例非常大。常見的收縮裂縫有：

（1）硬化前塑性變形裂縫。由于施工過程中振搗不充分或模板變形而導(dǎo)致混凝土在硬化前產(chǎn)生變形而引起的裂縫。

（2）干縮裂縫。由于混凝土表面干燥失水而引起的混凝土表面裂縫，多出現(xiàn)在混凝土表面，無規(guī)律性。

（3）化學收縮裂縫。混凝土在強度增長過程中水泥水化反應(yīng)引起混凝土體積收縮而產(chǎn)生的收縮裂縫。

（4）溫度收縮裂縫。通常由環(huán)境溫度降低，混凝土養(yǎng)護過程中內(nèi)部水化熱引起的內(nèi)外溫差，使用過程中內(nèi)外池壁的壁面溫差等原因引起。

（5）齡期差收縮裂縫。若混凝土施工中留設(shè)施工縫且施工間隔過長，因先澆筑的混凝土已經(jīng)完成大部分收縮，會約束后澆筑混凝土的收縮而在后澆筑混凝土中產(chǎn)生裂縫。裂縫垂直于施工縫，間距均勻，長度較短，靠近施工縫處較寬。

（6）碳化收縮裂縫。結(jié)構(gòu)周界的環(huán)境介質(zhì)中所含的酸性物質(zhì)，如CO2，SO2，HCL等滲透到混凝土表層區(qū)域，與水泥石堿性物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，引起混凝土表面體積收縮，裂縫呈花紋狀，無規(guī)律性，一般較淺。

1.3 膨脹裂縫

（1）堿骨料反應(yīng)裂縫，混凝土骨料中的活性礦物與孔隙中的堿性溶液之間發(fā)生化學反應(yīng)，體積膨脹，導(dǎo)致混凝土開裂和強度下降，一般發(fā)生在混凝土凝固數(shù)年后，可遍及混凝土全體，很難阻止和修補。

（2）化學腐蝕，環(huán)境中侵蝕性物質(zhì)滲入混凝土內(nèi)部與相關(guān)成分發(fā)生物理作用和化學反應(yīng)后，使混凝土腐蝕，逐漸發(fā)生脹裂和剝落，從而造成鋼筋腐蝕、結(jié)構(gòu)失效。

（3）鋼筋銹蝕裂縫

若裂縫、腐蝕、碳化等達到鋼筋所在位置時引起鋼筋銹蝕，銹蝕的鋼筋體積膨脹，引起混凝土表面順筋方向開裂、保護層剝落。鋼筋銹蝕后加劇裂縫開展，最終結(jié)構(gòu)失效。

2 混凝土裂縫控制對策

2.1 原材料選取

原材料特別是混凝土的選用對水池的裂縫控制起重要作用。①配比設(shè)計上應(yīng)減少單方混凝土水泥用量、控制水膠比、提高粗集料含量、采用摻合料、使用減水劑等外加劑，以控制混凝土收縮；混凝土總堿含量不超過3kg/m3，以控制堿骨料反應(yīng)的發(fā)生。②水泥膠凝材料尤其是水泥性能直接決定了混凝土材料的抗裂性能[2]，宜采用保水性、抗碳化性能較好的普通硅酸鹽水泥。③粗集料應(yīng)選用級配合理、粒形良好、線脹系數(shù)小的潔凈非活性骨料，以減小混凝土收縮及堿骨料反應(yīng)。④細集料宜采用含泥量少、級配合理的中粗砂。

2.2 設(shè)計方面

在結(jié)構(gòu)設(shè)計方面，重視正常使用極限狀態(tài)驗算、構(gòu)造設(shè)計及構(gòu)造配筋的作用[3]。①注重構(gòu)造。避免池壁截面突變；對薄弱部位，適當增加一些構(gòu)造鋼筋，作局部增強處理；選擇合理的保護層厚度。②進行混凝土拉應(yīng)力和最大裂縫寬度驗算；滿足配筋率要求，鋼筋配置遵循“小直徑，小間距”有利于抗裂的原則。③對防腐要求高的水池要設(shè)置防腐層，對池內(nèi)外溫差大的水池要設(shè)置保溫層以控制溫度裂縫[4]。④必要時可采用預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)以控制池壁裂縫。

2.3 施工方面

施工控制對混凝土水池裂縫控制起到關(guān)鍵作用。①合理安排施工工藝。施工溫度選擇在氣溫較低時進行，以混凝土升溫膨脹補償其收縮變形；合理設(shè)置后澆帶以減少收縮變形和裂縫；留設(shè)施工縫時，注意控制施工齡期差，一般不超過7天，防止出現(xiàn)齡期差收縮裂縫。②模板支架系統(tǒng)要有足夠的強度、剛度和穩(wěn)定性，避免施工過程中發(fā)生位移引起混凝土內(nèi)部及表面硬化前塑性變形裂縫。必要時可在鋼模表面粘貼透水模板布以降低混凝土表面水膠比、提高表面抗裂強度、抗凍性，同時使?jié)B透性、碳化深度和氯化物擴散系數(shù)也顯著降低[5]。③要按設(shè)計配比拌制混凝土、控制水膠比、坍落度、和易性；要分層澆筑、分層振搗，保整振搗質(zhì)量，達到外光里實；到做好施工縫、穿墻埋件等局部構(gòu)造處理，按要求規(guī)范施工止水帶、止水片，防止局部裂縫和滲漏；做好混凝土收面工作，必要進行時二次振搗、二次抹面，防止混凝土表面干縮裂縫出現(xiàn)。④及時、有效的對施工完的混凝土進行養(yǎng)護。在混凝土初凝前后開始養(yǎng)護，用濕養(yǎng)生布、麻袋或塑料薄膜覆蓋防止混凝土表面失水引起干縮裂縫；終凝后按正常養(yǎng)護要求，保持混凝土表面濕度、溫度，根據(jù)需要養(yǎng)生7～15 d。⑤按要求施工防水層、防腐層和保溫層，防止其失效引起水池滲漏。⑥對預(yù)應(yīng)力水池，當混凝土達到設(shè)計和規(guī)范要求強度后方可張拉預(yù)應(yīng)力鋼筋，防止混凝土出現(xiàn)裂縫。

2.4 使用方面

混凝土達到設(shè)計強度等級后水池才能蓄水，防止出現(xiàn)荷載裂縫。

3 結(jié)語

混凝土裂縫問題是項技術(shù)難題，長期困擾工程界，裂縫直接影響混凝土結(jié)構(gòu)的使用性能和耐久性?；炷了亓芽p產(chǎn)生原因復(fù)雜，這就要求在原材料選擇、工程設(shè)計、工程施工和使用等環(huán)節(jié)都要采取相應(yīng)措施來控制裂縫，保證結(jié)構(gòu)安全使用。

參考文獻

[1] 過鎮(zhèn)海，時旭東.鋼筋混凝土原理和分析[M].北京：清華大學出版社，2003.

[2] 王乾峰.高性能混凝土裂縫控制研究綜述[J].混凝土，2013（5）：119-123.

[3] SH/T 3132-2002，石油化工鋼筋混凝土水池結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范[S] .

[4] 胡金旭，朱向軍.鋼筋混凝土水池溫度裂縫的分析及碳纖維加固處理[J].工業(yè)建筑，2011（8）：130-133.

[5] 劉津明.透水模板布對混凝土性能影響的試驗研究[J].施工技術(shù)，2006（8）：81-83.endprint