預(yù)應(yīng)力圓形水池的抗裂分析

張乃新，連鵬

中國市政工程東北設(shè)計(jì)研究總院有限公司

預(yù)應(yīng)力圓形水池的抗裂分析

張乃新，連鵬

中國市政工程東北設(shè)計(jì)研究總院有限公司

圓形水池在城市給排水系統(tǒng)中發(fā)揮著重要作用，由于水池結(jié)構(gòu)的不同決定了其功能也不一樣。圓形水池常見的開裂問題給其蓄水能力帶來了很大的影響，因此圓形水池抗裂成為一個熱題。本研究綜述了圓形水池開裂的影響因素以及圓形水池池壁裂縫控制措施，希望可以給圓形水池抗裂提供一些思路。

預(yù)應(yīng)力；圓形水池；抗裂

水池在城市給排水系統(tǒng)中得到了較為廣泛的應(yīng)用，水池的結(jié)構(gòu)需要依據(jù)建設(shè)場地的條件、使用要求、建筑材料供應(yīng)以及施工技術(shù)來確定，根據(jù)水池結(jié)構(gòu)可分為圓形水池和矩形水池。圓形水池有很多優(yōu)點(diǎn)，比如說受力合理、節(jié)省材料、施加預(yù)應(yīng)力方便等，因此圓形水池的應(yīng)用比較廣泛。

1 圓形水池裂縫及其因素分析

目前，大部分圓形水池都采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，因?yàn)檫@種結(jié)構(gòu)有著明顯的優(yōu)勢，比如說鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)水池的施工簡單、成本低，且成型容易，同時它的防滲、防腐以及耐久性能都很好，但也可能因?yàn)橐韵乱蛩囟鴮?dǎo)致水池開裂：第一，混凝土的材料特性。混凝土是由一定比例的砂、石和水拌合而逐漸固化的一種人工混合材料,混凝土的凝固需要一個過程，這個過程中水泥的水化作用在表面形成凝膠體,繼而逐漸變稠、硬化。在這個過程中水泥砂漿失水收縮的變形遠(yuǎn)大于粗骨料的變形，最終可能因?yàn)閼?yīng)力場的局部應(yīng)力過大而導(dǎo)致混凝土骨料的截面產(chǎn)生微裂縫；第二，混凝土的收縮變形?；炷脸Ｒ?yàn)樗趾蜏囟茸兓湛s變形，混凝土的收縮變形可以分為以下幾種，即自生收縮、塑性收縮、溫度收縮、失水收縮以及碳化收縮；第三，鋼筋混凝土的粘結(jié)。鋼筋混凝土的粘結(jié)也會導(dǎo)致水池開裂，鋼筋與混凝土之間粘結(jié)作用的大小取決于鋼筋的密度和鋼筋與混凝土粘結(jié)的大小；第四，混凝土的徐變變形?；炷恋男熳冏冃问侵富炷灵L時間受到荷載的作用而逐漸變形的過程，導(dǎo)致混凝土徐變變形的因素很多，比如說當(dāng)混凝土凝結(jié)之后，形成的凝膠體具有一定的流動性，長期受荷載作用后凝膠體發(fā)生粘結(jié)流動，因此使得水泥石變形[1]。

2 預(yù)應(yīng)力圓形水池及預(yù)應(yīng)力在圓形水池抗裂中的作用

2.1 預(yù)應(yīng)力圓形水池

我國經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展的同時，我國的生產(chǎn)和生活用水量也大幅地提高，同時污水排放量也逐漸增加。污水排放量增加和處理量增加導(dǎo)致污水處理水池的容積也越來越大。但如果水池容積過大就會導(dǎo)致水池直徑過大，繼而導(dǎo)致由水壓力和溫度應(yīng)力產(chǎn)生的對池壁的環(huán)拉力過大，這樣就要求水池設(shè)計(jì)時要增加池壁的厚度，這也是一種不經(jīng)濟(jì)的做法。通過常規(guī)手段處理會影響水池的整體性和質(zhì)量，所以在實(shí)際水池建筑中采用了預(yù)應(yīng)力技術(shù)，于是預(yù)應(yīng)力圓形水池就誕生了。

我國預(yù)應(yīng)力水池建設(shè)有一定的要求，具體要求體現(xiàn)在以下幾個方面：第一，材料選擇要遵循我國建筑設(shè)計(jì)規(guī)范；第二，建筑規(guī)范對預(yù)應(yīng)力水池的基本設(shè)計(jì)還有一定的約束；第三，預(yù)應(yīng)力圓形水池有一定的環(huán)向抗裂要求，即圓形水池最終建立起來的有效預(yù)壓應(yīng)力不超過0.33fcu，在水池的使用過程中必須要考慮預(yù)應(yīng)力的損失。第四，預(yù)應(yīng)力圓形水池還有一定的豎向抗裂要求，具體要求為預(yù)應(yīng)力圓形水池豎向彎矩引起的拉應(yīng)力不應(yīng)超過1.0N/mm2，同時要保證混凝土無殘余的拉力。預(yù)應(yīng)力圓形的各項(xiàng)指標(biāo)要求都是非常的嚴(yán)格，如果要想保證水池的質(zhì)量，就必須嚴(yán)格按標(biāo)注進(jìn)行設(shè)計(jì)和施工[2]。

2.2 預(yù)應(yīng)力在圓形水池抗裂中的作用分析

隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，預(yù)應(yīng)力技術(shù)得到廣泛的應(yīng)用，特別是在圓形建筑的建設(shè)中。預(yù)應(yīng)力技術(shù)分為有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力工藝和無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力工藝，其中無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力的作用更大、優(yōu)勢更明顯，有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力工藝相對復(fù)雜，而且產(chǎn)生的摩擦損失較大，這使得有效預(yù)應(yīng)力值偏低。與有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力技術(shù)相比，無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力技術(shù)更受到圓形建筑施工單位的青睞。

無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力工藝的原理為：在構(gòu)筑水池壁時，把預(yù)應(yīng)力筋逐環(huán)固定在模板內(nèi)，隨后進(jìn)行水泥澆筑，等混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求時，要在兩端進(jìn)行張拉，這主要是因?yàn)闊o粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋的不粘結(jié)和可滑動的特性，張拉完成以后再將鋼絞線固定到端頭的錨固板上，最后再用混凝土封閉錨斷，這樣就達(dá)到了預(yù)期效果。

無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力技術(shù)在圓形水池建設(shè)中起到了很多的作用，展現(xiàn)出絕對的優(yōu)勢，主要體現(xiàn)在以下幾點(diǎn)：第一，圓形水池建設(shè)中應(yīng)用無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力技術(shù)后，水池的整體性和抗震性得到了很大程度的提升；第二，無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力技術(shù)很好的解決了水池溫度應(yīng)力問題，這從根本上解決了水池的裂縫問題；第三，無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力技術(shù)大大地提升水池的抗?jié)B性能，從根本上解決了水池滲水的問題，這不僅節(jié)約了水資源，而且節(jié)省了水池的維護(hù)管理費(fèi)用；第四，無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力技術(shù)工藝簡單，這使得水池施工工序和施工設(shè)備投入均有所減少；第五，無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力技術(shù)增加了經(jīng)濟(jì)效益，這主要是因?yàn)橥ㄟ^該技術(shù)建造的水池壁厚度逐漸變薄，節(jié)省了建筑材料。

3 圓形水池抗裂的其它措施

圓形水池抗裂還可以從以下方面入手：首先，從材料入手進(jìn)行水池抗裂。同樣的生產(chǎn)工藝下，不同的原材料就會生產(chǎn)出不同質(zhì)量的東西，混凝土制作也是如此，要想減少水池裂縫的現(xiàn)象就要保證混凝土的質(zhì)量，而保證混凝土質(zhì)量就需要從材料入手，比如說適當(dāng)?shù)亟档退嗟挠昧俊⒖刂扑冶群秃奥?、合理地選擇粗細(xì)骨料等；其次，從設(shè)計(jì)入手進(jìn)行水池抗裂。合理的設(shè)計(jì)在水池抗裂中發(fā)揮著重要的作用，從設(shè)計(jì)出發(fā)控制水池裂縫的措施主要涉及了控制結(jié)構(gòu)的不均勻沉降量、合理設(shè)置后澆帶等。降低混凝土的出機(jī)溫度、降低混凝土的出機(jī)溫度都可以在很多程度上解決水池裂縫問題[3]。

結(jié)語

總之，圓形水池的作用是不言而喻的，但是水池裂縫也是時有發(fā)生的，了解了導(dǎo)致水池裂縫的原因之后，必須要采取果斷的措施來降低圓形水池裂縫的發(fā)生幾率，預(yù)應(yīng)力圓形水池的優(yōu)勢非常明顯，所以在圓形水池建筑過程中要加強(qiáng)預(yù)應(yīng)力技術(shù)的應(yīng)用。

[1]計(jì)靜,楊杰,鄭文忠.圓形水池?zé)o粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土池壁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[J].哈爾濱工業(yè)大學(xué)學(xué)報.2011(02)：12-14

[2]楊越,來武清.無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力技術(shù)在圓形水池中的設(shè)計(jì)與應(yīng)用[J].重慶建筑.2013(04)：17-19

[3]王大勇,毛耀庭,李文杰,金曉謙.無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力技術(shù)在圓形水池設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].石油化工設(shè)計(jì).2012(01)：20-21