煙臺(tái)萬華工業(yè)園第二循環(huán)水吸水池滲漏原因淺析

山東齊魯石化工程有限公司 255400

摘要：塔下池為架空池，吸水池為半地下池，利用吸水池池壁作為塔下池上部結(jié)構(gòu)的支撐（即共用池壁），滿水試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)吸水池滲漏點(diǎn)均處于塔下池的承重梁與吸水池池壁交匯處下方或側(cè)方，呈一定的規(guī)律性。

關(guān)鍵詞：共用池壁；滲漏點(diǎn)規(guī)律分布；承重；混凝土應(yīng)力變形

煙臺(tái)萬華工業(yè)園第二循環(huán)水工程，塔下池長72米、寬36米、深2米，池底標(biāo)高1.8米，設(shè)置一縱兩橫三條膨脹加強(qiáng)帶，屬于架空水池；吸水池長36米、寬6米、深6.3米，池底標(biāo)高-4.5米，長度方向中間設(shè)置膨脹加強(qiáng)帶，為半地下水池。膨脹加強(qiáng)帶砼強(qiáng)度等級(jí)C35，其他砼C30。兩池均東西向布置，其中吸水池北側(cè)池壁厚度400mm，南側(cè)池壁厚度700mm，南側(cè)池壁作為塔下池上部結(jié)構(gòu)的一部分，冷卻塔總高度18.3米，為井字形梁加鋼筋混凝土圍護(hù)墻結(jié)構(gòu)。

2012年8月11日，塔下池1.8米池底板與吸水池池壁同時(shí)澆筑。2012年12月5日18.3米層頂板砼澆筑完成，至此主體結(jié)構(gòu)完成。2013年1月7日開始拆除滿堂承重架，至1月20日拆除完畢。

吸水池池壁與塔下池底板砼澆筑

吸水池進(jìn)行滿水試驗(yàn)時(shí)，發(fā)現(xiàn)南側(cè)池壁出現(xiàn)了多道裂縫，均處于塔下池承重梁與池壁交接處下方或側(cè)方，如下圖，呈現(xiàn)一定的規(guī)律性。在池壁中部周圈表面涂刷30厘米寬的石膏條，繼續(xù)觀察20天，未發(fā)現(xiàn)新增裂縫或縫隙加寬現(xiàn)象。

在吸水池蓄水過程中，4月24日，池內(nèi)充水高度大約在1.0m左右，發(fā)現(xiàn)池壁裂縫且裂縫底部向外滲水。池壁裂縫呈有一定的規(guī)律性，當(dāng)時(shí)發(fā)現(xiàn)南邊池壁8條裂縫：分別位于E軸交⑦-⑨軸3條大梁和各軸間4條小梁的梁下或者梁側(cè)（東西兩端⑥軸、⑩軸的大梁下無裂縫），另外有1條裂縫位于⑦-⑧軸間；5月5日，在⑦-⑧軸間新發(fā)現(xiàn)1條裂縫，經(jīng)查圖，發(fā)現(xiàn)該縫與原來⑦-⑧軸間裂縫正好位于膨脹加強(qiáng)帶的兩側(cè)。

經(jīng)查記錄相關(guān)記錄，吸水池壁與塔下池底板一起澆筑，混凝土量較大，而且該池為萬華工業(yè)園第一個(gè)循環(huán)水池澆筑，各參與單位都非常重視，業(yè)主項(xiàng)目部、監(jiān)理及施工等單位對(duì)商砼站進(jìn)行過多次考察并提出了相應(yīng)的要求，澆筑過程中，相關(guān)領(lǐng)導(dǎo)多次現(xiàn)場(chǎng)檢查，砼供應(yīng)、澆筑過程正常。吸水池池壁8月11日澆筑完，當(dāng)天氣溫23～31℃，此后半個(gè)月氣溫均在19～30℃之間，帶模板淋水養(yǎng)護(hù)，8月14日、8月18日、8月21日分別有中雨，養(yǎng)護(hù)基本到位。與吸水池池壁一起澆筑的塔下池底板未發(fā)現(xiàn)裂縫。

從以往的實(shí)際情況看，混凝土的裂縫大致可分為以下幾種：（1）混凝土拌合物凝結(jié)前的沉降裂縫及干縮裂縫；（2）混凝土受外力及荷重影響裂縫。（3）貫通性毛細(xì)孔和微細(xì)裂縫（4）混凝土應(yīng)力（溫度應(yīng)力、自應(yīng)力）裂縫。

混凝土拌合物沉降裂縫的發(fā)生，往往是采用大流動(dòng)性混凝土拌合物時(shí)而發(fā)生的裂縫，大家知道，大流動(dòng)性混凝土拌合物在混凝土初凝前，混凝土拌合物中的粗骨料始終處于一種自由體，雖然經(jīng)過振動(dòng)器械進(jìn)行了振動(dòng)，內(nèi)部的孔隙也基本排除，但在混凝土內(nèi)部的粗骨料本身在自身質(zhì)量的作用下緩慢下沉，若是素混凝土，內(nèi)部的下沉是均勻的，在混凝土硬化過程中，表面的裂縫一般均為施工人員在操作過程中所留下的腳窩因用素漿找平后而形成的，因?yàn)檫@些裂縫是素漿在硬化時(shí)產(chǎn)生的收縮風(fēng)干裂縫；但是只要在混凝土初凝時(shí)予以壓光即可解決。另外一方面是鋼筋混凝土，在混凝土沒有達(dá)到初凝前，其內(nèi)部的粗骨料繼續(xù)處于下沉狀態(tài)，而混凝土沿著鋼筋的下方繼續(xù)下沉，由于在鋼筋的作用下，鋼筋上面的混凝土被鋼筋的支護(hù)，在鋼筋上表面沿著鋼筋的走向產(chǎn)生裂縫，這種裂縫的深度一般只達(dá)到鋼筋表面為止。

早期混凝土干縮裂縫 一般出現(xiàn)在混凝土較薄的結(jié)構(gòu)；如現(xiàn)澆樓板混凝土、道路混凝土、地坪等混凝土，在結(jié)構(gòu)斷面～<300mm、混凝土坍落度>100mm時(shí)，最容易發(fā)生此種裂縫。這種裂縫產(chǎn)生的原因是混凝土拌合物在澆搗完畢后，混凝土拌合物內(nèi)部的水份一部分泌出流失，一部分被水泥水化所用，另外一部分被蒸發(fā)，尤其是在于熱、風(fēng)較大的季節(jié)以及在空中的薄壁結(jié)構(gòu)板混凝土拌合物則更容易出現(xiàn)失水干縮而發(fā)生裂縫。這種裂縫出現(xiàn)的時(shí)間較早，一般混凝土在初凝前就已經(jīng)發(fā)生，若不加以處理和養(yǎng)護(hù)，局部裂縫將會(huì)貫穿整個(gè)混凝土結(jié)構(gòu)，部分裂縫也將達(dá)到結(jié)構(gòu)1.3 cm的深度。像這樣的裂縫若在混凝土還沒達(dá)到初凝之前，對(duì)其表面用木抹子進(jìn)行再次拍壓抹平，并立即在表面覆蓋養(yǎng)護(hù)，即可消除該種裂縫的再發(fā)生。

顯然，吸水池裂縫不屬于以上兩種類型的裂縫。

荷載變形裂縫一般可分為兩種情況造成：一是在混凝土結(jié)構(gòu)還未達(dá)到設(shè)計(jì)要求的強(qiáng)度時(shí)，被車輛或重物的碾壓或撞、砸而造成的變形縫；二是即使混凝土已經(jīng)達(dá)到了設(shè)計(jì)強(qiáng)度，而在混凝土墻壁或薄壁結(jié)構(gòu)物上撞擊或超荷載堆放而造成的裂縫。后者出現(xiàn)的裂縫一般較為明顯，屬于貫穿性的裂縫。吸水池基槽地基持力層為強(qiáng)風(fēng)化層，均勻堅(jiān)硬，裂縫為豎向，池底板及上部池壁、其他三面池壁均未發(fā)現(xiàn)裂縫，因此排除不均勻沉降的成因。自吸水池頂標(biāo)高以上，塔下池池壁及上部圍護(hù)結(jié)構(gòu)厚度300mm～150mm分段漸變，至標(biāo)高18.3米。按照框架梁計(jì)算單元計(jì)算，綜合考慮滿堂腳手架的施工荷載，塔下池1000mm *400m的大梁壓于池壁處的壓強(qiáng)也僅相當(dāng)于5MPa，遠(yuǎn)低于C30鋼筋砼池壁的可承受能力，后續(xù)的施工周期較長，且有滿堂架支撐，至2013年1月份拆除承重架時(shí)，砼強(qiáng)度早已達(dá)到齡期。設(shè)計(jì)代表現(xiàn)場(chǎng)查看后，亦認(rèn)為承載力滿足要求，非結(jié)構(gòu)性裂縫，因此受壓變形導(dǎo)致結(jié)構(gòu)性開裂亦可排除。

貫通性毛細(xì)孔和微細(xì)裂縫，在一般大流動(dòng)性混凝土工程結(jié)構(gòu)上容易產(chǎn)生貫通性的毛細(xì)孔。因?yàn)楸盟晚诺牧鲃?dòng)性大，相應(yīng)地混凝土單位用水量也要比普通混凝土用水要多。在混凝土澆搗完后，一部分水泌掉，一部分蒸發(fā)，一部分在水泥水化時(shí)被水泥吸收，那么另外一部分?jǐn)嚢栌盟痛嬖诨炷羶?nèi)部，在一定的時(shí)間內(nèi)，水慢慢揮發(fā)，原來水所占的體積就形成了一條毛細(xì)孔隙，在混凝土結(jié)構(gòu)外部地下水的壓力下，這種貫通性的毛細(xì)孔就很容易產(chǎn)生滲漏。微細(xì)裂縫主要反映在大流動(dòng)性混凝土內(nèi)部，由于在振搗時(shí)漏振或振搗不夠，在混凝土硬化前，尤其是在鋼筋下方的骨料仍在繼續(xù)下沉，而鋼筋上部的混凝土中的骨料被鋼筋所支撐不能下沉，在鋼筋的下表面就形成了一道微細(xì)的水膜，日后它則會(huì)形成一條孔隙，地下水便會(huì)從此縫隙滲漏到混凝土結(jié)構(gòu)物內(nèi)部。而此次裂縫的布置，明顯不屬于此類裂縫。

混凝土應(yīng)力裂縫，分為溫度應(yīng)力裂縫和自應(yīng)力裂縫。

混凝土溫度應(yīng)力裂縫 在混凝土硬化過程中，混凝土構(gòu)筑物可能要承受各種溫度和濕度及其它原因引起變形而產(chǎn)生應(yīng)力裂縫，因?yàn)榛炷猎趦?nèi)、外約束應(yīng)力作用的情況下，混凝土構(gòu)件的自約束應(yīng)力是由于非線性的不均勻變形引起，它產(chǎn)生了局部裂縫，而混凝土構(gòu)件或結(jié)構(gòu)在外部的約束應(yīng)力由于結(jié)構(gòu)與結(jié)構(gòu)的相互約束，這種約束變形可能使混凝土構(gòu)件或結(jié)構(gòu)產(chǎn)生貫穿性斷裂和局部裂縫。一般往往會(huì)發(fā)生在混凝土結(jié)構(gòu)物的變截面和混凝土斷面較小的部位，例如大體積混凝土或者較厚的混凝土墻板。

混凝土自應(yīng)力裂縫，在混凝土硬化后，即使在混凝土上方?jīng)]有任何荷重的作用，也因其自身的收縮而產(chǎn)生裂縫。尤其是在夏季的混凝土施工，更容易發(fā)生該方面的裂縫。這種裂縫往往是在混凝土墻板上容易產(chǎn)生，它的形式一般為上下貫通的裂縫，在整個(gè)混凝土墻壁上呈現(xiàn)出有規(guī)律性的裂縫。該種裂縫是混凝土的自應(yīng)力引起的，原因是混凝土水泥水化熱達(dá)到一定的溫度的時(shí)候，混凝土的膨脹應(yīng)力開始消失而此時(shí)的混凝土開始產(chǎn)生收縮。這種的收縮是均勻的，所以在此種條件下，混凝土墻板的裂縫呈現(xiàn)出有規(guī)律性的裂縫。在墻板與承重相聯(lián)結(jié)的應(yīng)力集中的地方，往往會(huì)在發(fā)生裂縫。

通過以上分析，得出吸水池的池壁裂縫為砼的溫度變形和自應(yīng)力引起的。當(dāng)時(shí)澆筑時(shí)間氣溫較高，砼自應(yīng)力易產(chǎn)生貫通裂縫，且與塔下池頂板一起澆筑，限制了池壁砼的自由變形，所以在承重梁與池壁交匯的應(yīng)力集中處就產(chǎn)生了裂縫。后續(xù)工業(yè)循環(huán)水工程中，要避免設(shè)計(jì)成共用池壁，兩池要獨(dú)立，之間柔性連接；若必須設(shè)計(jì)成共用池壁，則應(yīng)該在池壁砼達(dá)到齡期，讓池壁砼充分自由變形完成后，再澆筑塔下池底板砼。