鋼筋混凝土水池池壁裂縫原因分析及預(yù)防措施

沈歡

上?？迫鹫嬲\建設(shè)項目管理有限公司 上海 201616

鋼筋混凝土池體一般為矩形或圓形，根據(jù)設(shè)計要求和施工條件，水池可分為預(yù)制裝配式或現(xiàn)澆整體式，但無論何種形式的鋼筋混凝土水池，由于多種原因（如池體變形、沉降，混凝土收縮徐變、池體在拉、彎、剪等應(yīng)力作用下）的影響，池體結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫（包括底板、池壁及頂板）產(chǎn)生裂縫在所難免，而且規(guī)范也允許普通鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫，但要使池體產(chǎn)生的裂縫產(chǎn)生的裂縫被控制在一定范圍內(nèi)（規(guī)范允許裂縫寬度為不大于0．2mm），這是筆者撰寫本文的目的。上海松東水環(huán)境凈化有限公司一、二期提標改造及三期工程-二標段位于上海市松江區(qū)。本項目建設(shè)內(nèi)容主要為對現(xiàn)狀松江東部污水處理廠進行三期改擴建，主要工程量為污水處理池的施工。本文主要針對該工程在施工過程中存在的池壁裂縫產(chǎn)生及防治措施進行敘述。

1 裂縫產(chǎn)生的原因

1.1 材料本身存在問題

溫差收縮、塑性收縮、膨脹、徐變等因素都會引起裂縫。水泥在水化反應(yīng)中放出大量的熱量，使混凝土升溫，與外界溫度形成溫差，造成溫度應(yīng)力。其尺寸與溫差有關(guān)，直接影響混凝土的開裂和裂縫寬度?；炷翝仓?，水化反應(yīng)更加強烈，出現(xiàn)泌水和水分蒸發(fā)，造成混凝土收縮。水灰比過大，水泥用量大，摻合料保水性差，粗集料少，耗水量大，振動差，環(huán)境溫度高，地表水損失大，主要導(dǎo)致塑性收縮開裂[1]。

1.2 設(shè)計問題

直徑大、間距大、配筋率低、鋼筋位置偏差、保護層過大或過小都可能導(dǎo)致混凝土開裂。如果水池太長，沒有采取加固措施，會導(dǎo)致溫度裂縫；結(jié)構(gòu)不均勻荷載和地基承載力不足將導(dǎo)致不均勻沉降，從而導(dǎo)致裂縫。地下水池不考慮地下水的影響，池壁外土壓力計算不足，使用荷載過大，也會導(dǎo)致池壁開裂。

1.3 施工中存在的問題

混凝土初凝后，模板及支架變形。澆筑混凝土時，施工縫特別是變形縫、后澆帶處理不當，造成縫不密實、裂縫；施工不按圖紙進行，甚至偷工減料，壁厚和鋼筋間距不足，混凝土強度達不到設(shè)計要求，出現(xiàn)蜂窩麻面露筋質(zhì)量。如果不及時修復(fù)，維修不到位，會導(dǎo)致墻體開裂。

2 水池裂縫防治措施

2.1 優(yōu)化施工組織措施，確保施工質(zhì)量

施工前，應(yīng)優(yōu)化圖紙會審和施工方案，包括驗算附壁柱規(guī)格和池底板厚度滿足設(shè)計要求，確?；炷量?jié)B等級，設(shè)置適量后澆帶防止收縮產(chǎn)生溫度裂縫，采用復(fù)合防水層提高防水等級等；施工方案包括：合理計算安排混凝土泵車、罐車數(shù)量，既保證混凝土在初凝前連續(xù)振搗澆注，又不造成罐車積壓；明確混凝土澆注責任制度和掛牌追溯制度，提高責任心，從而加強振搗質(zhì)量防止漏振，澆筑池壁時配備布料尺桿，在尺桿上畫有標記控制下料高度，防止出現(xiàn)分層過厚的現(xiàn)象，后澆帶止水條處澆筑時應(yīng)監(jiān)控橡膠位置，穿墻套管和螺栓應(yīng)做好細部構(gòu)造防止處滲水等。

2.2 采取有效措施，防止水池池壁受力出有害裂縫

為防止因地基不均勻沉降而導(dǎo)致水池結(jié)構(gòu)性開裂滲漏水，基礎(chǔ)地基采用砂、灰土統(tǒng)一做一層褥墊層，并嚴格控制施工質(zhì)量。降低地基壓縮系數(shù)，及時做好第三方沉降觀測，防止地基不均勻沉降產(chǎn)生裂縫；底板混凝土在7d左右沉降穩(wěn)定后再澆筑池壁，池壁應(yīng)在45d后進行合攏，減少應(yīng)力釋放；頂板應(yīng)按后澆帶合理劃分為小單位加緊做保溫層覆蓋，防止長期暴曬頂板產(chǎn)生溫度應(yīng)力導(dǎo)致裂縫產(chǎn)生。

2.3 優(yōu)化混凝土配合設(shè)計

池壁混凝土應(yīng)進行混凝土設(shè)計，包括混凝土水化熱梯度設(shè)計、抗裂設(shè)計等選用低水化熱的水泥把水化熱降下來，控制混凝土溫度裂縫；混凝土凝結(jié)時間延長到10～14h，使水化熱梯度平穩(wěn)，在塑性變化早期釋放水化熱；粗骨料宜選用粒形良好、質(zhì)地堅硬的潔凈碎石或卵石，粗骨料宜采用連續(xù)粒級，含泥量、泥塊含量指標應(yīng)符合規(guī)范規(guī)定。細骨料宜選用級配良好、質(zhì)地堅硬、顆粒潔凈的天然砂或機制砂，宜選用Ⅱ區(qū)中砂。

根據(jù)多年現(xiàn)場經(jīng)驗分析，考慮到HEA早期膨脹效能好，且60天回縮落差較小，決定采用摻加HEA膨脹劑的補償收縮混凝土為基本材料，以加強帶取代后澆帶連續(xù)澆筑超長混凝土結(jié)構(gòu)。根據(jù)設(shè)計圖紙的要求，將池壁以原后澆帶為界分兩塊澆筑，膨脹加強帶寬2米，原設(shè)計對后澆帶部位的鋼筋網(wǎng)已經(jīng)進行了加密保持不變，在加強帶的邊緣每側(cè)設(shè)密孔鐵絲網(wǎng)用鋼筋加固，防止加強帶外混凝土流入加強帶內(nèi)?；炷翝仓r先澆帶外混凝土，澆到加強帶時改用摻入膨脹劑的混凝土施工。

考慮普通水泥水化熱較高，特別是應(yīng)用到像污水池這種較大體積的混凝土中，水泥硬化時所產(chǎn)生的水化熱不易散發(fā)，在混凝土內(nèi)部溫度過高，與混凝土表面產(chǎn)生較大的溫度差，便混凝土內(nèi)部產(chǎn)生壓應(yīng)力，表面產(chǎn)生拉應(yīng)力。當表面拉應(yīng)力超過早期混凝土抗拉強度時就會產(chǎn)生溫度裂縫，因此確定采用水化熱比較低的礦渣硅酸鹽水泥，強度等級為強度等級為42．5；經(jīng)與商品混凝土生產(chǎn)廠家協(xié)商，確定加強帶內(nèi)混凝土HEA的摻量為12%，考慮到膨脹作用會使混凝土的強度有所降低，膨脹加強帶的混凝土強度等級從C35提高至C40；監(jiān)理人員提出為了保持污水處理池混凝土的整體性，全面消除混凝土溫度應(yīng)力和收縮應(yīng)力的影響，應(yīng)在加強帶外的混凝土中摻入適量的HEA，經(jīng)共同研究確定摻量為5%。

2.4 加強混凝土振搗質(zhì)量

施工現(xiàn)場應(yīng)加強振搗質(zhì)量，控制混凝土初凝時間，振搗器移動距離小于40cm，每個振點的持續(xù)時間應(yīng)以表面浮漿的外觀為依據(jù)。為使上下混凝土融為一體，在下混凝土中插入振沖機5cm，并采取混凝土浸水不冒泡的原則。對于大直徑套管底部混凝土的密實度，采用敲擊模板聽聲音的方法，檢查施工過程中混凝土的密實度。振動搗實必須密實，防治漏振、少振產(chǎn)生空鼓質(zhì)量問題，也不得過振產(chǎn)生離析現(xiàn)象；附柱剛度大，柱附近鋼筋較密，易在柱與池壁的強弱接觸處產(chǎn)生裂縫，應(yīng)在柱角處加強振動搗實。

2.5 加強后期維護

混凝土澆筑后，應(yīng)嚴格做好濕治養(yǎng)生的相關(guān)措施，認真做好混凝土的澆水、覆蓋工作。澆水后，對水池等有抗?jié)B要求的混凝土進行覆蓋、灑水或涂膜保濕，養(yǎng)護時間不少于14天。

2.6 采用氫氧化鈣水代替純水進行滿水試驗

水池養(yǎng)護結(jié)束后需進行滿水試驗檢驗是否有滲漏，可用飽和氫氧化鈣水代替純水進行滿試驗對混凝土進行養(yǎng)護，混凝土在水化反應(yīng)時，因水泥與水作用形成水化硅酸鈣和氫氧化鈣水化硅酸鈣等水化產(chǎn)物穩(wěn)定存在需要一個持續(xù)的堿性介質(zhì)環(huán)境，孔隙溶液的氫氧化鈣恰好提供了這個堿性環(huán)境條件。但是由于碳化、硫酸鹽反應(yīng)、養(yǎng)護環(huán)境等影響，Ca（OH）2濃度將會下降，此時補充Ca（OH）2溶液，能提高表層孔隙的堿性濃度，促進水化反應(yīng)。且補充Ca（OH）2溶液水化形成碳酸鈣晶體，屬非溶解性鈣鹽，會堵塞部分毛細孔道，填充混凝土表層對水泥石強度和耐久性極為不利的孔隙空洞，產(chǎn)生強度減少裂縫的發(fā)生，促進微裂縫自愈，提高抗?jié)B性能和抗碳化性能。

2.7 采用有機硅溶液進行防護

為提高現(xiàn)澆混凝土的抗?jié)B性能，在混凝土池壁回填前采用硅酮溶液噴涂。硅樹脂溶液不含（甲醇、苯、稀料），呈堿性，性價比高。在混凝土表面形成一層很薄的聚合物網(wǎng)絡(luò)疏水層，與混凝土材料形成穩(wěn)定的共價鍵連接，不封閉建筑物的毛細孔隙。液態(tài)水由于水分子大而不能穿透毛細管，但水蒸氣仍能穿透毛細管。當混凝土從毛細孔中擴散時，混凝土表面不再被水潤濕，使混凝土既具有疏水性又具有滲透性，大大降低了混凝土的毛細吸水率，減少了氯離子侵蝕和凍融破壞。同時填補了混凝土中的微空洞，有效地彌補了混凝土中的小裂縫。由于硅酮的表面張力較低，噴在基層表面時，很容易擴散并迅速滲透到混凝土內(nèi)部?？膳c基層材料永久結(jié)合，提高混凝土的耐久性。使混凝土的抗?jié)B、耐久性等得到綜合改善。

3 結(jié)語

水池出現(xiàn)裂縫是比較多見的，所以，尤其應(yīng)做好事前控制，密切注意事中的發(fā)展。在設(shè)計、施工時都需要高度重視，事后也需要根據(jù)實際情況采取相應(yīng)的解決措施，這樣才可以有效避免裂縫造成的危害。