調(diào)節(jié)池板式混凝土裂縫治理措施探析

孫拴虎　符惠萍　閻玉菡　齊海鵬　茍強(qiáng)

摘要：以某調(diào)節(jié)池底板出現(xiàn)裂縫病害為背景，對調(diào)節(jié)池裂縫全數(shù)進(jìn)行檢查，得出了各裂縫的長度、寬度和深度。在結(jié)合以往工程實際的基礎(chǔ)上，分析得出該工程產(chǎn)生的裂縫病害主要是溫度裂縫和混凝土收縮裂縫，不會造成結(jié)構(gòu)安全性事故的發(fā)生。針對裂縫病害選擇了適宜的裂縫修補(bǔ)措施，后期采用鉆芯法檢測了其修補(bǔ)質(zhì)量，結(jié)果表明該工程裂縫修補(bǔ)方案是科學(xué)合理的，且修補(bǔ)效果良好。

關(guān)鍵詞：混凝土;調(diào)節(jié)池;傷損等級;裂縫治理

中圖分類號：TU528 ????????????文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

0. 引言

某工程設(shè)置的污水調(diào)節(jié)池為鋼筋混凝土矩形水池結(jié)構(gòu)，底板長131m、寬41m，底板四周及池壁下方厚1000mm，中部厚500mm，底板頂標(biāo)高-4.50m。底板下設(shè)混凝土墊層，底板混凝土等級為C40，底板混凝土在施工時預(yù)留一縱兩橫的膨脹加強(qiáng)帶，橫向加強(qiáng)帶最大間距63m。該調(diào)節(jié)池位于我國西部地區(qū)，由于當(dāng)?shù)貧夂蚋稍锖?，晝夜溫差較大，干濕交替頻繁等環(huán)境條件的影響，使得當(dāng)?shù)鼗炷两Y(jié)構(gòu)容易產(chǎn)生裂縫病害^[1-2]。裂縫的存在不僅影響其外觀質(zhì)量，而且危害調(diào)節(jié)池結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能、耐久性能及密閉性能，一旦污水調(diào)節(jié)池泄漏將對地下水的水質(zhì)產(chǎn)生一定影響^[3-6]。

調(diào)節(jié)池底板屬于大面積、超長混凝土板式結(jié)構(gòu)，混凝土的溫度收縮是導(dǎo)致其裂縫產(chǎn)生的主要原因之一^?[7]。國內(nèi)外研究表明，實際工程中混凝土結(jié)構(gòu)80%的裂縫都是由濕度及包括結(jié)構(gòu)的不均勻沉降等變形作用在內(nèi)的因素引起的，而溫度變化是其中占比最多的因素^[8-9]。

本文對某調(diào)節(jié)池混凝凝土結(jié)構(gòu)底板出現(xiàn)的裂縫病害進(jìn)行了現(xiàn)場量測，根據(jù)裂縫特征分析了其裂縫產(chǎn)生真實原因，并按照裂縫損傷等級對其裂縫病害進(jìn)行了修補(bǔ)治理，以期提高該結(jié)構(gòu)的防水防滲性能，恢復(fù)其使用功能，確保結(jié)構(gòu)達(dá)到設(shè)計使用壽命。

1. 裂縫概況

該調(diào)節(jié)池產(chǎn)生裂縫的混凝土底板是在零下10攝氏度左右時進(jìn)行澆筑的，并在施工2個月之后產(chǎn)生了局部開裂、局部地基沉陷、底板脫空等病害。調(diào)查發(fā)現(xiàn)，裂縫形式有豎向裂縫、水平裂縫和斜向裂縫等（如圖1所示），大部分出現(xiàn)在調(diào)節(jié)池的底板、池壁以及底板的外側(cè)，且主要發(fā)生在兩道橫向加強(qiáng)帶之間。按一縱兩橫膨脹加強(qiáng)帶對調(diào)節(jié)池底板進(jìn)行分區(qū)編號，見圖2。

現(xiàn)場量測得出，1號調(diào)節(jié)池底板裂縫23條，合計裂縫長度100m，裂縫最大寬度0.84mm;2號調(diào)節(jié)池底板裂縫26條，合計裂縫長度41m，裂縫最大寬度0.84mm;3號調(diào)節(jié)池底板裂縫2條，合計裂縫長度12m，裂縫最大寬度0.53mm;4號調(diào)節(jié)池底板裂縫3條，合計裂縫長度23m，裂縫最大寬度0.53mm;5-1號調(diào)節(jié)池底板裂縫26條，合計裂縫長度150m，裂縫最大寬度1.20mm;5-2號調(diào)節(jié)池底板裂縫17條，合計裂縫長度210m，裂縫最大寬度1.20mm;6-1號調(diào)節(jié)池底板裂縫14條，合計裂縫長度70.5m，裂縫最大寬度1.03mm;6-2號調(diào)節(jié)池底板裂縫11條，合計裂縫長度145m，裂縫最大寬度1.03mm。1號調(diào)節(jié)池底板外側(cè)裂縫19條，合計裂縫長度20m，裂縫最大寬度0.70mm;2號調(diào)節(jié)池底板外側(cè)裂縫14條，合計裂縫長度37.5m，裂縫最大寬度0.90mm;3號調(diào)節(jié)池底板外側(cè)裂縫2條，合計裂縫長度6m，裂縫最大寬度0.30mm;4號調(diào)節(jié)池底板外側(cè)裂縫1條，合計裂縫長度4m，裂縫最大寬度0.50mm;5-1號調(diào)節(jié)池底板外側(cè)裂縫9條，合計裂縫長度38m，裂縫最大寬度0.90mm;5-2號調(diào)節(jié)池底板外側(cè)裂縫15條，合計裂縫長度36m，裂縫最大寬度0.90mm;6-1號調(diào)節(jié)池底板外側(cè)裂縫8條，合計裂縫長度14.5m，裂縫最大寬度0.70mm;6-2號調(diào)節(jié)池底板外側(cè)裂縫11條，合計裂縫長度30m，裂縫最大寬度0.70mm。利用混凝土裂縫超聲檢測分析儀對調(diào)節(jié)池部分裂縫進(jìn)行了裂縫深度檢測并對具有代表性的部分裂縫采用鉆芯法進(jìn)行檢測復(fù)核，結(jié)果表明1號調(diào)節(jié)池底板裂縫最大深度為403mm，2號調(diào)節(jié)池底板裂縫最大深度為410mm，3號調(diào)節(jié)池底板裂縫最大深度為352mm，4號調(diào)節(jié)池底板裂縫最大深度為360mm，5、6號調(diào)節(jié)池底板裂縫大多為貫穿裂縫，如圖3所示。

2. 裂縫成因

混凝土結(jié)構(gòu)根據(jù)其裂縫產(chǎn)生機(jī)理的不同，可以將導(dǎo)致裂縫產(chǎn)生的原因分為“荷載裂縫”和“非荷載裂縫”兩大類。實際工程中，混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的裂縫病害大多因鋼筋銹蝕、混凝土腐蝕、溫濕度變化、徐變收縮等引起的結(jié)構(gòu)自身體積膨脹或收縮引起^[10]。

該調(diào)節(jié)池混凝土中的裂縫處于施工初期，因此出現(xiàn)荷載裂縫的可能性極低。且在冬期環(huán)境氣溫過低的情況下進(jìn)行的澆筑，施工前沒有采取相關(guān)低溫處理措施，使得調(diào)節(jié)池混凝土底板后期出現(xiàn)了大量裂縫。究其原因，主要是因為在冬季大溫差條件下大體積混凝土的里表溫差誘發(fā)了結(jié)構(gòu)表面產(chǎn)生了溫度裂縫，以及降溫速率過快，加劇了水泥凝結(jié)硬化，產(chǎn)生了收縮裂縫。外加冬季混凝土澆筑后養(yǎng)護(hù)條件差，不能及時補(bǔ)充養(yǎng)護(hù)水和及時控制養(yǎng)護(hù)溫度，會引起底板開裂的可能性增加。此外，設(shè)計所留后澆帶位置不盡合理，特別是中間段裂縫段過長，導(dǎo)致混凝土水化收縮和低溫收縮過大引起了調(diào)節(jié)池混凝土底板產(chǎn)生了開裂現(xiàn)象。

混凝土結(jié)構(gòu)帶裂縫工作已成為常態(tài)化，該調(diào)節(jié)池混凝土底板裂縫雖不會造成構(gòu)筑物構(gòu)造安全性事故的發(fā)生，但裂縫的存在勢必導(dǎo)致鋼筋銹蝕的介質(zhì)侵入使得調(diào)節(jié)池混凝土底板產(chǎn)生銹脹開裂，進(jìn)一步威脅到調(diào)節(jié)池混凝土結(jié)構(gòu)的工作性能、適用性能和耐久性能。為此，需對調(diào)節(jié)池混凝土底板裂縫進(jìn)行適宜的修補(bǔ)治理。

3. 裂縫治理措施及效果

現(xiàn)實工程中，往往以平均裂縫寬度作為評定標(biāo)準(zhǔn)，將裂縫等級分為I級、II級和III級，并給出了各等級對應(yīng)的修補(bǔ)方式，如表1所示。

該工程調(diào)節(jié)池存在裂縫數(shù)量較多，且從實際裂縫的形式分布情況可以看出，同一條裂縫上的裂縫寬度是不均勻的，僅采用平均寬度來評定裂縫損傷等級，其評估結(jié)果不可避免會與實際情況存在較大偏差。此外，如嚴(yán)格按照各裂縫等級推薦的修補(bǔ)方式展開裂縫修補(bǔ)工作操作難度較大。為此，本工程提出將壓力注漿法和表面封閉法相結(jié)合的方式開展相關(guān)裂縫修補(bǔ)工作。研究選取改性環(huán)氧樹脂作為修補(bǔ)材料，并改善了其部分工藝完成了調(diào)節(jié)池底板混凝土的裂縫修補(bǔ)工作。裂縫修補(bǔ)完成后采用鉆芯法對裂縫修補(bǔ)質(zhì)量進(jìn)行了檢測，結(jié)果表明修補(bǔ)效果良好，能夠滿足工程要求。具體修補(bǔ)工藝如下：打磨處理→清縫除塵→標(biāo)注底座位置（間距30-40cm）→固定底座（底座中心與裂縫對準(zhǔn)）→裂縫表面切實密封（形成密封帶）→壓氣試驗（0.2MPa -0.4MPa）→在底座上固定注射筒→灌膠（壓力為0.06MPa -0.08MPa，及時更換注射筒并保證持續(xù)壓力）→容器清洗，除去殘膠→拆除注射筒和底座→裂縫表面打磨處理→清縫處理（去除打磨的混凝土粉末和灰塵）→涂刷一層改性環(huán)氧樹脂膠液（利于粘結(jié)）→裂縫表面抹壓調(diào)配好的膠液→檢查、記錄。

4. 結(jié)論

本文介紹了該調(diào)節(jié)池混凝土結(jié)構(gòu)工程概況，對調(diào)節(jié)池裂縫全數(shù)進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)調(diào)節(jié)池混凝土結(jié)構(gòu)病害主要包括底板產(chǎn)生局部開裂、地基局部沉陷、底板脫空等，且主要發(fā)生在兩道橫向加強(qiáng)帶之間。通過現(xiàn)場量測得出各裂縫的長度、寬度和深度，在結(jié)合以往工程實際的基礎(chǔ)上，分析得出該工程產(chǎn)生的裂縫病害主要是低溫收縮溫度裂縫和混凝土凝結(jié)收縮裂縫，不會造成結(jié)構(gòu)安全性事故的發(fā)生。最終選用改性環(huán)氧樹脂作為修補(bǔ)材料采用壓力注漿法和表面封閉法相結(jié)合的方式對調(diào)節(jié)池底板裂縫進(jìn)行了修補(bǔ)處理，并采用鉆芯法對其修補(bǔ)質(zhì)量進(jìn)行了檢測，結(jié)果表明修補(bǔ)效果良好，能夠滿足工程要求。

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投稿日期：20210429

作者：孫拴虎（1993-），男（漢族），陜西彬州人，碩士研究生，助教，研究方向為混凝土結(jié)構(gòu)耐久性。

陜西機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院2020年度院內(nèi)教育教學(xué)科研項目資助（項目編號：YJ202006）