超长钢筋混凝土水池设计

2013-08-21卢福强

山西建筑 2013年8期

卢福强

(中油辽河工程有限公司，辽宁盘锦 124010)

超长钢筋混凝土水池在石化行业、给排水工程中是一种很普遍的构筑物，对于该类结构解决温度应力是设计难点。如果处理不好，会引发渗漏，造成钢筋锈蚀，结构承载能力和耐久性降低等严重后果。尤其是污水池、污油池类水池，如果发生渗漏将会对环境造成极大的危害。工程实验证明，裂缝大多由变形引起，包括温(湿)度变形、收缩变形等。混凝土结构在温差作用、混凝土收缩作用下混凝土内部会产生拉应力，当其超过混凝土抗拉强度时就会导致混凝土开裂，产生裂缝。《石油化工钢筋混凝土水池结构设计规范》规定，当现浇矩形钢筋混凝土水池的长度和宽度尺寸超过表1规定时，应采取适应温度变化作用的措施。具体措施有温度伸缩缝，后浇带，膨胀混凝土加强带，预应力混凝土结构等。

表1 石油化工钢筋混凝土水池结构设计标准

1 设置温度伸缩缝

1.1 伸缩缝设置原则

1)结构体系应合理布置，由伸缩缝分开的不同部分，应体形规整、匀称，结构受力明确，施工方便。2)在工作状态下，伸缩缝处的强度、水密性、防腐、卫生、耐温、耐久性应满足设计要求。3)伸缩缝设置的间距应考虑水池的埋设条件、温差、湿差、结构形式、构件配筋率、施工工艺等因素的影响，伸缩缝应贯通布置在一个竖直平面内。4)伸缩缝宽度应根据结构的伸缩变形量确定，一般可取20 mm～30 mm。

1.2 伸缩缝节点详图

伸缩缝由止水带、填缝板、嵌缝材料三部分组成。止水带的放置方式可分为埋入式和外贴式两种，如图1所示。

图1 伸缩缝节点示意图

1.3 伸缩缝组成材料技术参数

填缝板应具有适应温度变化引起变形的能力，可采用闭孔型聚乙烯泡沫塑料板、防腐软木板、纤维板等板材。嵌缝材料一般设置在迎水面，应具有止水密封作用并能适应伸缩缝的变形。嵌缝材料与混凝土面的粘结力不得小于0.2 MPa。嵌缝材料可选用聚硫橡胶、聚氨酯、硅胶等。止水带产生变形时，应具有在混凝土中锚固、止水和适应变形的能力，可选用橡胶止水带或PVC塑料止水带。其主要物理力学性能如表2所示。

表2 橡胶止水带和PVC塑料止水带物理力学性能

2 收缩后浇带、膨胀加强带

1)在水池底板、壁板、顶板温度收缩应力较大位置留设临时施工缝，将结构暂时划分为若干部分，经过构件内部收缩，在若干时间后再浇筑施工缝处混凝土，将结构连成整体。采用微膨胀混凝土浇筑称为后浇带，采用较高等级的膨胀混凝土浇筑称为加强带。新浇筑混凝土构件硬结收缩在施工后1个月～2个月完成80%左右，留出后浇(加强)带后，施工过程中混凝土可以自由伸缩，从而大大减少收缩应力，混凝土的抗拉强度大部分可以用来抵抗温度应力，提高结构抵抗温度变化的能力。2)后浇(加强)带节点详图见图2。

图2 后浇（加强）带节点示意图

3 预应力混凝土结构

1)超长钢筋混凝土水池结构设计中采用无粘结预应力技术，在对引起混凝土开裂的拉应力大小和分布情况计算分析后，有针对性的设置预应力钢筋，通过施加预应力来抵消混凝土收缩产生的部分拉应力，从而达到取消伸缩缝并控制裂缝的目的。在采用预应力的同时结合补偿收缩混凝土技术，实现超长钢筋混凝土水池不设伸缩缝的情况下仍能满足设计和使用要求。

2)无粘结预应力技术是采用高强度钢材、高强度混凝土为特征的高效预应力混凝土，是一种先进的施工技术。施工时先把预应力钢筋张拉锚固，靠锚具将张拉力传给混凝土构件。预应力钢筋表面为高密度聚乙烯套管，混凝土不会直接接触预应力钢筋，无须预留孔道及穿筋灌浆等，操作方便，施工速度快。钢筋混凝土水池中预应力钢筋可采用机械张拉和电热张拉。电热张拉采用热胀冷缩原理，在钢筋上通电使之热胀伸长，待达到要求的伸长值时加以锚固，随后停电冷缩使之产生预应力。

3)无粘结预应力混凝土施工图见图3。