混凝土水池裂缝产生原因与对策①

谢庆红+于小娟+朱秀华

摘 要：裂缝直接影响混凝土结构的使用性能和耐久性，实际工程中水池经常发生裂缝病害。分析了混凝土水池产生裂缝的原因，并从原材料、设计、施工、使用等方面提出应对措施。

关键词：混凝土水池 裂缝 设计 施工

中图分类号：TU528 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）08（c）-0109-01

混凝土结构在建造和使用期间，因为材料质量、施工工艺、环境条件和荷载作用等都可能使结构表面出现裂缝[1]。裂缝的存在和发展会引起钢筋锈蚀、保护层剥落，降低结构的承载力、刚度、耐久性及抗渗能力，影响其使用性能和寿命，盛放有毒有害的化工品水池泄露后还会引起环境污染。

1 混凝土裂缝产生原因

1.1 结构裂缝

（1）设计不合理引起的裂缝。构造不合理引起裂缝，如截面突变产生的应力集中引起构件裂缝；没按要求设置伸缩缝而引起的裂缝；保护层厚度太厚而引起裂缝。钢筋配置不合理引起的裂缝，如钢筋强度等级低，配筋率不满足规范要求，钢筋直径、间距选择不合理等。

（2）荷载作用引起的裂缝。混凝土没有达到设计强度前充水受荷或其他外部荷载引起的水池裂缝。

（3）地基的不均匀沉降引起池底及池壁裂缝的出现。

1.2 收缩裂缝

从相关研究资料和工程实例分析，收缩裂缝在所有裂缝中所占比例非常大。常见的收缩裂缝有：

（1）硬化前塑性变形裂缝。由于施工过程中振捣不充分或模板变形而导致混凝土在硬化前产生变形而引起的裂缝。

（2）干缩裂缝。由于混凝土表面干燥失水而引起的混凝土表面裂缝，多出现在混凝土表面，无规律性。

（3）化学收缩裂缝。混凝土在强度增长过程中水泥水化反应引起混凝土体积收缩而产生的收缩裂缝。

（4）温度收缩裂缝。通常由环境温度降低，混凝土养护过程中内部水化热引起的内外温差，使用过程中内外池壁的壁面温差等原因引起。

（5）龄期差收缩裂缝。若混凝土施工中留设施工缝且施工间隔过长，因先浇筑的混凝土已经完成大部分收缩，会约束后浇筑混凝土的收缩而在后浇筑混凝土中产生裂缝。裂缝垂直于施工缝，间距均匀，长度较短，靠近施工缝处较宽。

（6）碳化收缩裂缝。结构周界的环境介质中所含的酸性物质，如CO2，SO2，HCL等渗透到混凝土表层区域，与水泥石碱性物质发生反应，引起混凝土表面体积收缩，裂缝呈花纹状，无规律性，一般较浅。

1.3 膨胀裂缝

（1）碱骨料反应裂缝，混凝土骨料中的活性矿物与孔隙中的碱性溶液之间发生化学反应，体积膨胀，导致混凝土开裂和强度下降，一般发生在混凝土凝固数年后，可遍及混凝土全体，很难阻止和修补。

（2）化学腐蚀，环境中侵蚀性物质渗入混凝土内部与相关成分发生物理作用和化学反应后，使混凝土腐蚀，逐渐发生胀裂和剥落，从而造成钢筋腐蚀、结构失效。

（3）钢筋锈蚀裂缝

若裂缝、腐蚀、碳化等达到钢筋所在位置时引起钢筋锈蚀，锈蚀的钢筋体积膨胀，引起混凝土表面顺筋方向开裂、保护层剥落。钢筋锈蚀后加剧裂缝开展，最终结构失效。

2 混凝土裂缝控制对策

2.1 原材料选取

原材料特别是混凝土的选用对水池的裂缝控制起重要作用。①配比设计上应减少单方混凝土水泥用量、控制水胶比、提高粗集料含量、采用掺合料、使用减水剂等外加剂，以控制混凝土收缩；混凝土总碱含量不超过3kg/m3，以控制碱骨料反应的发生。②水泥胶凝材料尤其是水泥性能直接决定了混凝土材料的抗裂性能[2]，宜采用保水性、抗碳化性能较好的普通硅酸盐水泥。③粗集料应选用级配合理、粒形良好、线胀系数小的洁净非活性骨料，以减小混凝土收缩及碱骨料反应。④细集料宜采用含泥量少、级配合理的中粗砂。

2.2 设计方面

在结构设计方面，重视正常使用极限状态验算、构造设计及构造配筋的作用[3]。①注重构造。避免池壁截面突变；对薄弱部位，适当增加一些构造钢筋，作局部增强处理；选择合理的保护层厚度。②进行混凝土拉应力和最大裂缝宽度验算；满足配筋率要求，钢筋配置遵循“小直径，小间距”有利于抗裂的原则。③对防腐要求高的水池要设置防腐层，对池内外温差大的水池要设置保温层以控制温度裂缝[4]。④必要时可采用预应力混凝土结构以控制池壁裂缝。

2.3 施工方面

施工控制对混凝土水池裂缝控制起到关键作用。①合理安排施工工艺。施工温度选择在气温较低时进行，以混凝土升温膨胀补偿其收缩变形；合理设置后浇带以减少收缩变形和裂缝；留设施工缝时，注意控制施工龄期差，一般不超过7天，防止出现龄期差收缩裂缝。②模板支架系统要有足够的强度、刚度和稳定性，避免施工过程中发生位移引起混凝土内部及表面硬化前塑性变形裂缝。必要时可在钢模表面粘贴透水模板布以降低混凝土表面水胶比、提高表面抗裂强度、抗冻性，同时使渗透性、碳化深度和氯化物扩散系数也显著降低[5]。③要按设计配比拌制混凝土、控制水胶比、坍落度、和易性；要分层浇筑、分层振捣，保整振捣质量，达到外光里实；到做好施工缝、穿墙埋件等局部构造处理，按要求规范施工止水带、止水片，防止局部裂缝和渗漏；做好混凝土收面工作，必要进行时二次振捣、二次抹面，防止混凝土表面干缩裂缝出现。④及时、有效的对施工完的混凝土进行养护。在混凝土初凝前后开始养护，用湿养生布、麻袋或塑料薄膜覆盖防止混凝土表面失水引起干缩裂缝；终凝后按正常养护要求，保持混凝土表面湿度、温度，根据需要养生7～15 d。⑤按要求施工防水层、防腐层和保温层，防止其失效引起水池渗漏。⑥对预应力水池，当混凝土达到设计和规范要求强度后方可张拉预应力钢筋，防止混凝土出现裂缝。

2.4 使用方面

混凝土达到设计强度等级后水池才能蓄水，防止出现荷载裂缝。

3 结语

混凝土裂缝问题是项技术难题，长期困扰工程界，裂缝直接影响混凝土结构的使用性能和耐久性。混凝土水池裂缝产生原因复杂，这就要求在原材料选择、工程设计、工程施工和使用等环节都要采取相应措施来控制裂缝，保证结构安全使用。

参考文献

[1] 过镇海，时旭东.钢筋混凝土原理和分析[M].北京：清华大学出版社，2003.

[2] 王乾峰.高性能混凝土裂缝控制研究综述[J].混凝土，2013（5）：119-123.

[3] SH/T 3132-2002，石油化工钢筋混凝土水池结构设计规范[S] .

[4] 胡金旭，朱向军.钢筋混凝土水池温度裂缝的分析及碳纤维加固处理[J].工业建筑，2011（8）：130-133.

[5] 刘津明.透水模板布对混凝土性能影响的试验研究[J].施工技术，2006（8）：81-83.endprint