污水池结构设计中裂缝出现的原因及对策

2015-10-12孔江涛

河南建材 2015年5期

关键词：池体水池荷载

孔江涛

河南省国龙置业有限公司（450000）

污水池结构设计中裂缝出现的原因及对策

孔江涛

河南省国龙置业有限公司（450000）

对于钢筋混凝土污水池来讲，裂缝严重影响其使用功能及结构耐久性。这里从结构设计、材料选择、施工工艺及后期使用几个方面介绍了裂缝产生的原因及预防方法。

0概述

随着经济的发展，工业废水及生活污水量日益增加，为适应城市建设和经济发展的需要，提高城市环境质量，进一步有效改善城区投资环境和居民生活条件，实现可持续发展，作为城市基础设施的污水处理厂规模也日益增大。污水处理池是污水厂水处理重要组成部分。在调查中，水池裂缝普遍存在，裂缝的存在势必影响结构使用功能，降低使用年限。国家规范对污水池裂缝限值较为严格，因此，裂缝控制贯穿于污水池的结构设计、施工及使用当中。

1　裂缝的分类

1）受荷裂缝：受荷裂缝钢筋混凝土结构在外界荷载或外力作用下因变形而产生的裂缝。这种裂缝常出现于混凝土受拉区，特别是对于污水池，腐蚀性介质腐蚀钢筋，结构承载力下降，容易出现受荷裂缝。鉴于水池所受荷载的多样性，设计中对荷载的疏忽、工况组合的考虑不周以及后期使用不当是造成受荷裂缝的主要原因。

2）温度裂缝：温度裂缝是由于混凝土的内外温度差产生应力或应变，这种应力或应变会受到外部和内部的不同约束，从而导致应力超过混凝土极限抗拉强度而产生程度不一的裂缝。混凝土的水化热、干缩变形、外部约束、环境温度差过大是导致此类裂缝的主要原因［1］。

3）沉降裂缝：沉降裂缝是由于地基的不均匀沉降导致基底反力分布发生变化，从而产生附加应力导致池体产生裂缝。地基土的压缩系数不均匀，上部结构类型不同、池体荷载分布不均匀、地表水的浸入、周围大范围的土方开挖等外界因素都可能导致池体的不均匀沉降而产生裂缝。

4）腐蚀裂缝：腐蚀裂缝在实际工程中并不少见，却往往被忽视，此种裂缝最常见的原因是由于氯离子的渗透或混凝土碳化造成混凝土剥落引发深度腐蚀，进而引发其他类型的裂缝，从而造成池体强度降低而发生破坏。对于污水处理池，此类腐蚀介质的来源可能来自要处理的污水，也可能来自地下土或地下水［2］。笔者曾接触过一个污水处理项目，地质资料（见表1和表2）显示，该项目地下水和地下土均具有强腐蚀性，在设计期限内，对污水池结构的耐久性将是一个非常大的考验。

5）其他裂缝对于地下式水池，地下水升高导致池体上浮而产生的裂缝也不容忽视，这种情况在正常使用和施工期间均需特别注意。在施工期间，池顶覆土需及时覆盖。在汛期，当监测到的水位超过设计抗浮水位时，需及时采取降水排水措施，以防池体上浮而发生开裂。

表1　场地地下水对混凝土结构的腐蚀性评价

2　裂缝的预防

2.1受荷裂缝

首先，在设计阶段进行准确计算，满足规范要求。实现准确计算的前提是要准确掌握设计资料，包括地质资料以及在施工、试水阶段对荷载工况的准确把握（例如机械设备荷载、运输车辆荷载和地面堆载等），对水池结构进行整体计算分析，确保计算模型与实际工作状况一致。其次，可以采取一些构造措施，例如在池壁、池底拐角位置设置水平和竖向腋角及附加构造钢筋来减少应力集中，在受力较大部位钢筋采用焊接接头形式、开洞处配置加强钢筋等措施降低裂缝发生的可能性。

表2　按环境类型土对混凝土结构的腐蚀性评价

2.2温度裂缝

在材料选择时，需对材料的规格级别和混凝土配比提出较高要求，选择合适的水泥产品并严格控制用量，减少混凝土水化热，合理控制骨料级配，必要时可适当添加外加剂，减少混凝土拉应力；提高施工工艺，加强混凝土早期养护，提高混凝土抗拉强度；结合合理的构造措施，选择直径较小的钢筋，适当缩小钢筋间距，当保护层厚度较大时，可以配置适量的钢筋，以减少温度裂缝的发生［3］。

2.3沉降裂缝

工艺上应选取合适的水池体型和平面，尽力避免平面不规则或高差太大；设计时应认真分析地质资料，预估水池结构地基的沉降值，选取合适的基础形式并作好沉降观测；由于伸缩缝的构造措施复杂，施工及使用阶段容易出现沉降裂缝，因此，可以设置后浇带或者膨胀加强带的措施，减少伸缩缝的设置。

2.4腐蚀裂缝

设计时需要根据规范要求严格控制裂缝宽度，增加保护层厚度。施工时严格控制混凝土的水灰比，加强振捣，提高混凝土浇筑质量（密实度），并且严格控制含氯盐外加剂的掺合量。还需严格执行规范所要求的防腐措施（如《工业建筑防腐蚀设计规范表》6.1.5明确了污水池内表面的防腐蚀措施），也可进行专门试验确定防腐措施。伸缩缝、洞口和预埋套管等位置应注意防腐处理。

对于冻胀等因素引起的混凝土裂缝，冬季施工时需采取一定的抗冻设计和保温措施，以保证施工质量以及污水池的正常使用。