钢筋混凝土水池池壁裂缝原因分析及预防措施

2019-11-29沈欢

商品与质量 2019年3期

沈欢

上海科瑞真诚建设项目管理有限公司上海 201616

钢筋混凝土池体一般为矩形或圆形，根据设计要求和施工条件，水池可分为预制装配式或现浇整体式，但无论何种形式的钢筋混凝土水池，由于多种原因（如池体变形、沉降，混凝土收缩徐变、池体在拉、弯、剪等应力作用下）的影响，池体结构产生裂缝（包括底板、池壁及顶板）产生裂缝在所难免，而且规范也允许普通钢筋混凝土结构产生裂缝，但要使池体产生的裂缝产生的裂缝被控制在一定范围内（规范允许裂缝宽度为不大于0．2mm），这是笔者撰写本文的目的。上海松东水环境净化有限公司一、二期提标改造及三期工程-二标段位于上海市松江区。本项目建设内容主要为对现状松江东部污水处理厂进行三期改扩建，主要工程量为污水处理池的施工。本文主要针对该工程在施工过程中存在的池壁裂缝产生及防治措施进行叙述。

1 裂缝产生的原因

1.1 材料本身存在问题

温差收缩、塑性收缩、膨胀、徐变等因素都会引起裂缝。水泥在水化反应中放出大量的热量，使混凝土升温，与外界温度形成温差，造成温度应力。其尺寸与温差有关，直接影响混凝土的开裂和裂缝宽度。混凝土浇筑后，水化反应更加强烈，出现泌水和水分蒸发，造成混凝土收缩。水灰比过大，水泥用量大，掺合料保水性差，粗集料少，耗水量大，振动差，环境温度高，地表水损失大，主要导致塑性收缩开裂[1]。

1.2 设计问题

直径大、间距大、配筋率低、钢筋位置偏差、保护层过大或过小都可能导致混凝土开裂。如果水池太长，没有采取加固措施，会导致温度裂缝；结构不均匀荷载和地基承载力不足将导致不均匀沉降，从而导致裂缝。地下水池不考虑地下水的影响，池壁外土压力计算不足，使用荷载过大，也会导致池壁开裂。

1.3 施工中存在的问题

混凝土初凝后，模板及支架变形。浇筑混凝土时，施工缝特别是变形缝、后浇带处理不当，造成缝不密实、裂缝；施工不按图纸进行，甚至偷工减料，壁厚和钢筋间距不足，混凝土强度达不到设计要求，出现蜂窝麻面露筋质量。如果不及时修复，维修不到位，会导致墙体开裂。

2 水池裂缝防治措施

2.1 优化施工组织措施，确保施工质量

施工前，应优化图纸会审和施工方案，包括验算附壁柱规格和池底板厚度满足设计要求，确保混凝土抗渗等级，设置适量后浇带防止收缩产生温度裂缝，采用复合防水层提高防水等级等；施工方案包括：合理计算安排混凝土泵车、罐车数量，既保证混凝土在初凝前连续振捣浇注，又不造成罐车积压；明确混凝土浇注责任制度和挂牌追溯制度，提高责任心，从而加强振捣质量防止漏振，浇筑池壁时配备布料尺杆，在尺杆上画有标记控制下料高度，防止出现分层过厚的现象，后浇带止水条处浇筑时应监控橡胶位置，穿墙套管和螺栓应做好细部构造防止处渗水等。

2.2 采取有效措施，防止水池池壁受力出有害裂缝

为防止因地基不均匀沉降而导致水池结构性开裂渗漏水，基础地基采用砂、灰土统一做一层褥垫层，并严格控制施工质量。降低地基压缩系数，及时做好第三方沉降观测，防止地基不均匀沉降产生裂缝；底板混凝土在7d左右沉降稳定后再浇筑池壁，池壁应在45d后进行合拢，减少应力释放；顶板应按后浇带合理划分为小单位加紧做保温层覆盖，防止长期暴晒顶板产生温度应力导致裂缝产生。

2.3 优化混凝土配合设计

池壁混凝土应进行混凝土设计，包括混凝土水化热梯度设计、抗裂设计等选用低水化热的水泥把水化热降下来，控制混凝土温度裂缝；混凝土凝结时间延长到10～14h，使水化热梯度平稳，在塑性变化早期释放水化热；粗骨料宜选用粒形良好、质地坚硬的洁净碎石或卵石，粗骨料宜采用连续粒级，含泥量、泥块含量指标应符合规范规定。细骨料宜选用级配良好、质地坚硬、颗粒洁净的天然砂或机制砂，宜选用Ⅱ区中砂。

根据多年现场经验分析，考虑到HEA早期膨胀效能好，且60天回缩落差较小，决定采用掺加HEA膨胀剂的补偿收缩混凝土为基本材料，以加强带取代后浇带连续浇筑超长混凝土结构。根据设计图纸的要求，将池壁以原后浇带为界分两块浇筑，膨胀加强带宽2米，原设计对后浇带部位的钢筋网已经进行了加密保持不变，在加强带的边缘每侧设密孔铁丝网用钢筋加固，防止加强带外混凝土流入加强带内。混凝土浇筑时先浇带外混凝土，浇到加强带时改用掺入膨胀剂的混凝土施工。

考虑普通水泥水化热较高，特别是应用到像污水池这种较大体积的混凝土中，水泥硬化时所产生的水化热不易散发，在混凝土内部温度过高，与混凝土表面产生较大的温度差，便混凝土内部产生压应力，表面产生拉应力。当表面拉应力超过早期混凝土抗拉强度时就会产生温度裂缝，因此确定采用水化热比较低的矿渣硅酸盐水泥，强度等级为强度等级为42．5；经与商品混凝土生产厂家协商，确定加强带内混凝土HEA的掺量为12%，考虑到膨胀作用会使混凝土的强度有所降低，膨胀加强带的混凝土强度等级从C35提高至C40；监理人员提出为了保持污水处理池混凝土的整体性，全面消除混凝土温度应力和收缩应力的影响，应在加强带外的混凝土中掺入适量的HEA，经共同研究确定掺量为5%。

2.4 加强混凝土振捣质量

施工现场应加强振捣质量，控制混凝土初凝时间，振捣器移动距离小于40cm，每个振点的持续时间应以表面浮浆的外观为依据。为使上下混凝土融为一体，在下混凝土中插入振冲机5cm，并采取混凝土浸水不冒泡的原则。对于大直径套管底部混凝土的密实度，采用敲击模板听声音的方法，检查施工过程中混凝土的密实度。振动捣实必须密实，防治漏振、少振产生空鼓质量问题，也不得过振产生离析现象；附柱刚度大，柱附近钢筋较密，易在柱与池壁的强弱接触处产生裂缝，应在柱角处加强振动捣实。

2.5 加强后期维护

混凝土浇筑后，应严格做好湿治养生的相关措施，认真做好混凝土的浇水、覆盖工作。浇水后，对水池等有抗渗要求的混凝土进行覆盖、洒水或涂膜保湿，养护时间不少于14天。

2.6 采用氢氧化钙水代替纯水进行满水试验

水池养护结束后需进行满水试验检验是否有渗漏，可用饱和氢氧化钙水代替纯水进行满试验对混凝土进行养护，混凝土在水化反应时，因水泥与水作用形成水化硅酸钙和氢氧化钙水化硅酸钙等水化产物稳定存在需要一个持续的碱性介质环境，孔隙溶液的氢氧化钙恰好提供了这个碱性环境条件。但是由于碳化、硫酸盐反应、养护环境等影响，Ca（OH）2浓度将会下降，此时补充Ca（OH）2溶液，能提高表层孔隙的碱性浓度，促进水化反应。且补充Ca（OH）2溶液水化形成碳酸钙晶体，属非溶解性钙盐，会堵塞部分毛细孔道，填充混凝土表层对水泥石强度和耐久性极为不利的孔隙空洞，产生强度减少裂缝的发生，促进微裂缝自愈，提高抗渗性能和抗碳化性能。

2.7 采用有机硅溶液进行防护

为提高现浇混凝土的抗渗性能，在混凝土池壁回填前采用硅酮溶液喷涂。硅树脂溶液不含（甲醇、苯、稀料），呈碱性，性价比高。在混凝土表面形成一层很薄的聚合物网络疏水层，与混凝土材料形成稳定的共价键连接，不封闭建筑物的毛细孔隙。液态水由于水分子大而不能穿透毛细管，但水蒸气仍能穿透毛细管。当混凝土从毛细孔中扩散时，混凝土表面不再被水润湿，使混凝土既具有疏水性又具有渗透性，大大降低了混凝土的毛细吸水率，减少了氯离子侵蚀和冻融破坏。同时填补了混凝土中的微空洞，有效地弥补了混凝土中的小裂缝。由于硅酮的表面张力较低，喷在基层表面时，很容易扩散并迅速渗透到混凝土内部。可与基层材料永久结合，提高混凝土的耐久性。使混凝土的抗渗、耐久性等得到综合改善。