污水池壁裂缝成因及修复方法研究

尤永杰

(福建天正建筑工程监理有限责任公司 福建福州 350001)

1 工程概况

案例工程位于福建某县工业园区，主要是对该园区4家蜜饯和3家琼脂生产企业工业废水接入开发区污水管网前的污水集中预处理，处理规模近期按1.1万m3/d，主要有新建固液分离机、旋流沉砂池、综合废水调节池、蜜饯废水集水池、pH调整池、混凝反应池、沉淀池、水解酸化池、梯度供氧氧化池、污泥泵房、污泥浓缩脱水、应急事故池、机械澄清除盐系统等处理单元。其中梯度供氧氧化池：长43m、宽42m、高6m，钢筋混凝土结构，混凝土等级为c30s6，其主体结构工程完成后发现水池侧壁出现裂缝，经满水试验后发现，池壁多点发生漏水，需对其进行结构修复处理，以满足安全生产使用要求。

2 池壁裂缝种类及成因

2.1 池壁裂缝种类

裂缝类型分别为：施工缝、温度裂缝、离析裂缝3种。

2.1.1施工缝

该裂缝主要表现为，沿池壁一周水平方向，通长不规则先、后浇筑的混凝土之间上下交接缝，缝宽0.2～1mm不等，如图1～图2所示。

图1 施工缝实景图

图2 施工缝实景图

2.1.2温度裂缝

该裂缝主要表现为，沿竖直方向分布一条或多条细微裂缝，如图3～图4所示。

图3 温度缝实景图一

图4 温度缝实景图二

2.1.3离析裂缝

该裂缝主要表现为，粗集料与浆料相互分离，出现骨料外露、蜂窝、孔洞等现象，产生局部由内而外的贯穿缝，如图5～图6所示。

图5 离析缝实景图一

图6 离析缝实景图二

2.2 池壁裂缝成因

2.2.1施工缝成因

因施工组织不当，池壁混凝土浇捣过程中，施工班组擅自中途暂停池壁混凝土浇筑，经参建各方积极协调处理，仍出现混凝土浇筑暂停4～10h不等，暂停期间未按原设计要求处理施工缝，且未采取任何保护和补救措施，导致先浇筑混凝土超过终凝时间，而与后浇筑的混凝土之间存在一个结合断面，从而形成了不当的施工缝。

2.2.2温度裂缝成因

水池壁长、宽均超过40m，高6m，壁厚400mm，属于大体积混凝土结构。混凝土浇捣过程，由于混凝土体积大,聚集在内部的水泥水化热不易散发,混凝土内部温度显著升高,而其表面则散热较快,形成了较大的温度差,使混凝土内部产生压应力,表面产生拉应力，从而产生混凝土表面温度裂缝。

2.2.3离析裂缝成因

部分池壁混凝土振捣不充分，混凝土自由落料高度超过2m，从而产生混凝土离析。

3 池壁裂缝修复方法

根据不同裂缝种类，确定相应的修复方法。具体方法有加大截面法、压力注浆碳纤维布封护法、置换混凝土法(表1)。

表1 裂缝修复方法表

3.1 加大截面法

加大截面法，即在原不规则施工缝两侧各增加100mm厚、宽400mm的钢筋混凝土带，从而增大混凝土截面面积，以提高原构件承载力、刚度和封堵止水能力。

3.1.1施工步骤

(1)先在施工缝两边按要求钻孔，孔位、孔径、孔深到达要求后进行清孔；

(2)进行Φ12螺纹钢筋植筋，植筋长度15d，注胶采用粘胶灌注器；待植筋胶养护期结束后，绑扎Φ12@100宽约400mm的钢筋网片(图7～图8)；

(3)新旧混凝土交接面凿毛，用水冲洗干净并涂刷界面剂(图7～图8)；

(4)抗拔力现场抽查检测合格后，安装模板并浇筑C35自密实混凝土(图7～图8)；

(5)浇筑后12h开始养护，养护期不少于14d。

图7 加大截面法示意图一

图8 加大截面法示意图二

3.2 压力注浆碳纤维布封护法

压力注浆碳纤维布封护法，先利用灌机的持续高压，将胶结材料注射到混凝土裂缝中，使裂缝中的水完全挤走，让注浆料与混凝土形成整体，从而起到封堵止水；再将抗拉强度极高的碳纤维布用环氧树脂粘结剂沿裂缝方向或垂直于裂缝方向粘贴在混凝土结构上，形成一个新的复合体，使碳纤维布与原有钢筋混凝土共同受力，增大结构抗裂或抗剪能力，提高结构的强度、刚度、抗裂性和延伸性。

3.2.1施工步骤

(1)将粘附在混凝土裂缝表面的灰浆等污渍用高压空气处理干净，并钻孔安装注浆嘴(图9)；

(2)用封缝胶将压浆嘴及裂缝表面封闭密实(图9)；

图9 压力注浆碳纤维布封护法示意图

(3)配置压浆料用灌浆机进行压力注浆，待出胶率保持稳定后保持压力30s即停止；

(4)压浆完成第二天浆液固化后，进行外观处理，并检验后沿裂缝走向涂刷一层改性环氧树脂类结构胶；

(5)先沿裂缝覆盖粘贴宽200mm的双层碳纤维布，后再沿垂直于裂缝方向粘贴长1000mm、宽200mm的单层碳纤维布压条，中心距300mm(图10～图11)；

(6)碳纤维布表面，采用宽1100mm、50mm厚聚合物砂浆进行面层防护(图11)。

图10 压力注浆碳纤维布封护法示意图

图11 压力注浆碳纤维布封护法示意图

3.3 置换混凝土法

置换混凝土法，主要解决混凝土结构中存在强度低、蜂窝、孔洞、疏松、离析等质量问题。该方法采用优质混凝土将局部的劣质混凝土置换掉，从而达到原结构强度和基本功能。施工步骤如下：

(1)凿除离析部位的混凝土，范围扩大至无离析混凝土范围内；凿除面尽可能凿毛，并形成C形回路，避免直通缝，保留原部位钢筋(图12)；

(2)新旧混凝土面洗净并涂刷界面剂；

(3)安装模板并浇捣C35自密实混凝土；采用分段浇捣，先进行池壁内侧封闭浇捣，待混凝土达到初凝状态后，再进行池壁外侧封闭浇捣，以达到完全封闭裂缝效果(图12)；

(4)待自密实混凝土强度到达设计强度80%以上后，粘贴0.167mm厚双层碳纤维布无缝满贴(图13)。

图12 置换混凝土法示意图

图13 置换混凝土法示意图

4 结语

随着我国水生态环境安全大力发展，城镇污水处理工程急剧增长，对污水工程质量及环境安全提出更高的要求；对蓄水要求较高的污水池体贯穿裂缝，不仅影响结构质量，更影响了其使用功能，并造成生态环境污染；池体工程应综合考虑混凝土裂缝成因，对主要因素进行积极控制，避免裂缝出现。当工程质量有效控制后仍遇到类似裂缝问题时，可采取加大截面法、压力注浆碳纤维布封护法、置换混凝土法等适当的修复方法进行积极处理，确保工程质量及其使用功能，从而满足工程各方面需求。

梯度供氧池壁，在确认裂缝修复使用的钢筋、结构胶等材料检测，植筋抗拔力现场抽检，自密实混凝土试块28d强度，混凝土结构实体检测均符合要求后，重新进行满水试验，未发现渗漏等异常情况，试验结果满足要求。由此可见，池壁混凝土的施工缝、温度裂缝、离析裂缝，在通过相应的施工方法修复后，工程质量已达到设计及规范要求，能满足原设计及建设单位的各项要求。