调节池板式混凝土裂缝治理措施探析

2021-01-20孙拴虎符惠萍阎玉菡齐海鹏苟强

甘肃科技纵横 2021年9期

孙拴虎　符惠萍　阎玉菡　齐海鹏　苟强

摘要：以某调节池底板出现裂缝病害为背景，对调节池裂缝全数进行检查，得出了各裂缝的长度、宽度和深度。在结合以往工程实际的基础上，分析得出该工程产生的裂缝病害主要是温度裂缝和混凝土收缩裂缝，不会造成结构安全性事故的发生。针对裂缝病害选择了适宜的裂缝修补措施，后期采用钻芯法检测了其修补质量，结果表明该工程裂缝修补方案是科学合理的，且修补效果良好。

关键词：混凝土;调节池;伤损等级;裂缝治理

中图分类号：TU528 文献标识码：A

0. 引言

某工程设置的污水调节池为钢筋混凝土矩形水池结构，底板长131m、宽41m，底板四周及池壁下方厚1000mm，中部厚500mm，底板顶标高-4.50m。底板下设混凝土垫层，底板混凝土等级为C40，底板混凝土在施工时预留一纵两横的膨胀加强带，横向加强带最大间距63m。该调节池位于我国西部地区，由于当地气候干燥寒冷，昼夜温差较大，干湿交替频繁等环境条件的影响，使得当地混凝土结构容易产生裂缝病害^[¹^-²^]。裂縫的存在不仅影响其外观质量，而且危害调节池结构的力学性能、耐久性能及密闭性能，一旦污水调节池泄漏将对地下水的水质产生一定影响^[³^-⁶^]。

调节池底板属于大面积、超长混凝土板式结构，混凝土的温度收缩是导致其裂缝产生的主要原因之一^[⁷^]。国内外研究表明，实际工程中混凝土结构80%的裂缝都是由湿度及包括结构的不均匀沉降等变形作用在内的因素引起的，而温度变化是其中占比最多的因素^[⁸^-⁹^]。

本文对某调节池混凝凝土结构底板出现的裂缝病害进行了现场量测，根据裂缝特征分析了其裂缝产生真实原因，并按照裂缝损伤等级对其裂缝病害进行了修补治理，以期提高该结构的防水防渗性能，恢复其使用功能，确保结构达到设计使用寿命。

1. 裂缝概况

该调节池产生裂缝的混凝土底板是在零下10摄氏度左右时进行浇筑的，并在施工2个月之后产生了局部开裂、局部地基沉陷、底板脱空等病害。调查发现，裂缝形式有竖向裂缝、水平裂缝和斜向裂缝等（如图1所示），大部分出现在调节池的底板、池壁以及底板的外侧，且主要发生在两道横向加强带之间。按一纵两横膨胀加强带对调节池底板进行分区编号，见图2。

现场量测得出，1号调节池底板裂缝23条，合计裂缝长度100m，裂缝最大宽度0.84mm;2号调节池底板裂缝26条，合计裂缝长度41m，裂缝最大宽度0.84mm;3号调节池底板裂缝2条，合计裂缝长度12m，裂缝最大宽度0.53mm;4号调节池底板裂缝3条，合计裂缝长度23m，裂缝最大宽度0.53mm;5-1号调节池底板裂缝26条，合计裂缝长度150m，裂缝最大宽度1.20mm;5-2号调节池底板裂缝17条，合计裂缝长度210m，裂缝最大宽度1.20mm;6-1号调节池底板裂缝14条，合计裂缝长度70.5m，裂缝最大宽度1.03mm;6-2号调节池底板裂缝11条，合计裂缝长度145m，裂缝最大宽度1.03mm。1号调节池底板外侧裂缝19条，合计裂缝长度20m，裂缝最大宽度0.70mm;2号调节池底板外侧裂缝14条，合计裂缝长度37.5m，裂缝最大宽度0.90mm;3号调节池底板外侧裂缝2条，合计裂缝长度6m，裂缝最大宽度0.30mm;4号调节池底板外侧裂缝1条，合计裂缝长度4m，裂缝最大宽度0.50mm;5-1号调节池底板外侧裂缝9条，合计裂缝长度38m，裂缝最大宽度0.90mm;5-2号调节池底板外侧裂缝15条，合计裂缝长度36m，裂缝最大宽度0.90mm;6-1号调节池底板外侧裂缝8条，合计裂缝长度14.5m，裂缝最大宽度0.70mm;6-2号调节池底板外侧裂缝11条，合计裂缝长度30m，裂缝最大宽度0.70mm。利用混凝土裂缝超声检测分析仪对调节池部分裂缝进行了裂缝深度检测并对具有代表性的部分裂缝采用钻芯法进行检测复核，结果表明1号调节池底板裂缝最大深度为403mm，2号调节池底板裂缝最大深度为410mm，3号调节池底板裂缝最大深度为352mm，4号调节池底板裂缝最大深度为360mm，5、6号调节池底板裂缝大多为贯穿裂缝，如图3所示。

2. 裂缝成因

混凝土结构根据其裂缝产生机理的不同，可以将导致裂缝产生的原因分为“荷载裂缝”和“非荷载裂缝”两大类。实际工程中，混凝土结构产生的裂缝病害大多因钢筋锈蚀、混凝土腐蚀、温湿度变化、徐变收缩等引起的结构自身体积膨胀或收缩引起^[¹⁰^]。

该调节池混凝土中的裂缝处于施工初期，因此出现荷载裂缝的可能性极低。且在冬期环境气温过低的情况下进行的浇筑，施工前没有采取相关低温处理措施，使得调节池混凝土底板后期出现了大量裂缝。究其原因，主要是因为在冬季大温差条件下大体积混凝土的里表温差诱发了结构表面产生了温度裂缝，以及降温速率过快，加剧了水泥凝结硬化，产生了收缩裂缝。外加冬季混凝土浇筑后养护条件差，不能及时补充养护水和及时控制养护温度，会引起底板开裂的可能性增加。此外，设计所留后浇带位置不尽合理，特别是中间段裂缝段过长，导致混凝土水化收缩和低温收缩过大引起了调节池混凝土底板产生了开裂现象。

混凝土结构带裂缝工作已成为常态化，该调节池混凝土底板裂缝虽不会造成构筑物构造安全性事故的发生，但裂缝的存在势必导致钢筋锈蚀的介质侵入使得调节池混凝土底板产生锈胀开裂，进一步威胁到调节池混凝土结构的工作性能、适用性能和耐久性能。为此，需对调节池混凝土底板裂缝进行适宜的修补治理。

3. 裂缝治理措施及效果

现实工程中，往往以平均裂缝宽度作为评定标准，将裂缝等级分为I级、II级和III级，并给出了各等级对应的修补方式，如表1所示。

该工程调节池存在裂缝数量较多，且从实际裂缝的形式分布情况可以看出，同一条裂缝上的裂缝宽度是不均匀的，仅采用平均宽度来评定裂缝损伤等级，其评估结果不可避免会与实际情况存在较大偏差。此外，如严格按照各裂缝等级推荐的修补方式展开裂缝修补工作操作难度较大。为此，本工程提出将压力注浆法和表面封闭法相结合的方式开展相关裂缝修补工作。研究选取改性环氧树脂作为修补材料，并改善了其部分工艺完成了调节池底板混凝土的裂缝修补工作。裂缝修补完成后采用钻芯法对裂缝修补质量进行了检测，结果表明修补效果良好，能够满足工程要求。具体修补工艺如下：打磨处理→清缝除尘→标注底座位置（间距30-40cm）→固定底座（底座中心与裂缝对准）→裂缝表面切实密封（形成密封带）→压气试验（0.2MPa -0.4MPa）→在底座上固定注射筒→灌胶（压力为0.06MPa -0.08MPa，及时更换注射筒并保证持续压力）→容器清洗，除去残胶→拆除注射筒和底座→裂缝表面打磨处理→清缝处理（去除打磨的混凝土粉末和灰尘）→涂刷一层改性环氧树脂胶液（利于粘结）→裂缝表面抹压调配好的胶液→检查、记录。

4. 结论

本文介绍了该调节池混凝土结构工程概况，对调节池裂缝全数进行检查，发现调节池混凝土结构病害主要包括底板产生局部开裂、地基局部沉陷、底板脱空等，且主要发生在两道横向加强带之间。通过现场量测得出各裂缝的长度、宽度和深度，在结合以往工程实际的基础上，分析得出该工程产生的裂缝病害主要是低温收缩温度裂缝和混凝土凝结收缩裂缝，不会造成结构安全性事故的发生。最终选用改性环氧树脂作为修补材料采用压力注浆法和表面封闭法相结合的方式对调节池底板裂缝进行了修补处理，并采用钻芯法对其修补质量进行了检测，结果表明修补效果良好，能够满足工程要求。

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投稿日期：20210429