鋼筋混凝土水池裂縫控制

段國令 施東昊 李曉輝

（黎明化工研究院，河南 洛陽 471000）

鋼筋混凝土結構在受力狀態(tài)下會產(chǎn)生裂縫，是一種普遍現(xiàn)象。鋼筋混凝土在受拉情況下，混凝土會產(chǎn)生裂縫，鋼筋開始受力。當裂縫寬度控制在不影響結構構件的受力性能、使用性和耐久性時，這些裂縫是正常的結構裂縫，無須處理；而寬度過大的裂縫，就會影響到結構的安全、適用和耐久性，這種裂縫可稱為破壞性裂縫。破壞性裂縫一旦出現(xiàn)，必須進行相應的處理。水池結構由于對防滲漏的特殊要求，對裂縫有較為嚴格的控制，所以在水池設計和施工過程中，應嚴格按照相關的規(guī)范規(guī)程進行設計和施工。

造成破壞性裂縫的原因有大致以下幾種:1、荷載裂縫；2、混凝土收縮和溫濕差變形造成的裂縫；3、由于材料質(zhì)量和構造不良造成的裂縫；4、施工不當造成的裂縫等。

裂縫的控制:

1 荷載裂縫

荷載作用裂縫的控制，就是要求在設計時對池體各部位可能產(chǎn)生最大拉應力的截面或者應力集中處進行計算分析（根據(jù)錨固形式的不同，比如池壁、底板跨中處，池壁底板錨固處，腋角端部等），使之滿足裂縫控制的要求。要避免此類裂縫，首先應做到基礎資料的完整、準確。地下水位和土層情況的不同，會使埋地式水池的設計水土壓力產(chǎn)生很大變化，基礎持力層的不同可能直接影響基礎結構形式和池體沉降變形情況；其次需要綜合考慮水池在施工、試水、調(diào)試、運行、檢修等各種狀態(tài)下的荷載作用，施工過程中，機械如果離池壁太近，對池壁也會產(chǎn)生較大影響，設計中應適當考慮，或在設計中說明；最后，選擇一個合適的結構方案，盡量使池體結構的各部位都能做到結構合理、受力明確、經(jīng)濟可靠，在截面配筋設計中，應根據(jù)各部位受力性質(zhì)，進行抗裂度驗算或裂縫開展寬度驗算。通過調(diào)整配筋率、鋼筋規(guī)格、混凝土標號或構件截面尺寸，來達到控制裂縫的目的。

2 混凝土收縮和溫濕差造成的裂縫

在水池設計中，現(xiàn)行規(guī)范要求，現(xiàn)澆鋼筋混凝土水池在基底為土基時，應每隔20m(地面式)或30m（地下式或有保溫措施）設一道伸縮縫，當為巖基時減為15m和20m，當為裝配整體式時可加長5～10m。按此構造，一般能解除季節(jié)溫差產(chǎn)生的溫度應力并消減混凝土收縮的影響。另外，規(guī)范中注明，當在混凝土中加摻合料或設置混凝土后澆帶以減少收縮變形時，伸縮縫間距可根據(jù)經(jīng)驗確定。在一些大型水池設計中，已開始越來越多地采用摻加添加劑、增設加強帶、后澆帶的方法，以減少或取消伸縮縫。

目前被普遍采用的添加劑主要有兩類:第一類是以膨脹劑和防水劑為主要成份的抗裂防水劑，它通過使混凝土膨脹，在鋼筋內(nèi)產(chǎn)生一定的預應力，當混凝土收縮時起到補償作用，同時其產(chǎn)生的晶體堵塞和切斷毛細通道使混凝土密實，抑制了裂縫的發(fā)生和發(fā)展；第二類是在混凝土中添加高強合成纖維，制成纖維混凝土，使混凝土的收縮能量被分散至大量高強纖維上，增強了混凝土的韌性，抑制了裂縫的發(fā)生和發(fā)展。抗裂防水劑類添加劑一般用在加強帶處，同時在加強帶內(nèi)增配溫度鋼筋，來提高此處混凝土的膨脹率和抗拉強度，消除混凝土內(nèi)累積的拉應力。高強合成纖維類添加劑的效果主要取決于纖維的強度、抗老化性、拌和時的分散性及其與混凝土的粘合性，目前在水池結構中的應用還較少，隨著材料技術的發(fā)展，具有廣闊的發(fā)展空間。

在水池施工過程中，也可采用設置后澆帶的方法來加大伸縮縫間距。后澆帶可以解決混凝土初期收縮的應力和變形問題，而無法解決混凝土后期收縮應力和季節(jié)溫差產(chǎn)生的溫度應力。不過，后澆帶兩側(cè)的施工縫，實際上可以近似的看做是兩條伸縮縫，對于應對混凝土后期的收縮應力和溫度應力產(chǎn)生的變形，也有很好的效果。后澆帶的位置宜留在結構受剪力較小且便于施工的部位，接縫形式有多種，如凸凹縫、高低縫、平縫、設止水帶縫等。根據(jù)施工經(jīng)驗，目前常用的幾種接縫方式均存在著滲漏水的隱患。如采用“凹凸”型施工縫，施工難度大，且很難保證質(zhì)量，施工縫處砼鑿毛時，極易將“凸”楞碰掉，由此減少和縮短了水的爬行坡度和距離，從而產(chǎn)生滲漏水現(xiàn)象；另外凹槽中的水泥砂漿粉末難以清理干凈，使在澆筑新砼后，易在凹槽處形成一條夾渣層，影響粘結質(zhì)量，留下滲漏水的隱患。而采用橡膠止水帶防水，因止水帶是呈柔性的，安裝時難于固定，且易在澆注砼時受擠壓變形移位，從而容易造成局部滲漏水，而且橡膠止水帶易老化失效，也不利于水池的長久使用。根據(jù)很多水池施工經(jīng)驗，發(fā)現(xiàn)采用400mm寬、2mm厚的鋼板作為施工縫處的止水帶，其防水效果均很好。一是施工方便:將鋼板止水帶按要求加工成一定的長度，在施工現(xiàn)場安裝就位后進行搭接焊即可；二是不易變形且便于固定，止水板下部可支承在對拉螺栓上，上部用鋼筋點焊夾住固定在池壁兩側(cè)板支撐系統(tǒng)上；三是施工縫上下止水板均有200mm高，爬水坡度陡，高度也較大，具有較好的防滲漏效果。

3 材料質(zhì)量和構造不良造成的裂縫

鋼筋混凝土由多種材料組合而成，因此，各種材料的材質(zhì)是否合適，直接影響到鋼筋混凝土的質(zhì)量。對于水池而言，材料是否合適將直接影響到水池是否開裂。水池施工時，除了應選擇合格的原材料外，還要選擇合適的配合比（包括水灰比、水泥用量、砂率、灰砂比、塌落度等）。在骨料的選擇中，應選擇級配良好的骨料，不能選擇含泥量過高的骨料；選用外加劑時，應注意外加劑的穩(wěn)定性，并防止外加劑與混凝土原材料拌合物發(fā)生反應；有些水池在設計時，鋼筋間距過大，會造成水池開裂，可選用等截面面積直徑較小的鋼筋代替；當水池配筋率過大（超過3%）時，鋼筋對混凝土收縮的約束比較明顯，混凝土表面也容易出現(xiàn)龜裂裂紋，在設計中也應注意。

4 施工不當造成的裂縫

鋼筋混凝土水池結構的優(yōu)劣，還與施工質(zhì)量密切相關。施工中的各主要工序，如混凝土攪拌、運輸、澆筑、振搗、養(yǎng)護等，都應嚴格遵守施工及驗收規(guī)范和操作規(guī)程的規(guī)定組織實施。有以下四點需要注意:1、由于水池構筑物一般都是壁薄、鋼筋密、表面積大，模板結構通?？刹捎霉ぞ呤蕉ㄐ徒M合模板，如需現(xiàn)場拼裝木制模板時，必須保證模板的強度、剛度和穩(wěn)定性，可采用以下方式支模:在池內(nèi)設置立柱腳手架與水平撐木，將池壁內(nèi)模設置其上，外模支撐可直接支撐在外圍土坡上，此方法堅固性、穩(wěn)定性較好；2、防水混凝土應盡量采用連續(xù)澆筑方式，如采用施工縫時，需在已澆筑的混凝土抗壓強度不小于2.5Mpa時，方可進行第二道混凝土澆筑，澆筑前應清除已澆筑的混凝土表面的水泥薄膜和松動的石子，并用清水沖洗干凈，同時鋪一層同標號水泥砂漿后再澆筑；3、混凝土的振搗應采用機械振搗，不應采用人工振搗；4、混凝土澆筑達到終凝（4-6h）即應覆蓋，澆水濕潤養(yǎng)護不應少于14d，模板不宜過早拆除，拆模時混凝土表面溫度與環(huán)境溫度之差不能超過15℃。

裂縫是鋼筋混凝土水池結構中普遍存在的一種現(xiàn)象，從設計到施工，每個環(huán)節(jié)的疏漏都有可能造成對結構有損害的破壞性裂縫，只要我們在工作中加以重視，是可以將裂縫控制在許可的范圍之內(nèi)的。

[1]北京市市政工程設計研究總院.GB 50069-2002.給水排水工程構筑物結構設計規(guī)范.北京:中國建筑工業(yè)出版社，2003.

[2]《給水排水工程結構設計手冊》編委會.給水排水工程結構設計手冊(第二版).北京:中國建筑工業(yè)出版社，2007.

[3]郭達謙.給水排水工程施工(第三版).北京:中國建筑工業(yè)出版社，2002.