水池裂縫產(chǎn)生的原因及控制處理方法

宋少剛 程義軍 畢朝陽

1 概述

在垃圾焚燒廠工程中,鋼筋混凝土水池是一種常見的構(gòu)筑物,如調(diào)節(jié)池、污泥池、回用水池、工業(yè)水凈化裝置、凈水池、蓄水池等。在實(shí)際工程設(shè)計(jì)中其主要依靠混凝土自身的密實(shí)性來增強(qiáng)其防水、抗?jié)B性能,一般不再另設(shè)防水層。因此,規(guī)范對池體裂縫的寬度給予嚴(yán)格的限制(縫寬不能大于0.2 mm)。

引起水池裂縫的因素很多,譬如設(shè)計(jì)上的結(jié)構(gòu)選型及沉降縫、伸縮縫設(shè)置不當(dāng);池體的溫度收縮應(yīng)力考慮不周等;施工上混凝土養(yǎng)護(hù)時(shí)間短;水灰比過大;振搗不良或池體長期外露、不盛水導(dǎo)致混凝土內(nèi)部水分蒸發(fā),形成連通空隙;地基的不均勻沉降等。

本文對鋼筋混凝土水池工程中常見的一些裂縫問題進(jìn)行了探討分析,并提出了一些預(yù)防、處理措施。

2 裂縫形成的原因

1)由靜荷載、動荷載、其他荷載引起的裂縫,該類裂縫由兩種情況形成:a.混凝土結(jié)構(gòu)未達(dá)設(shè)計(jì)強(qiáng)度而承受荷載引起裂縫;b.混凝土結(jié)構(gòu)已達(dá)設(shè)計(jì)強(qiáng)度而承受沖擊,地震或超設(shè)計(jì)荷載引起裂縫。它是按常規(guī)計(jì)算的主要應(yīng)力引起的荷載裂縫,以及由結(jié)構(gòu)次應(yīng)力引起的荷載次應(yīng)力裂縫,二者通稱為結(jié)構(gòu)性裂縫。2)由變形荷載引起的裂縫,包括溫度、濕度、收縮和膨脹、不均勻沉降等因素引起的裂縫,也稱非結(jié)構(gòu)性裂縫。從環(huán)境的變化、變形的產(chǎn)生到約束應(yīng)力的形成,裂縫的出現(xiàn)與擴(kuò)展等都不是在同時(shí)間瞬時(shí)完成。它有個(gè)應(yīng)力積累和傳遞的過程。近年來混凝土工程大量裂縫的出現(xiàn),并非與荷載作用有直接關(guān)系。據(jù)國內(nèi)外調(diào)查資料表明,混凝土工程結(jié)構(gòu)產(chǎn)生屬于變形變化(溫濕度、收縮與膨脹、不均勻沉降)引起的裂縫約占80%;屬于外荷載引起的裂縫僅占20%;由此可見,第一大類原因引起的裂縫除不可抗拒因素外,我們通過設(shè)計(jì)計(jì)算以及注意正常使用能夠控制裂縫的產(chǎn)生;而第二大類原因引起的裂縫十分復(fù)雜,我們必須加以重視。3)選用材料不當(dāng)引起的裂縫。礦渣水泥比普通水泥收縮大,粉煤灰水泥、礬土水泥及快硬水泥收縮較大,礦渣水泥比普通水泥水化熱低,水泥活性越高、顆粒越細(xì)、表面積越大收縮越大。砂巖作骨料收縮幅度增加,粗骨料含泥量越大收縮越大,骨料粒徑越細(xì)、砂率越高收縮越大,水灰比越大收縮越大,配筋率越大收縮越小。但配筋過大則會增加混凝土拉應(yīng)力,外加劑及摻合料種類繁多,只有強(qiáng)度指標(biāo),缺乏對水化熱及收縮變形影響的長期實(shí)驗(yàn)資料?；炷了爻乇诤穸纫话銥?0 cm～60 cm較薄的寬大池壁,常出現(xiàn)豎向裂縫。裂縫的長短不一,寬度不同,互不連貫。一般池壁中間裂縫較密、較寬,在0.5 mm左右,多發(fā)生在施工期間或啟用后不久。敞開式無頂板水池,裂縫常出現(xiàn)在池壁上部,呈上寬下窄狀。

3 控制裂縫的措施

3.1 設(shè)計(jì)方面

設(shè)計(jì)時(shí)一般先根據(jù)強(qiáng)度計(jì)算結(jié)果初步確定配筋,然后進(jìn)行裂縫寬度驗(yàn)算。規(guī)范推薦的裂縫寬度驗(yàn)算公式如下:

其中,Mq為在作用效應(yīng)準(zhǔn)永久組合下,計(jì)算截面處的彎矩,N?mm;?wmax為最大裂縫寬度,mm;Ψ為裂縫間受拉鋼筋應(yīng)變不均勻系數(shù),當(dāng) Ψ＜0.4時(shí),取0.4,當(dāng) Ψ＞1.0時(shí),取1.0;σsq為按作用效應(yīng)準(zhǔn)永久組合計(jì)算的截面縱向受拉鋼筋應(yīng)力,N/mm2;Es為鋼筋的彈性模量,N/mm2;c為最外層縱向受拉鋼筋的混凝土保護(hù)層厚度,mm;d為縱向受拉鋼筋直徑,mm;ρte為以有效受拉混凝土截面面積計(jì)算的縱向受拉鋼筋配筋率;v為縱向受拉鋼筋表面特征系數(shù);α1為系數(shù),對受彎、大偏心受壓構(gòu)件取 α1=0,對大偏心受拉構(gòu)件取;α2為系數(shù),對受彎構(gòu)件取α2=1.0,對大偏心受壓構(gòu)件取 α2=1-0.2×h0/e0,對大偏心受拉構(gòu)件取α2=1+0.35×h0/e0。

運(yùn)用上述公式進(jìn)行驗(yàn)算時(shí),可歸納出一些在相同配筋率下有利于裂縫控制的因素。例如,采用直徑較細(xì)的鋼筋或較高抗拉強(qiáng)度的混凝土等。

3.2 施工方面

選擇合理的施工工藝,嚴(yán)格按設(shè)計(jì)混凝土強(qiáng)度等級及設(shè)計(jì)構(gòu)造要求施工,正確選擇施工用水泥、粗細(xì)骨料粒徑及含泥量,控制水泥用量及水灰比。選用影響收縮和水化熱較小的外加劑和摻合料。選擇溫度較低的時(shí)間澆灌混凝土,無法避開高溫時(shí)采用井水拌制混凝土,降低混凝土攪拌和澆灌溫度。

3.3 養(yǎng)護(hù)使用方面

根據(jù)不同的施工工藝和澆灌混凝土?xí)r的溫度,采用不同的養(yǎng)護(hù)方法。采取保溫保濕的養(yǎng)護(hù)技術(shù),盡量利用混凝土后期強(qiáng)度。使用時(shí)對重要的混凝土結(jié)構(gòu)作好保溫隔熱工作;在混凝土未達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度前不準(zhǔn)其承受荷載,在混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后避免其承受沖擊荷載或超載使用。

4 裂縫處理

4.1 表面封閉法

利用混凝土表層微細(xì)獨(dú)立裂縫(裂縫寬度 w≤0.2 mm)或網(wǎng)狀裂紋的毛細(xì)作用吸收低粘度且具有良好滲透性的修補(bǔ)膠液,封閉裂縫通道。對樓板和其他需要防滲的部位,尚應(yīng)在混凝土表面粘貼纖維復(fù)合材料以增強(qiáng)封護(hù)作用。

4.2 注射法

以一定的壓力將低粘度、高強(qiáng)度的裂縫修補(bǔ)膠液注入裂縫腔內(nèi);此方法適用于0.1 mm≤w≤1.5 mm靜止的獨(dú)立裂縫、貫穿性裂縫以及蜂窩狀局部缺陷的補(bǔ)強(qiáng)和封閉。注射前,應(yīng)按產(chǎn)品說明書的規(guī)定,對裂縫周邊進(jìn)行密封。

4.3 壓力注漿法

在一定時(shí)間內(nèi),以較高壓力(按產(chǎn)品使用說明書確定)將修補(bǔ)裂縫用的注漿料壓入裂縫腔內(nèi);此法適用于處理大型結(jié)構(gòu)貫穿性裂縫、大體積混凝土的蜂窩狀嚴(yán)重缺陷以及深而蜿蜒的裂縫。

4.4 填充密封法

在構(gòu)件表面沿裂縫走向騎縫鑿出槽深和槽寬分別不小于20 mm和15 mm的U形溝槽,然后用改性環(huán)氧樹脂或彈性填縫材料充填(見圖1),并粘貼纖維復(fù)合材以封閉其表面;此法適用于處理w＞0.5 mm的活動裂縫和靜止裂縫。填充完畢后,其表面應(yīng)做防護(hù)層。

4.5 結(jié)構(gòu)加固法

當(dāng)裂縫影響到水池結(jié)構(gòu)的性能時(shí),就要考慮采取加固法對水池結(jié)構(gòu)進(jìn)行處理。結(jié)構(gòu)加固中常用的主要有以下幾種方法:加大混凝土結(jié)構(gòu)的截面面積、在構(gòu)件的角部外包型鋼、采用預(yù)應(yīng)力法加固、粘貼鋼板加固、增設(shè)支點(diǎn)加固以及噴射混凝土補(bǔ)強(qiáng)加固等。

5 結(jié)語

鋼筋混凝土水池裂縫的控制涉及設(shè)計(jì)、施工、原材料質(zhì)量、混凝土配合比等諸多因素,需要綜合考慮。只要設(shè)計(jì)、施工、監(jiān)理三方共同努力,裂縫完全可以控制在規(guī)范規(guī)定的范圍內(nèi)?；炷两Y(jié)構(gòu)中裂縫的出現(xiàn)是不可避免的,應(yīng)根據(jù)裂縫的形成原因和裂縫的現(xiàn)狀,采用相應(yīng)的治理方法,確保工程竣工后的安全使用和美觀。

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