大型鋼筋混凝土水池的裂縫成因和裂縫控制的研究

馬高強(qiáng) 羅坤生 朱俊松

摘要：大型鋼筋混凝土水池池壁的裂縫控制，一直以來都是困擾著水池建筑人員的重點(diǎn)問題。本文針對大型鋼筋混凝土水池的裂縫成因進(jìn)行了分析，并通過原料、設(shè)計、施工三個角度對水池裂縫的預(yù)防提供了建議，希望能夠給施工單位，在進(jìn)行大型鋼筋混凝土水池建設(shè)時提供參考。

關(guān)鍵詞：鋼筋混凝土；大型水池；裂縫控制

引言：

鋼筋混凝土水池作為特種結(jié)構(gòu)，一直以來施工簡單、成型方便、造價低都是其最突出的特點(diǎn)，與此同時還具有著較好的防滲、防腐蝕和耐久性能，這也是其使用較多的原因。但長期以來，鋼筋混凝土水池的裂縫一直是困擾著水池施工人員的最主要問題，通過對水池裂縫的成因進(jìn)行分析，并做好裂縫的預(yù)防工作在水池的建設(shè)是很有必要的。

1大型鋼筋混凝土水池裂縫的成因

大型鋼筋混凝土水池的裂縫形成原因主要有：溫度變化引起的裂縫、混凝土收縮引起的裂縫、沉陷引起的裂縫、施工方法不當(dāng)引起的裂縫四種[1]?；炷猎诠袒倪^程中，會釋放出大量的水化熱并在水池表面產(chǎn)生拉應(yīng)力，固化后水池在降溫拉應(yīng)力也會隨之生成，氣溫的改變也是拉應(yīng)力產(chǎn)生的原因之一。當(dāng)混凝土的抗裂能力不足以抵抗這些拉應(yīng)力時，水池就會產(chǎn)生裂縫。在施工過程中，混凝土?xí)l(fā)生塑性、縮水兩種收縮，塑性收縮的生成是因?yàn)槭艿戒摻钭钃酰跃脱刂摻畹姆较虺霈F(xiàn)裂紋。縮水收縮時，墻體內(nèi)外的收縮不均勻，此時表面就會產(chǎn)生拉應(yīng)力，當(dāng)墻體所承受的拉應(yīng)力超過抗拉強(qiáng)度時，水池就產(chǎn)生了裂縫。裂縫的產(chǎn)生也與地基的土質(zhì)不均勻或是松軟有關(guān)，當(dāng)水池發(fā)生沉降是，也會造成裂縫的產(chǎn)生。在冬季，由于模板的剛性較差，支撐間距過大或是支撐底部松動，此時都會造成沉降，這也是水池裂縫的產(chǎn)生的原因。施工不當(dāng)引起裂縫的原因主要有：澆筑內(nèi)部出現(xiàn)空洞、麻面、蜂窩，這主要是因?yàn)榛炷恋臄嚢璨痪?，而?dǎo)致裂縫的形成；預(yù)埋件固定效果好較差，止水鋼板的焊接沒有做好，當(dāng)受到外力時產(chǎn)生松動，最終導(dǎo)致裂縫產(chǎn)生；綁扎鋼筋時保留層未設(shè)置或是設(shè)置不當(dāng)，最終引起裂縫產(chǎn)生；裂縫產(chǎn)生也會由于混凝土的配比不符合標(biāo)準(zhǔn)，其固化的強(qiáng)度不高而產(chǎn)生。

2大型鋼筋混凝土水池裂縫的控制措施

2.1從原料角度進(jìn)行控制

在對水池裂縫進(jìn)行控制中，對建材的控制是最主要的[2]。在進(jìn)行澆注水泥的選擇時，適合選擇的水泥為由硅酸鹽水泥熟料、適量石膏磨細(xì)和礦渣構(gòu)成的低熱礦渣硅酸鹽水泥。這種水泥的鋁含量低，固化時的水化熱較少，利于水池的抗裂。水泥的用量也要盡可能降低，雖然水池的池壁較薄，但固化初期的升溫還是可能產(chǎn)生裂縫，所以在保持水池的強(qiáng)度同時，應(yīng)該盡可能的降低水泥的用量。大型鋼筋混凝土水池在建設(shè)時，通常使用泵進(jìn)行混凝土連續(xù)澆筑，這時控制混凝土的水灰比和含砂量是很重要的，含砂量是保證混凝土的流動性和水泥用量關(guān)鍵原料，混凝土的強(qiáng)度得力于合適的水灰比支撐。合適的外加劑也是保證混凝土質(zhì)量的重要因素，外加劑的種類主要包括有減水劑、引氣劑、膨脹劑、緩凝劑、早強(qiáng)劑等。減水劑和膨脹劑是最常用的混凝土外加劑，減水劑的主要作用是維持混凝土的坍落度基本不變，同時盡可能的減少拌和用水量的外加劑，而膨脹劑的添加則起到補(bǔ)償混凝土縮水收縮、密實(shí)混凝土、提高混凝土抗?jié)B性的效果。

2.2從設(shè)計角度進(jìn)行控制

從設(shè)計的角度進(jìn)行水池裂縫的控制，主要的方法有減少水池的邊界限制、設(shè)置后澆帶、加強(qiáng)構(gòu)造三種。伸縮變形產(chǎn)生的應(yīng)力是難以通過結(jié)構(gòu)強(qiáng)度抵抗的，同時也需要花費(fèi)大量的資金。從設(shè)計上避免裂縫產(chǎn)生的絕佳方法，是在水池建筑過程中減少對水池的邊界約束，確保水池能夠在發(fā)生形變時自由伸縮，以此來釋放應(yīng)力。為了在建筑中為防止現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)在自身收縮不均時產(chǎn)生裂縫的變形縫，就需要使用后澆帶技術(shù)，后澆帶技術(shù)首先是先將整體水池劃分為若干組成部分，在各部分固化收縮之后，再澆搗施工縫混凝土，最終將分散水池連成一個整體。設(shè)置后澆帶后，混凝土可以進(jìn)行自有收縮，收縮應(yīng)力得到了較好的控制，從而提高了水池對溫度變化的抵抗能力，后澆帶的保留時間一般為40天。加強(qiáng)構(gòu)造時首先要保證結(jié)構(gòu)配筋，同時也要重視構(gòu)造筋的設(shè)置，水池的底部采用上下兩層連續(xù)式配筋，對轉(zhuǎn)角采用上下兩層放射筋，在變截面轉(zhuǎn)角處進(jìn)行局部處理，增配抗裂鋼筋，增配斜向鋼筋和鋼筋網(wǎng)片在空洞的周圍。在鋼筋的選擇上，盡可能選用小直徑的鋼筋，鋪設(shè)時盡量減小鋼筋之間的間距。

2.3從施工角度進(jìn)行控制

在進(jìn)行水池施工中，避免裂縫形成的措施主要有：改善混凝土的澆筑和振搗、降低混凝土的出機(jī)溫度、加強(qiáng)混凝土養(yǎng)護(hù)、注意防風(fēng)和回填四種。通過改進(jìn)混凝土的攪拌工藝，對提高混凝土的抗拉伸能力和強(qiáng)度都有很好的效果。如果混凝土在澆筑后進(jìn)行二次振搗，鋼筋下部產(chǎn)生的水分和空隙就能夠排除，混凝土對鋼筋的握裹力也會相應(yīng)提高，因混凝土不均勻發(fā)生沉降而產(chǎn)生的裂縫的問題，能夠得到較好的解決?；炷了械脑牧现?，水的比熱容較大，但是所占的比例較小，而石子的比熱容小，但所占的比例較大。對混凝土的溫度影響最大的也正是這兩種材料，所以降低水和石子的溫度，是降低混凝土的出機(jī)溫度最有效的辦法。因?yàn)榛炷了饔?，混凝土在澆搗后，開始逐漸固化，而適宜的溫度和濕度條件是水化所必須保證的條件，為保證混凝土具有適宜的硬化條件，確保其強(qiáng)度不斷增長，有必要對混凝土進(jìn)行適當(dāng)?shù)酿B(yǎng)護(hù)。對于水池，可以使用自動噴淋管進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，在養(yǎng)護(hù)的過程中要根據(jù)環(huán)境條件進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)。

總結(jié)：總的來說，為了防止水池裂縫產(chǎn)生，可以從原料、設(shè)計和施工三個方面同時入手，提高水池的抗拉伸強(qiáng)度。通過這些措施的預(yù)防，保證大型混凝土水池不出現(xiàn)裂縫，水池能夠正常預(yù)期的時間完工并使用。

參考文獻(xiàn)：

[1]路繩巖.淺談鋼筋混凝土水池裂縫的成因與控制[J].河南建材， 2012（6）：181-183.

[2]梁勁松.大型鋼筋混凝土水池裂縫控制分析[J].廣東建材， 2010，26（3）：51-53.