防滲抗裂技術(shù)在污水處理廠構(gòu)筑物市政工程施工中的應用
——以汕頭市潮陽區(qū)谷饒鎮(zhèn)污水處理廠為例

文｜廣東省源天工程有限公司 吳小龍

一、引言

隨著我國城鎮(zhèn)化建設速度加快，城市人口激增，對市政污水處理能力日漸提升，各地政府不斷加大對污水設施建設的投資規(guī)模，紛紛對原有的污水處理廠實施改、擴建。污水處理廠構(gòu)筑物在長期使用過程中，污水中含有大量無機、有機污染物，汞、鎘、鉻等重金屬，對構(gòu)筑物混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生直接影響，澆筑混凝土時水泥產(chǎn)生大量的水化熱，內(nèi)外溫差控制難度較大，對混凝土的防滲抗裂質(zhì)量控制提出很高要求。因此，需要采取綜合防治裂縫措施才能滿足構(gòu)筑物質(zhì)量標準。

二、構(gòu)筑物結(jié)構(gòu)裂縫產(chǎn)生原因

1.結(jié)構(gòu)裂縫產(chǎn)生原因

污水處理廠構(gòu)筑物體積大，澆筑混凝土數(shù)量很多，內(nèi)部鋼筋非常密集，混凝土在高密度鋼筋網(wǎng)中振搗至每個角落難度較大，尤其在連接部位、高度變化大部位難以全部振搗到位，加上振搗過程可能會遇到臨時停止供料、天氣突變、臨時停工等影響正常施工因素，導致內(nèi)部混凝土流動性能相差很大，很容易出現(xiàn)結(jié)構(gòu)性裂縫。

2.溫度裂縫產(chǎn)生原因

混凝土原料中含有水泥成分，構(gòu)筑物澆灌混凝土數(shù)量多，大量水泥在短時間水化過程中散發(fā)巨大的熱量，導致構(gòu)筑物內(nèi)外產(chǎn)生較大的溫度差，當內(nèi)部溫度應力超出約束力時就會產(chǎn)生裂縫，此時溫度差產(chǎn)生的混凝土裂縫逐步變化擴大，直接貫穿結(jié)構(gòu)體，達不到原有設計的抗?jié)B指標。溫度裂縫產(chǎn)生與水泥品種、使用數(shù)量、結(jié)構(gòu)體厚度等密切相關(guān)。

三、防滲抗裂技術(shù)在污水處理廠構(gòu)筑物混凝土施工中應用

防滲抗裂技術(shù)污水處理廠構(gòu)筑物混凝土施工中有很多種手段，如可采用高性能膨脹抗裂劑、跳倉澆筑混凝土結(jié)構(gòu)、無縫施工法、無粘接預應力混凝土施工法、其他細部構(gòu)造防滲技術(shù)等工藝、材料實現(xiàn)構(gòu)筑物防滲抗裂功能。下面以汕頭市潮陽區(qū)谷饒鎮(zhèn)污水處理廠為例進行構(gòu)筑物防滲抗裂技術(shù)應用闡述。

1.工程概況

汕頭市潮陽區(qū)谷饒鎮(zhèn)污水處理廠總規(guī)模7.0 萬m3/d，本次二期擴建規(guī)模為3.8 萬m3/d，新建生產(chǎn)構(gòu)（建）筑物：細格柵、曝氣沉砂池及精細膜格柵間、調(diào)節(jié)（水解）池、2#AA/生物池、磁混凝高效沉淀池、污泥濃縮池、污泥調(diào)理池、污泥脫水間及除臭系統(tǒng)等，改造及拆除構(gòu)（建）筑物：改造現(xiàn)在孔室絮凝斜管沉淀池為接觸消毒池及加藥間、改造1#AA/0 生物池回流系統(tǒng)，并拆除現(xiàn)狀細格柵及旋流沉砂池、二沉池、配水井及污泥泵房、二次提升泵房等。采用截流式合流制排水體制，將入河排污口進行收集合并，通過截流設施將污水接入截污管道，輸送至污水處理廠。

2.構(gòu)筑物施工特點和難點

磁混凝高效沉淀池及轉(zhuǎn)盤漏池工作面小、設備預埋件多及尺寸高程要求精準，在施工全過程中必須始終將水處理構(gòu)筑物的工程質(zhì)量及預埋件尺寸控制作為主要質(zhì)量控制點，工程預留孔洞多、預埋管件多，且結(jié)構(gòu)混凝土完成作業(yè)面要求達到高標準。因此，必須將模板、混凝土抗?jié)B防裂作為重點，以確?；炷两Y(jié)構(gòu)成形質(zhì)量及精度，為設備安裝工程精度提供良好基礎(chǔ)。

3.采用高性能膨脹抗裂劑實現(xiàn)構(gòu)筑物防滲

污水處理廠新建池類工程主要為細格柵、曝氣沉砂池、調(diào)節(jié)（水解）池、2#AA/生物池、磁混凝高效沉淀池、污泥濃縮池、污泥調(diào)理池等，池類構(gòu)筑物混凝土抗?jié)B設計等級要求達到P6。池體混凝土均為C30,砼中最大氯離子含量小于0.2%,最大堿含量應小于3.0kg/m3，混凝土工程防水等級為2級，本構(gòu)筑物池體對混凝土氣密性要求高，施工前需進行混凝土氣密性試驗，澆筑時必須振搗密實到位，不能少振、漏振。

圖1 1mm 處針棒狀晶體

通過對不同性能防滲劑的指標對比，選用 WT-HEA 高性能抗裂防水劑，HEA屬硫鋁酸鈣類膨脹劑是一種雙膨脹源高效抗裂的產(chǎn)品。WT-HEA 高性能抗裂劑防水劑摻入混凝土后產(chǎn)生水化反應，生成的硫鋁酸鈣使混凝土適度膨脹?？傻謨敾炷潦湛s等產(chǎn)生的拉應力，另外生成針棒狀晶體（圖1）在水泥石結(jié)構(gòu)內(nèi)部有更好的致密性，此外還摻入了少量的纖維狀高分子聚合物防水效果更好。高效防水劑摻量占膠凝材料總重量6-8%，抗壓強度比基準混凝土提高強度10%以上，限制膨脹率：水中7d≥0.03%，抗?jié)B標號：最高達到P30 以上，高效防水劑不含氯離子，對鋼筋不會產(chǎn)生銹蝕，堿含量比較低且不會引起堿-集料反應，可設置膨脹加強帶。按照防滲抗裂縫混凝土設計配合比需要，摻入膨脹抗裂防滲劑按含量6%計算WT-HEA 進行攪拌，使用商品砼運輸車送至現(xiàn)場進行澆筑。池體構(gòu)筑物完成后進行滿水試驗，滲漏部位毛孔能自行封閉，很好地滿足設計指標要求。

4.大型池體結(jié)構(gòu)混凝土采用跳倉澆筑技術(shù)

污水處理廠工程中新建2#AA/生物池，改造1#AA/0 生物池等大型池體，其中AAO 生物池橢圓形（尺寸：長 77.5m×寬18.8m×高8.8m）,底板厚度1000mm，底板混凝土分段澆筑兩個區(qū)域澆筑,第一次澆1、3段，第二次澆2段，每一階段再分段澆筑，分段分塊必須控制好止水，每段澆筑連續(xù)進行，不得間斷。AAO 生物池池壁高度為8.8m，厚度為0.5m—0.8m,混凝土分三層澆筑，第一層澆筑由底板開始從±0m 至3m處,第二層澆筑3m，澆至走道板面6m 處，第三層澆筑為2.8m,澆至頂板8.8m 處，二沉池為圓形，半徑為16.7m，底板厚度為0.7m，池壁厚 0.65m,同時也采用跳倉澆筑技術(shù)，混凝土抗?jié)B等級為P8。在大體積混凝土池類結(jié)構(gòu)混凝土施工中，減少裂縫是主要質(zhì)量控制手段。由于AAO 生物池體積達到12821.6m3，澆筑混凝土數(shù)量極多，大量水泥在水化作用下析放出水化熱，導致結(jié)構(gòu)體內(nèi)外溫度差異很大，當內(nèi)部溫度迅速提升時很容易使混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫，直接影響到池體的正常使用功能，因此采用跳倉法分成3 段，分2 個區(qū)澆筑混凝土降低水泥水化過程中產(chǎn)生熱量，在澆筑時采用直接通入冷水管、加入冰塊降低內(nèi)部溫度，外部采用遮陽、灑水噴霧降溫等綜合措施控制溫度裂縫的產(chǎn)生。對于控制結(jié)構(gòu)裂縫產(chǎn)生，通過設置后澆帶，伸縮縫中設 300mm 寬中埋式橡膠止水帶（圖2），池體結(jié)構(gòu)伸縮縫薄弱部位由專人細致振搗實施嚴格質(zhì)量控制，振搗時快插慢拔，振搗延續(xù)25～35s，確?；炷琳駬v密實。對于施工縫的處理，清理軟弱松動部分，并灑水濕潤，先澆厚度為50～100mm 與原配合比同樣的水泥砂漿后再澆筑。滿水實驗一次性完成充分說明了采用跳倉澆筑技術(shù)能很好減少混凝土產(chǎn)生的有害裂縫。

5.無縫施工法在大型池底板中的應用

污水處理廠新建的二沉池為圓形，半徑為16.7m，底板厚度為 0.7m，池壁厚0.65m,池壁高度為5.6m。初沉池、二沉池在污水處理中工藝要求非常高，刮泥機伸臂必須要與池底板能高度相吻合，一旦底板出現(xiàn)沉降，刮泥機難以發(fā)揮應有作用。因此，初沉池、二沉池需要整體澆筑，要降低底板應力比較集中的部位避免發(fā)生沉降情形的出現(xiàn)，在應力集中部位設置加強帶，摻入含量8%的高性能膨脹抗裂外加劑，加強帶的混凝土選擇完全補償混凝土，待普通混凝土澆完后再進行加強帶澆筑并用多層鋼絲網(wǎng)片間隔。無縫施工法在超大體積圓形的初沉池、二沉池應用較多，能減少池體沉降的發(fā)生，很好地滿足質(zhì)量標準及設計要求。

6.無粘接預應力技術(shù)在池壁施工應用

AAO 生物池及二沉池底板厚度僅為0.7—1m，AAO 生物池及二沉池外觀要求高，墻壁不允許設伸縮縫，按照規(guī)范要求滿荷載作用時不產(chǎn)生大于0.2mm 的裂縫，要采用無粘接預應力技術(shù)才能滿足設計要求。池壁體積大，模板安裝要選擇定型 5mm 厚的熱扎鋼模板，模板安裝一次立模3m 高，人工配合門機進行安裝，面板采用，二沉池墻壁周長105m，一次性安裝預應力筋難度大且無法滿足池壁抗裂性能。因此，對池壁圓形沿四周分成3 段搭接預應力筋，每隔 60°設置錨固肋，張拉順序錯位 60°從下向上進行，避免出現(xiàn)未張拉的部分出現(xiàn)收拉裂縫。無粘接預應力施工技術(shù)在初沉、二沉池圓形構(gòu)筑物應用，較好地起到實現(xiàn)防滲抗裂效果。

7.其他部位防滲技術(shù)應用

污水處理廠其它構(gòu)筑物中如細格柵、曝氣沉砂池需要澆成整體，連接部位合理設置后澆帶，等待沉降符合規(guī)定時間后再用微膨脹混凝土澆筑連接部位。磁混凝高效沉淀池及轉(zhuǎn)盤漏池工作面小、設備預埋鐵件比較多、尺寸精度要求高的技術(shù)難點，采用預埋鐵件加焊止水鋼板方法，多個預埋鐵件共同使用一塊止水板，澆灌混凝土必須專人振搗密實。施工縫內(nèi)設置BW 遇水膨脹止水條，安裝前清理好施工縫周圍雜物并保持干燥，當混凝土澆灌時止水條遇水膨脹可達到抗?jié)B目的。

四、結(jié)語

污水處理廠工程構(gòu)筑物體積大，澆筑混凝土數(shù)量多，需要根據(jù)具體情況采取不同的防滲抗裂措施，選擇性能好的高效抗?jié)B添加劑以保證施工的構(gòu)筑物滿足嚴格的防滲抗裂標準，避免污水處理廠構(gòu)筑物的裂縫發(fā)生的可能性，為污水處理廠早日投產(chǎn)打下堅實基礎(chǔ)。

圖2 中埋式橡膠止水帶