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        鋼筋混凝土水池池壁裂縫原因分析及預防措施

        2019-11-29 09:38:40沈歡
        商品與質(zhì)量 2019年3期
        關鍵詞:混凝土施工

        沈歡

        上??迫鹫嬲\建設項目管理有限公司 上海 201616

        鋼筋混凝土池體一般為矩形或圓形,根據(jù)設計要求和施工條件,水池可分為預制裝配式或現(xiàn)澆整體式,但無論何種形式的鋼筋混凝土水池,由于多種原因(如池體變形、沉降,混凝土收縮徐變、池體在拉、彎、剪等應力作用下)的影響,池體結構產(chǎn)生裂縫(包括底板、池壁及頂板)產(chǎn)生裂縫在所難免,而且規(guī)范也允許普通鋼筋混凝土結構產(chǎn)生裂縫,但要使池體產(chǎn)生的裂縫產(chǎn)生的裂縫被控制在一定范圍內(nèi)(規(guī)范允許裂縫寬度為不大于0.2mm),這是筆者撰寫本文的目的。上海松東水環(huán)境凈化有限公司一、二期提標改造及三期工程-二標段位于上海市松江區(qū)。本項目建設內(nèi)容主要為對現(xiàn)狀松江東部污水處理廠進行三期改擴建,主要工程量為污水處理池的施工。本文主要針對該工程在施工過程中存在的池壁裂縫產(chǎn)生及防治措施進行敘述。

        1 裂縫產(chǎn)生的原因

        1.1 材料本身存在問題

        溫差收縮、塑性收縮、膨脹、徐變等因素都會引起裂縫。水泥在水化反應中放出大量的熱量,使混凝土升溫,與外界溫度形成溫差,造成溫度應力。其尺寸與溫差有關,直接影響混凝土的開裂和裂縫寬度。混凝土澆筑后,水化反應更加強烈,出現(xiàn)泌水和水分蒸發(fā),造成混凝土收縮。水灰比過大,水泥用量大,摻合料保水性差,粗集料少,耗水量大,振動差,環(huán)境溫度高,地表水損失大,主要導致塑性收縮開裂[1]。

        1.2 設計問題

        直徑大、間距大、配筋率低、鋼筋位置偏差、保護層過大或過小都可能導致混凝土開裂。如果水池太長,沒有采取加固措施,會導致溫度裂縫;結構不均勻荷載和地基承載力不足將導致不均勻沉降,從而導致裂縫。地下水池不考慮地下水的影響,池壁外土壓力計算不足,使用荷載過大,也會導致池壁開裂。

        1.3 施工中存在的問題

        混凝土初凝后,模板及支架變形。澆筑混凝土時,施工縫特別是變形縫、后澆帶處理不當,造成縫不密實、裂縫;施工不按圖紙進行,甚至偷工減料,壁厚和鋼筋間距不足,混凝土強度達不到設計要求,出現(xiàn)蜂窩麻面露筋質(zhì)量。如果不及時修復,維修不到位,會導致墻體開裂。

        2 水池裂縫防治措施

        2.1 優(yōu)化施工組織措施,確保施工質(zhì)量

        施工前,應優(yōu)化圖紙會審和施工方案,包括驗算附壁柱規(guī)格和池底板厚度滿足設計要求,確保混凝土抗?jié)B等級,設置適量后澆帶防止收縮產(chǎn)生溫度裂縫,采用復合防水層提高防水等級等;施工方案包括:合理計算安排混凝土泵車、罐車數(shù)量,既保證混凝土在初凝前連續(xù)振搗澆注,又不造成罐車積壓;明確混凝土澆注責任制度和掛牌追溯制度,提高責任心,從而加強振搗質(zhì)量防止漏振,澆筑池壁時配備布料尺桿,在尺桿上畫有標記控制下料高度,防止出現(xiàn)分層過厚的現(xiàn)象,后澆帶止水條處澆筑時應監(jiān)控橡膠位置,穿墻套管和螺栓應做好細部構造防止處滲水等。

        2.2 采取有效措施,防止水池池壁受力出有害裂縫

        為防止因地基不均勻沉降而導致水池結構性開裂滲漏水,基礎地基采用砂、灰土統(tǒng)一做一層褥墊層,并嚴格控制施工質(zhì)量。降低地基壓縮系數(shù),及時做好第三方沉降觀測,防止地基不均勻沉降產(chǎn)生裂縫;底板混凝土在7d左右沉降穩(wěn)定后再澆筑池壁,池壁應在45d后進行合攏,減少應力釋放;頂板應按后澆帶合理劃分為小單位加緊做保溫層覆蓋,防止長期暴曬頂板產(chǎn)生溫度應力導致裂縫產(chǎn)生。

        2.3 優(yōu)化混凝土配合設計

        池壁混凝土應進行混凝土設計,包括混凝土水化熱梯度設計、抗裂設計等選用低水化熱的水泥把水化熱降下來,控制混凝土溫度裂縫;混凝土凝結時間延長到10~14h,使水化熱梯度平穩(wěn),在塑性變化早期釋放水化熱;粗骨料宜選用粒形良好、質(zhì)地堅硬的潔凈碎石或卵石,粗骨料宜采用連續(xù)粒級,含泥量、泥塊含量指標應符合規(guī)范規(guī)定。細骨料宜選用級配良好、質(zhì)地堅硬、顆粒潔凈的天然砂或機制砂,宜選用Ⅱ區(qū)中砂。

        根據(jù)多年現(xiàn)場經(jīng)驗分析,考慮到HEA早期膨脹效能好,且60天回縮落差較小,決定采用摻加HEA膨脹劑的補償收縮混凝土為基本材料,以加強帶取代后澆帶連續(xù)澆筑超長混凝土結構。根據(jù)設計圖紙的要求,將池壁以原后澆帶為界分兩塊澆筑,膨脹加強帶寬2米,原設計對后澆帶部位的鋼筋網(wǎng)已經(jīng)進行了加密保持不變,在加強帶的邊緣每側設密孔鐵絲網(wǎng)用鋼筋加固,防止加強帶外混凝土流入加強帶內(nèi)?;炷翝仓r先澆帶外混凝土,澆到加強帶時改用摻入膨脹劑的混凝土施工。

        考慮普通水泥水化熱較高,特別是應用到像污水池這種較大體積的混凝土中,水泥硬化時所產(chǎn)生的水化熱不易散發(fā),在混凝土內(nèi)部溫度過高,與混凝土表面產(chǎn)生較大的溫度差,便混凝土內(nèi)部產(chǎn)生壓應力,表面產(chǎn)生拉應力。當表面拉應力超過早期混凝土抗拉強度時就會產(chǎn)生溫度裂縫,因此確定采用水化熱比較低的礦渣硅酸鹽水泥,強度等級為強度等級為42.5;經(jīng)與商品混凝土生產(chǎn)廠家協(xié)商,確定加強帶內(nèi)混凝土HEA的摻量為12%,考慮到膨脹作用會使混凝土的強度有所降低,膨脹加強帶的混凝土強度等級從C35提高至C40;監(jiān)理人員提出為了保持污水處理池混凝土的整體性,全面消除混凝土溫度應力和收縮應力的影響,應在加強帶外的混凝土中摻入適量的HEA,經(jīng)共同研究確定摻量為5%。

        2.4 加強混凝土振搗質(zhì)量

        施工現(xiàn)場應加強振搗質(zhì)量,控制混凝土初凝時間,振搗器移動距離小于40cm,每個振點的持續(xù)時間應以表面浮漿的外觀為依據(jù)。為使上下混凝土融為一體,在下混凝土中插入振沖機5cm,并采取混凝土浸水不冒泡的原則。對于大直徑套管底部混凝土的密實度,采用敲擊模板聽聲音的方法,檢查施工過程中混凝土的密實度。振動搗實必須密實,防治漏振、少振產(chǎn)生空鼓質(zhì)量問題,也不得過振產(chǎn)生離析現(xiàn)象;附柱剛度大,柱附近鋼筋較密,易在柱與池壁的強弱接觸處產(chǎn)生裂縫,應在柱角處加強振動搗實。

        2.5 加強后期維護

        混凝土澆筑后,應嚴格做好濕治養(yǎng)生的相關措施,認真做好混凝土的澆水、覆蓋工作。澆水后,對水池等有抗?jié)B要求的混凝土進行覆蓋、灑水或涂膜保濕,養(yǎng)護時間不少于14天。

        2.6 采用氫氧化鈣水代替純水進行滿水試驗

        水池養(yǎng)護結束后需進行滿水試驗檢驗是否有滲漏,可用飽和氫氧化鈣水代替純水進行滿試驗對混凝土進行養(yǎng)護,混凝土在水化反應時,因水泥與水作用形成水化硅酸鈣和氫氧化鈣水化硅酸鈣等水化產(chǎn)物穩(wěn)定存在需要一個持續(xù)的堿性介質(zhì)環(huán)境,孔隙溶液的氫氧化鈣恰好提供了這個堿性環(huán)境條件。但是由于碳化、硫酸鹽反應、養(yǎng)護環(huán)境等影響,Ca(OH)2濃度將會下降,此時補充Ca(OH)2溶液,能提高表層孔隙的堿性濃度,促進水化反應。且補充Ca(OH)2溶液水化形成碳酸鈣晶體,屬非溶解性鈣鹽,會堵塞部分毛細孔道,填充混凝土表層對水泥石強度和耐久性極為不利的孔隙空洞,產(chǎn)生強度減少裂縫的發(fā)生,促進微裂縫自愈,提高抗?jié)B性能和抗碳化性能。

        2.7 采用有機硅溶液進行防護

        為提高現(xiàn)澆混凝土的抗?jié)B性能,在混凝土池壁回填前采用硅酮溶液噴涂。硅樹脂溶液不含(甲醇、苯、稀料),呈堿性,性價比高。在混凝土表面形成一層很薄的聚合物網(wǎng)絡疏水層,與混凝土材料形成穩(wěn)定的共價鍵連接,不封閉建筑物的毛細孔隙。液態(tài)水由于水分子大而不能穿透毛細管,但水蒸氣仍能穿透毛細管。當混凝土從毛細孔中擴散時,混凝土表面不再被水潤濕,使混凝土既具有疏水性又具有滲透性,大大降低了混凝土的毛細吸水率,減少了氯離子侵蝕和凍融破壞。同時填補了混凝土中的微空洞,有效地彌補了混凝土中的小裂縫。由于硅酮的表面張力較低,噴在基層表面時,很容易擴散并迅速滲透到混凝土內(nèi)部??膳c基層材料永久結合,提高混凝土的耐久性。使混凝土的抗?jié)B、耐久性等得到綜合改善。

        3 結語

        水池出現(xiàn)裂縫是比較多見的,所以,尤其應做好事前控制,密切注意事中的發(fā)展。在設計、施工時都需要高度重視,事后也需要根據(jù)實際情況采取相應的解決措施,這樣才可以有效避免裂縫造成的危害。

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