超長鋼筋混凝土水池設計

盧福強

(中油遼河工程有限公司，遼寧盤錦 124010)

超長鋼筋混凝土水池在石化行業、給排水工程中是一種很普遍的構筑物，對于該類結構解決溫度應力是設計難點。如果處理不好，會引發滲漏，造成鋼筋銹蝕，結構承載能力和耐久性降低等嚴重后果。尤其是污水池、污油池類水池，如果發生滲漏將會對環境造成極大的危害。工程實驗證明，裂縫大多由變形引起，包括溫(濕)度變形、收縮變形等。混凝土結構在溫差作用、混凝土收縮作用下混凝土內部會產生拉應力，當其超過混凝土抗拉強度時就會導致混凝土開裂，產生裂縫。《石油化工鋼筋混凝土水池結構設計規范》規定，當現澆矩形鋼筋混凝土水池的長度和寬度尺寸超過表1規定時，應采取適應溫度變化作用的措施。具體措施有溫度伸縮縫，后澆帶，膨脹混凝土加強帶，預應力混凝土結構等。

表1 石油化工鋼筋混凝土水池結構設計標準

1 設置溫度伸縮縫

1.1 伸縮縫設置原則

1)結構體系應合理布置，由伸縮縫分開的不同部分，應體形規整、勻稱，結構受力明確，施工方便。2)在工作狀態下，伸縮縫處的強度、水密性、防腐、衛生、耐溫、耐久性應滿足設計要求。3)伸縮縫設置的間距應考慮水池的埋設條件、溫差、濕差、結構形式、構件配筋率、施工工藝等因素的影響，伸縮縫應貫通布置在一個豎直平面內。4)伸縮縫寬度應根據結構的伸縮變形量確定，一般可取20 mm～30 mm。

1.2 伸縮縫節點詳圖

伸縮縫由止水帶、填縫板、嵌縫材料三部分組成。止水帶的放置方式可分為埋入式和外貼式兩種，如圖1所示。

圖1 伸縮縫節點示意圖

1.3 伸縮縫組成材料技術參數

填縫板應具有適應溫度變化引起變形的能力，可采用閉孔型聚乙烯泡沫塑料板、防腐軟木板、纖維板等板材。嵌縫材料一般設置在迎水面，應具有止水密封作用并能適應伸縮縫的變形。嵌縫材料與混凝土面的粘結力不得小于0.2 MPa。嵌縫材料可選用聚硫橡膠、聚氨酯、硅膠等。止水帶產生變形時，應具有在混凝土中錨固、止水和適應變形的能力，可選用橡膠止水帶或PVC塑料止水帶。其主要物理力學性能如表2所示。

表2 橡膠止水帶和PVC塑料止水帶物理力學性能

2 收縮后澆帶、膨脹加強帶

1)在水池底板、壁板、頂板溫度收縮應力較大位置留設臨時施工縫，將結構暫時劃分為若干部分，經過構件內部收縮，在若干時間后再澆筑施工縫處混凝土，將結構連成整體。采用微膨脹混凝土澆筑稱為后澆帶，采用較高等級的膨脹混凝土澆筑稱為加強帶。新澆筑混凝土構件硬結收縮在施工后1個月～2個月完成80%左右，留出后澆(加強)帶后，施工過程中混凝土可以自由伸縮，從而大大減少收縮應力，混凝土的抗拉強度大部分可以用來抵抗溫度應力，提高結構抵抗溫度變化的能力。2)后澆(加強)帶節點詳圖見圖2。

圖2 后澆（加強）帶節點示意圖

3 預應力混凝土結構

1)超長鋼筋混凝土水池結構設計中采用無粘結預應力技術，在對引起混凝土開裂的拉應力大小和分布情況計算分析后，有針對性的設置預應力鋼筋，通過施加預應力來抵消混凝土收縮產生的部分拉應力，從而達到取消伸縮縫并控制裂縫的目的。在采用預應力的同時結合補償收縮混凝土技術，實現超長鋼筋混凝土水池不設伸縮縫的情況下仍能滿足設計和使用要求。

2)無粘結預應力技術是采用高強度鋼材、高強度混凝土為特征的高效預應力混凝土，是一種先進的施工技術。施工時先把預應力鋼筋張拉錨固，靠錨具將張拉力傳給混凝土構件。預應力鋼筋表面為高密度聚乙烯套管，混凝土不會直接接觸預應力鋼筋，無須預留孔道及穿筋灌漿等，操作方便，施工速度快。鋼筋混凝土水池中預應力鋼筋可采用機械張拉和電熱張拉。電熱張拉采用熱脹冷縮原理，在鋼筋上通電使之熱脹伸長，待達到要求的伸長值時加以錨固，隨后停電冷縮使之產生預應力。

3)無粘結預應力混凝土施工圖見圖3。

圖3 無粘結預應力混凝土施工圖

4 各種措施比較

各種措施比較結果見表3。

表3 各種措施比較結果

5 結語

超長鋼筋混凝土水池設計，為解決溫度應力引起的裂縫問題需根據具體工程實際情況，采取其中一項或者多項措施，應遵守“防、放、抗”相結合的原則。總之設計人員應結合實際情況，以較少的工程造價建設優質工程。

［1］SH/T 3132-2002，石油化工鋼筋混凝土水池結構設計規范［S］.

［2］DL/T 5215-2005，水工建筑物止水帶技術規范［S］.

［3］CECS 117:2000，給水排水工程混凝土構筑物變形縫設計規程［S］.

［4］JGJT92-1993，無粘結預應力混凝土結構技術規范［S］.

［5］CECS 138:2002，給水排水工程鋼筋混凝土水池結構設計規程［S］.