鋼筋混凝土水池池壁裂縫原因分析及預防措施

沈歡

上海科瑞真誠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，根據設計要求和施工條件，水池可分為預制裝配式或現澆整體式，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，池體結構產生裂縫（包括底板、池壁及頂板）產生裂縫在所難免，而且規范也允許普通鋼筋混凝土結構產生裂縫，但要使池體產生的裂縫產生的裂縫被控制在一定范圍內（規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。本項目建設內容主要為對現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生及防治措施進行敘述。

1 裂縫產生的原因

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，出現泌水和水分蒸發，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，出現蜂窩麻面露筋質量。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 優化施工組織措施，確保施工質量

施工前，應優化圖紙會審和施工方案，包括驗算附壁柱規格和池底板厚度滿足設計要求，確保混凝土抗滲等級，設置適量后澆帶防止收縮產生溫度裂縫，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、罐車數量，既保證混凝土在初凝前連續振搗澆注，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，防止出現分層過厚的現象，后澆帶止水條處澆筑時應監控橡膠位置，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、灰土統一做一層褥墊層，并嚴格控制施工質量。降低地基壓縮系數，及時做好第三方沉降觀測，防止地基不均勻沉降產生裂縫；底板混凝土在7d左右沉降穩定后再澆筑池壁，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生溫度應力導致裂縫產生。

2.3 優化混凝土配合設計

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，在塑性變化早期釋放水化熱；粗骨料宜選用粒形良好、質地堅硬的潔凈碎石或卵石，粗骨料宜采用連續粒級，含泥量、泥塊含量指標應符合規范規定。細骨料宜選用級配良好、質地堅硬、顆粒潔凈的天然砂或機制砂，宜選用Ⅱ區中砂。

根據多年現場經驗分析，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澆筑超長混凝土結構。根據設計圖紙的要求，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已經進行了加密保持不變，在加強帶的邊緣每側設密孔鐵絲網用鋼筋加固，防止加強帶外混凝土流入加強帶內。混凝土澆筑時先澆帶外混凝土，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，水泥硬化時所產生的水化熱不易散發，在混凝土內部溫度過高，與混凝土表面產生較大的溫度差，便混凝土內部產生壓應力，表面產生拉應力。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；經與商品混凝土生產廠家協商，確定加強帶內混凝土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，經共同研究確定摻量為5%。

2.4 加強混凝土振搗質量

施工現場應加強振搗質量，控制混凝土初凝時間，振搗器移動距離小于40cm，每個振點的持續時間應以表面浮漿的外觀為依據。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、少振產生空鼓質量問題，也不得過振產生離析現象；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，對水池等有抗滲要求的混凝土進行覆蓋、灑水或涂膜保濕，養護時間不少于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物穩定存在需要一個持續的堿性介質環境，孔隙溶液的氫氧化鈣恰好提供了這個堿性環境條件。但是由于碳化、硫酸鹽反應、養護環境等影響，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，產生強度減少裂縫的發生，促進微裂縫自愈，提高抗滲性能和抗碳化性能。

2.7 采用有機硅溶液進行防護

為提高現澆混凝土的抗滲性能，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絡疏水層，與混凝土材料形成穩定的共價鍵連接，不封閉建筑物的毛細孔隙。液態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部。可與基層材料永久結合，提高混凝土的耐久性。使混凝土的抗滲、耐久性等得到綜合改善。

3 結語

水池出現裂縫是比較多見的，所以，尤其應做好事前控制，密切注意事中的發展。在設計、施工時都需要高度重視，事后也需要根據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。