污水池壁裂縫成因及修復方法研究

尤永杰

(福建天正建筑工程監理有限責任公司 福建福州 350001)

1 工程概況

案例工程位于福建某縣工業園區，主要是對該園區4家蜜餞和3家瓊脂生產企業工業廢水接入開發區污水管網前的污水集中預處理，處理規模近期按1.1萬m3/d，主要有新建固液分離機、旋流沉砂池、綜合廢水調節池、蜜餞廢水集水池、pH調整池、混凝反應池、沉淀池、水解酸化池、梯度供氧氧化池、污泥泵房、污泥濃縮脫水、應急事故池、機械澄清除鹽系統等處理單元。其中梯度供氧氧化池：長43m、寬42m、高6m，鋼筋混凝土結構，混凝土等級為c30s6，其主體結構工程完成后發現水池側壁出現裂縫，經滿水試驗后發現，池壁多點發生漏水，需對其進行結構修復處理，以滿足安全生產使用要求。

2 池壁裂縫種類及成因

2.1 池壁裂縫種類

裂縫類型分別為：施工縫、溫度裂縫、離析裂縫3種。

2.1.1施工縫

該裂縫主要表現為，沿池壁一周水平方向，通長不規則先、后澆筑的混凝土之間上下交接縫，縫寬0.2～1mm不等，如圖1～圖2所示。

圖1 施工縫實景圖

圖2 施工縫實景圖

2.1.2溫度裂縫

該裂縫主要表現為，沿豎直方向分布一條或多條細微裂縫，如圖3～圖4所示。

圖3 溫度縫實景圖一

圖4 溫度縫實景圖二

2.1.3離析裂縫

該裂縫主要表現為，粗集料與漿料相互分離，出現骨料外露、蜂窩、孔洞等現象，產生局部由內而外的貫穿縫，如圖5～圖6所示。

圖5 離析縫實景圖一

圖6 離析縫實景圖二

2.2 池壁裂縫成因

2.2.1施工縫成因

因施工組織不當，池壁混凝土澆搗過程中，施工班組擅自中途暫停池壁混凝土澆筑，經參建各方積極協調處理，仍出現混凝土澆筑暫停4～10h不等，暫停期間未按原設計要求處理施工縫，且未采取任何保護和補救措施，導致先澆筑混凝土超過終凝時間，而與后澆筑的混凝土之間存在一個結合斷面，從而形成了不當的施工縫。

2.2.2溫度裂縫成因

水池壁長、寬均超過40m，高6m，壁厚400mm，屬于大體積混凝土結構。混凝土澆搗過程，由于混凝土體積大,聚集在內部的水泥水化熱不易散發,混凝土內部溫度顯著升高,而其表面則散熱較快,形成了較大的溫度差,使混凝土內部產生壓應力,表面產生拉應力，從而產生混凝土表面溫度裂縫。

2.2.3離析裂縫成因

部分池壁混凝土振搗不充分，混凝土自由落料高度超過2m，從而產生混凝土離析。

3 池壁裂縫修復方法

根據不同裂縫種類，確定相應的修復方法。具體方法有加大截面法、壓力注漿碳纖維布封護法、置換混凝土法(表1)。

表1 裂縫修復方法表

3.1 加大截面法

加大截面法，即在原不規則施工縫兩側各增加100mm厚、寬400mm的鋼筋混凝土帶，從而增大混凝土截面面積，以提高原構件承載力、剛度和封堵止水能力。

3.1.1施工步驟

(1)先在施工縫兩邊按要求鉆孔，孔位、孔徑、孔深到達要求后進行清孔；

(2)進行Φ12螺紋鋼筋植筋，植筋長度15d，注膠采用粘膠灌注器；待植筋膠養護期結束后，綁扎Φ12@100寬約400mm的鋼筋網片(圖7～圖8)；

(3)新舊混凝土交接面鑿毛，用水沖洗干凈并涂刷界面劑(圖7～圖8)；

(4)抗拔力現場抽查檢測合格后，安裝模板并澆筑C35自密實混凝土(圖7～圖8)；

(5)澆筑后12h開始養護，養護期不少于14d。

圖7 加大截面法示意圖一

圖8 加大截面法示意圖二

3.2 壓力注漿碳纖維布封護法

壓力注漿碳纖維布封護法，先利用灌機的持續高壓，將膠結材料注射到混凝土裂縫中，使裂縫中的水完全擠走，讓注漿料與混凝土形成整體，從而起到封堵止水；再將抗拉強度極高的碳纖維布用環氧樹脂粘結劑沿裂縫方向或垂直于裂縫方向粘貼在混凝土結構上，形成一個新的復合體，使碳纖維布與原有鋼筋混凝土共同受力，增大結構抗裂或抗剪能力，提高結構的強度、剛度、抗裂性和延伸性。

3.2.1施工步驟

(1)將粘附在混凝土裂縫表面的灰漿等污漬用高壓空氣處理干凈，并鉆孔安裝注漿嘴(圖9)；

(2)用封縫膠將壓漿嘴及裂縫表面封閉密實(圖9)；

圖9 壓力注漿碳纖維布封護法示意圖

(3)配置壓漿料用灌漿機進行壓力注漿，待出膠率保持穩定后保持壓力30s即停止；

(4)壓漿完成第二天漿液固化后，進行外觀處理，并檢驗后沿裂縫走向涂刷一層改性環氧樹脂類結構膠；

(5)先沿裂縫覆蓋粘貼寬200mm的雙層碳纖維布，后再沿垂直于裂縫方向粘貼長1000mm、寬200mm的單層碳纖維布壓條，中心距300mm(圖10～圖11)；

(6)碳纖維布表面，采用寬1100mm、50mm厚聚合物砂漿進行面層防護(圖11)。

圖10 壓力注漿碳纖維布封護法示意圖

圖11 壓力注漿碳纖維布封護法示意圖

3.3 置換混凝土法

置換混凝土法，主要解決混凝土結構中存在強度低、蜂窩、孔洞、疏松、離析等質量問題。該方法采用優質混凝土將局部的劣質混凝土置換掉，從而達到原結構強度和基本功能。施工步驟如下：

(1)鑿除離析部位的混凝土，范圍擴大至無離析混凝土范圍內；鑿除面盡可能鑿毛，并形成C形回路，避免直通縫，保留原部位鋼筋(圖12)；

(2)新舊混凝土面洗凈并涂刷界面劑；

(3)安裝模板并澆搗C35自密實混凝土；采用分段澆搗，先進行池壁內側封閉澆搗，待混凝土達到初凝狀態后，再進行池壁外側封閉澆搗，以達到完全封閉裂縫效果(圖12)；

(4)待自密實混凝土強度到達設計強度80%以上后，粘貼0.167mm厚雙層碳纖維布無縫滿貼(圖13)。

圖12 置換混凝土法示意圖

圖13 置換混凝土法示意圖

4 結語

隨著我國水生態環境安全大力發展，城鎮污水處理工程急劇增長，對污水工程質量及環境安全提出更高的要求；對蓄水要求較高的污水池體貫穿裂縫，不僅影響結構質量，更影響了其使用功能，并造成生態環境污染；池體工程應綜合考慮混凝土裂縫成因，對主要因素進行積極控制，避免裂縫出現。當工程質量有效控制后仍遇到類似裂縫問題時，可采取加大截面法、壓力注漿碳纖維布封護法、置換混凝土法等適當的修復方法進行積極處理，確保工程質量及其使用功能，從而滿足工程各方面需求。

梯度供氧池壁，在確認裂縫修復使用的鋼筋、結構膠等材料檢測，植筋抗拔力現場抽檢，自密實混凝土試塊28d強度，混凝土結構實體檢測均符合要求后，重新進行滿水試驗，未發現滲漏等異常情況，試驗結果滿足要求。由此可見，池壁混凝土的施工縫、溫度裂縫、離析裂縫，在通過相應的施工方法修復后，工程質量已達到設計及規范要求，能滿足原設計及建設單位的各項要求。