調節池板式混凝土裂縫治理措施探析

孫拴虎　符惠萍　閻玉菡　齊海鵬　茍強

摘要：以某調節池底板出現裂縫病害為背景，對調節池裂縫全數進行檢查，得出了各裂縫的長度、寬度和深度。在結合以往工程實際的基礎上，分析得出該工程產生的裂縫病害主要是溫度裂縫和混凝土收縮裂縫，不會造成結構安全性事故的發生。針對裂縫病害選擇了適宜的裂縫修補措施，后期采用鉆芯法檢測了其修補質量，結果表明該工程裂縫修補方案是科學合理的，且修補效果良好。

關鍵詞：混凝土;調節池;傷損等級;裂縫治理

中圖分類號：TU528 ????????????文獻標識碼：A

0. 引言

某工程設置的污水調節池為鋼筋混凝土矩形水池結構，底板長131m、寬41m，底板四周及池壁下方厚1000mm，中部厚500mm，底板頂標高-4.50m。底板下設混凝土墊層，底板混凝土等級為C40，底板混凝土在施工時預留一縱兩橫的膨脹加強帶，橫向加強帶最大間距63m。該調節池位于我國西部地區，由于當地氣候干燥寒冷，晝夜溫差較大，干濕交替頻繁等環境條件的影響，使得當地混凝土結構容易產生裂縫病害^[1-2]。裂縫的存在不僅影響其外觀質量，而且危害調節池結構的力學性能、耐久性能及密閉性能，一旦污水調節池泄漏將對地下水的水質產生一定影響^[3-6]。

調節池底板屬于大面積、超長混凝土板式結構，混凝土的溫度收縮是導致其裂縫產生的主要原因之一^?[7]。國內外研究表明，實際工程中混凝土結構80%的裂縫都是由濕度及包括結構的不均勻沉降等變形作用在內的因素引起的，而溫度變化是其中占比最多的因素^[8-9]。

本文對某調節池混凝凝土結構底板出現的裂縫病害進行了現場量測，根據裂縫特征分析了其裂縫產生真實原因，并按照裂縫損傷等級對其裂縫病害進行了修補治理，以期提高該結構的防水防滲性能，恢復其使用功能，確保結構達到設計使用壽命。

1. 裂縫概況

該調節池產生裂縫的混凝土底板是在零下10攝氏度左右時進行澆筑的，并在施工2個月之后產生了局部開裂、局部地基沉陷、底板脫空等病害。調查發現，裂縫形式有豎向裂縫、水平裂縫和斜向裂縫等（如圖1所示），大部分出現在調節池的底板、池壁以及底板的外側，且主要發生在兩道橫向加強帶之間。按一縱兩橫膨脹加強帶對調節池底板進行分區編號，見圖2。

現場量測得出，1號調節池底板裂縫23條，合計裂縫長度100m，裂縫最大寬度0.84mm;2號調節池底板裂縫26條，合計裂縫長度41m，裂縫最大寬度0.84mm;3號調節池底板裂縫2條，合計裂縫長度12m，裂縫最大寬度0.53mm;4號調節池底板裂縫3條，合計裂縫長度23m，裂縫最大寬度0.53mm;5-1號調節池底板裂縫26條，合計裂縫長度150m，裂縫最大寬度1.20mm;5-2號調節池底板裂縫17條，合計裂縫長度210m，裂縫最大寬度1.20mm;6-1號調節池底板裂縫14條，合計裂縫長度70.5m，裂縫最大寬度1.03mm;6-2號調節池底板裂縫11條，合計裂縫長度145m，裂縫最大寬度1.03mm。1號調節池底板外側裂縫19條，合計裂縫長度20m，裂縫最大寬度0.70mm;2號調節池底板外側裂縫14條，合計裂縫長度37.5m，裂縫最大寬度0.90mm;3號調節池底板外側裂縫2條，合計裂縫長度6m，裂縫最大寬度0.30mm;4號調節池底板外側裂縫1條，合計裂縫長度4m，裂縫最大寬度0.50mm;5-1號調節池底板外側裂縫9條，合計裂縫長度38m，裂縫最大寬度0.90mm;5-2號調節池底板外側裂縫15條，合計裂縫長度36m，裂縫最大寬度0.90mm;6-1號調節池底板外側裂縫8條，合計裂縫長度14.5m，裂縫最大寬度0.70mm;6-2號調節池底板外側裂縫11條，合計裂縫長度30m，裂縫最大寬度0.70mm。利用混凝土裂縫超聲檢測分析儀對調節池部分裂縫進行了裂縫深度檢測并對具有代表性的部分裂縫采用鉆芯法進行檢測復核，結果表明1號調節池底板裂縫最大深度為403mm，2號調節池底板裂縫最大深度為410mm，3號調節池底板裂縫最大深度為352mm，4號調節池底板裂縫最大深度為360mm，5、6號調節池底板裂縫大多為貫穿裂縫，如圖3所示。

2. 裂縫成因

混凝土結構根據其裂縫產生機理的不同，可以將導致裂縫產生的原因分為“荷載裂縫”和“非荷載裂縫”兩大類。實際工程中，混凝土結構產生的裂縫病害大多因鋼筋銹蝕、混凝土腐蝕、溫濕度變化、徐變收縮等引起的結構自身體積膨脹或收縮引起^[10]。

該調節池混凝土中的裂縫處于施工初期，因此出現荷載裂縫的可能性極低。且在冬期環境氣溫過低的情況下進行的澆筑，施工前沒有采取相關低溫處理措施，使得調節池混凝土底板后期出現了大量裂縫。究其原因，主要是因為在冬季大溫差條件下大體積混凝土的里表溫差誘發了結構表面產生了溫度裂縫，以及降溫速率過快，加劇了水泥凝結硬化，產生了收縮裂縫。外加冬季混凝土澆筑后養護條件差，不能及時補充養護水和及時控制養護溫度，會引起底板開裂的可能性增加。此外，設計所留后澆帶位置不盡合理，特別是中間段裂縫段過長，導致混凝土水化收縮和低溫收縮過大引起了調節池混凝土底板產生了開裂現象。

混凝土結構帶裂縫工作已成為常態化，該調節池混凝土底板裂縫雖不會造成構筑物構造安全性事故的發生，但裂縫的存在勢必導致鋼筋銹蝕的介質侵入使得調節池混凝土底板產生銹脹開裂，進一步威脅到調節池混凝土結構的工作性能、適用性能和耐久性能。為此，需對調節池混凝土底板裂縫進行適宜的修補治理。

3. 裂縫治理措施及效果

現實工程中，往往以平均裂縫寬度作為評定標準，將裂縫等級分為I級、II級和III級，并給出了各等級對應的修補方式，如表1所示。

該工程調節池存在裂縫數量較多，且從實際裂縫的形式分布情況可以看出，同一條裂縫上的裂縫寬度是不均勻的，僅采用平均寬度來評定裂縫損傷等級，其評估結果不可避免會與實際情況存在較大偏差。此外，如嚴格按照各裂縫等級推薦的修補方式展開裂縫修補工作操作難度較大。為此，本工程提出將壓力注漿法和表面封閉法相結合的方式開展相關裂縫修補工作。研究選取改性環氧樹脂作為修補材料，并改善了其部分工藝完成了調節池底板混凝土的裂縫修補工作。裂縫修補完成后采用鉆芯法對裂縫修補質量進行了檢測，結果表明修補效果良好，能夠滿足工程要求。具體修補工藝如下：打磨處理→清縫除塵→標注底座位置（間距30-40cm）→固定底座（底座中心與裂縫對準）→裂縫表面切實密封（形成密封帶）→壓氣試驗（0.2MPa -0.4MPa）→在底座上固定注射筒→灌膠（壓力為0.06MPa -0.08MPa，及時更換注射筒并保證持續壓力）→容器清洗，除去殘膠→拆除注射筒和底座→裂縫表面打磨處理→清縫處理（去除打磨的混凝土粉末和灰塵）→涂刷一層改性環氧樹脂膠液（利于粘結）→裂縫表面抹壓調配好的膠液→檢查、記錄。

4. 結論

本文介紹了該調節池混凝土結構工程概況，對調節池裂縫全數進行檢查，發現調節池混凝土結構病害主要包括底板產生局部開裂、地基局部沉陷、底板脫空等，且主要發生在兩道橫向加強帶之間。通過現場量測得出各裂縫的長度、寬度和深度，在結合以往工程實際的基礎上，分析得出該工程產生的裂縫病害主要是低溫收縮溫度裂縫和混凝土凝結收縮裂縫，不會造成結構安全性事故的發生。最終選用改性環氧樹脂作為修補材料采用壓力注漿法和表面封閉法相結合的方式對調節池底板裂縫進行了修補處理，并采用鉆芯法對其修補質量進行了檢測，結果表明修補效果良好，能夠滿足工程要求。

參考文獻：

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投稿日期：20210429

作者：孫拴虎（1993-），男（漢族），陜西彬州人，碩士研究生，助教，研究方向為混凝土結構耐久性。

陜西機電職業技術學院2020年度院內教育教學科研項目資助（項目編號：YJ202006）