防滲抗裂技術在污水處理廠構筑物市政工程施工中的應用
——以汕頭市潮陽區谷饒鎮污水處理廠為例

文｜廣東省源天工程有限公司 吳小龍

一、引言

隨著我國城鎮化建設速度加快，城市人口激增，對市政污水處理能力日漸提升，各地政府不斷加大對污水設施建設的投資規模，紛紛對原有的污水處理廠實施改、擴建。污水處理廠構筑物在長期使用過程中，污水中含有大量無機、有機污染物，汞、鎘、鉻等重金屬，對構筑物混凝土結構產生直接影響，澆筑混凝土時水泥產生大量的水化熱，內外溫差控制難度較大，對混凝土的防滲抗裂質量控制提出很高要求。因此，需要采取綜合防治裂縫措施才能滿足構筑物質量標準。

二、構筑物結構裂縫產生原因

1.結構裂縫產生原因

污水處理廠構筑物體積大，澆筑混凝土數量很多，內部鋼筋非常密集，混凝土在高密度鋼筋網中振搗至每個角落難度較大，尤其在連接部位、高度變化大部位難以全部振搗到位，加上振搗過程可能會遇到臨時停止供料、天氣突變、臨時停工等影響正常施工因素，導致內部混凝土流動性能相差很大，很容易出現結構性裂縫。

2.溫度裂縫產生原因

混凝土原料中含有水泥成分，構筑物澆灌混凝土數量多，大量水泥在短時間水化過程中散發巨大的熱量，導致構筑物內外產生較大的溫度差，當內部溫度應力超出約束力時就會產生裂縫，此時溫度差產生的混凝土裂縫逐步變化擴大，直接貫穿結構體，達不到原有設計的抗滲指標。溫度裂縫產生與水泥品種、使用數量、結構體厚度等密切相關。

三、防滲抗裂技術在污水處理廠構筑物混凝土施工中應用

防滲抗裂技術污水處理廠構筑物混凝土施工中有很多種手段，如可采用高性能膨脹抗裂劑、跳倉澆筑混凝土結構、無縫施工法、無粘接預應力混凝土施工法、其他細部構造防滲技術等工藝、材料實現構筑物防滲抗裂功能。下面以汕頭市潮陽區谷饒鎮污水處理廠為例進行構筑物防滲抗裂技術應用闡述。

1.工程概況

汕頭市潮陽區谷饒鎮污水處理廠總規模7.0 萬m3/d，本次二期擴建規模為3.8 萬m3/d，新建生產構（建）筑物：細格柵、曝氣沉砂池及精細膜格柵間、調節（水解）池、2#AA/生物池、磁混凝高效沉淀池、污泥濃縮池、污泥調理池、污泥脫水間及除臭系統等，改造及拆除構（建）筑物：改造現在孔室絮凝斜管沉淀池為接觸消毒池及加藥間、改造1#AA/0 生物池回流系統，并拆除現狀細格柵及旋流沉砂池、二沉池、配水井及污泥泵房、二次提升泵房等。采用截流式合流制排水體制，將入河排污口進行收集合并，通過截流設施將污水接入截污管道，輸送至污水處理廠。

2.構筑物施工特點和難點

磁混凝高效沉淀池及轉盤漏池工作面小、設備預埋件多及尺寸高程要求精準，在施工全過程中必須始終將水處理構筑物的工程質量及預埋件尺寸控制作為主要質量控制點，工程預留孔洞多、預埋管件多，且結構混凝土完成作業面要求達到高標準。因此，必須將模板、混凝土抗滲防裂作為重點，以確保混凝土結構成形質量及精度，為設備安裝工程精度提供良好基礎。

3.采用高性能膨脹抗裂劑實現構筑物防滲

污水處理廠新建池類工程主要為細格柵、曝氣沉砂池、調節（水解）池、2#AA/生物池、磁混凝高效沉淀池、污泥濃縮池、污泥調理池等，池類構筑物混凝土抗滲設計等級要求達到P6。池體混凝土均為C30,砼中最大氯離子含量小于0.2%,最大堿含量應小于3.0kg/m3，混凝土工程防水等級為2級，本構筑物池體對混凝土氣密性要求高，施工前需進行混凝土氣密性試驗，澆筑時必須振搗密實到位，不能少振、漏振。

圖1 1mm 處針棒狀晶體

通過對不同性能防滲劑的指標對比，選用 WT-HEA 高性能抗裂防水劑，HEA屬硫鋁酸鈣類膨脹劑是一種雙膨脹源高效抗裂的產品。WT-HEA 高性能抗裂劑防水劑摻入混凝土后產生水化反應，生成的硫鋁酸鈣使混凝土適度膨脹。可抵償混凝土收縮等產生的拉應力，另外生成針棒狀晶體（圖1）在水泥石結構內部有更好的致密性，此外還摻入了少量的纖維狀高分子聚合物防水效果更好。高效防水劑摻量占膠凝材料總重量6-8%，抗壓強度比基準混凝土提高強度10%以上，限制膨脹率：水中7d≥0.03%，抗滲標號：最高達到P30 以上，高效防水劑不含氯離子，對鋼筋不會產生銹蝕，堿含量比較低且不會引起堿-集料反應，可設置膨脹加強帶。按照防滲抗裂縫混凝土設計配合比需要，摻入膨脹抗裂防滲劑按含量6%計算WT-HEA 進行攪拌，使用商品砼運輸車送至現場進行澆筑。池體構筑物完成后進行滿水試驗，滲漏部位毛孔能自行封閉，很好地滿足設計指標要求。

4.大型池體結構混凝土采用跳倉澆筑技術

污水處理廠工程中新建2#AA/生物池，改造1#AA/0 生物池等大型池體，其中AAO 生物池橢圓形（尺寸：長 77.5m×寬18.8m×高8.8m）,底板厚度1000mm，底板混凝土分段澆筑兩個區域澆筑,第一次澆1、3段，第二次澆2段，每一階段再分段澆筑，分段分塊必須控制好止水，每段澆筑連續進行，不得間斷。AAO 生物池池壁高度為8.8m，厚度為0.5m—0.8m,混凝土分三層澆筑，第一層澆筑由底板開始從±0m 至3m處,第二層澆筑3m，澆至走道板面6m 處，第三層澆筑為2.8m,澆至頂板8.8m 處，二沉池為圓形，半徑為16.7m，底板厚度為0.7m，池壁厚 0.65m,同時也采用跳倉澆筑技術，混凝土抗滲等級為P8。在大體積混凝土池類結構混凝土施工中，減少裂縫是主要質量控制手段。由于AAO 生物池體積達到12821.6m3，澆筑混凝土數量極多，大量水泥在水化作用下析放出水化熱，導致結構體內外溫度差異很大，當內部溫度迅速提升時很容易使混凝土結構產生裂縫，直接影響到池體的正常使用功能，因此采用跳倉法分成3 段，分2 個區澆筑混凝土降低水泥水化過程中產生熱量，在澆筑時采用直接通入冷水管、加入冰塊降低內部溫度，外部采用遮陽、灑水噴霧降溫等綜合措施控制溫度裂縫的產生。對于控制結構裂縫產生，通過設置后澆帶，伸縮縫中設 300mm 寬中埋式橡膠止水帶（圖2），池體結構伸縮縫薄弱部位由專人細致振搗實施嚴格質量控制，振搗時快插慢拔，振搗延續25～35s，確保混凝土振搗密實。對于施工縫的處理，清理軟弱松動部分，并灑水濕潤，先澆厚度為50～100mm 與原配合比同樣的水泥砂漿后再澆筑。滿水實驗一次性完成充分說明了采用跳倉澆筑技術能很好減少混凝土產生的有害裂縫。

5.無縫施工法在大型池底板中的應用

污水處理廠新建的二沉池為圓形，半徑為16.7m，底板厚度為 0.7m，池壁厚0.65m,池壁高度為5.6m。初沉池、二沉池在污水處理中工藝要求非常高，刮泥機伸臂必須要與池底板能高度相吻合，一旦底板出現沉降，刮泥機難以發揮應有作用。因此，初沉池、二沉池需要整體澆筑，要降低底板應力比較集中的部位避免發生沉降情形的出現，在應力集中部位設置加強帶，摻入含量8%的高性能膨脹抗裂外加劑，加強帶的混凝土選擇完全補償混凝土，待普通混凝土澆完后再進行加強帶澆筑并用多層鋼絲網片間隔。無縫施工法在超大體積圓形的初沉池、二沉池應用較多，能減少池體沉降的發生，很好地滿足質量標準及設計要求。

6.無粘接預應力技術在池壁施工應用

AAO 生物池及二沉池底板厚度僅為0.7—1m，AAO 生物池及二沉池外觀要求高，墻壁不允許設伸縮縫，按照規范要求滿荷載作用時不產生大于0.2mm 的裂縫，要采用無粘接預應力技術才能滿足設計要求。池壁體積大，模板安裝要選擇定型 5mm 厚的熱扎鋼模板，模板安裝一次立模3m 高，人工配合門機進行安裝，面板采用，二沉池墻壁周長105m，一次性安裝預應力筋難度大且無法滿足池壁抗裂性能。因此，對池壁圓形沿四周分成3 段搭接預應力筋，每隔 60°設置錨固肋，張拉順序錯位 60°從下向上進行，避免出現未張拉的部分出現收拉裂縫。無粘接預應力施工技術在初沉、二沉池圓形構筑物應用，較好地起到實現防滲抗裂效果。

7.其他部位防滲技術應用

污水處理廠其它構筑物中如細格柵、曝氣沉砂池需要澆成整體，連接部位合理設置后澆帶，等待沉降符合規定時間后再用微膨脹混凝土澆筑連接部位。磁混凝高效沉淀池及轉盤漏池工作面小、設備預埋鐵件比較多、尺寸精度要求高的技術難點，采用預埋鐵件加焊止水鋼板方法，多個預埋鐵件共同使用一塊止水板，澆灌混凝土必須專人振搗密實。施工縫內設置BW 遇水膨脹止水條，安裝前清理好施工縫周圍雜物并保持干燥，當混凝土澆灌時止水條遇水膨脹可達到抗滲目的。

四、結語

污水處理廠工程構筑物體積大，澆筑混凝土數量多，需要根據具體情況采取不同的防滲抗裂措施，選擇性能好的高效抗滲添加劑以保證施工的構筑物滿足嚴格的防滲抗裂標準，避免污水處理廠構筑物的裂縫發生的可能性，為污水處理廠早日投產打下堅實基礎。

圖2 中埋式橡膠止水帶