濃縮池池壁裂縫產(chǎn)生原因淺析及處理

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一、工程概況
    某水廠污泥處理站主要負責上海市原二水廠、三水廠給水處理中的污泥處理。
    其中濃縮池工程于２００２年５月１８日開工建設，２００２年１２月１３日完工。其基礎為采用Φ４００ｍｍ沉管灌注樁，長２１ｍ；池身為鋼筋混凝土結構，２９．５ｍ×１５ｍ×５．９ｍ，中間分隔。池壁厚５０ｃｍ，為Ｃ２５商品混凝土，設計水平配筋為池壁內(nèi)側Φ１４＠２００ｍｍ?外側Φ１６＠１６０ｍｍ，池壁內(nèi)側豎向配筋Φ１８、Φ２２間隔布置，間距２００ｍｍ?外側配筋Φ１２、Φ１４間隔布置，間距１６０ｍｍ。未留后澆帶，整體一次澆筑完成。
    二、裂縫分布情況
    濃縮池施工完成一段時間后，發(fā)現(xiàn)池壁出現(xiàn)豎向裂縫，長度１．０～３．２ｍ，裂縫基本分布在池壁中間部位，實測裂縫間距為４～９ｍ，寬度為０．１４～０．３６ｍｍ（穩(wěn)定后為０．１３～０．２３ｍｍ），部分裂縫深度較深，盛水后出現(xiàn)滲水現(xiàn)象。
    三、原因分析
    根據(jù)薄壁結構產(chǎn)生裂縫的一般規(guī)律，現(xiàn)從基礎處理、結構配筋及底板約束３個方面作一些分析。
    １、基礎處理
    濃縮池的基礎采用２２０根Φ４００沉管灌注樁，樁長２１ｍ，經(jīng)多次沉降觀測，構筑物沉降僅１～２ｍｍ，基本可排除因不均勻沉降產(chǎn)生結構裂縫的可能性。
    ２、結構配筋
    經(jīng)用ＰＲＯＦＯＭＥＴＥＲ４型鋼筋測量儀對池壁鋼筋分布情況進行檢測，鋼筋間距及保護層基本符合設計要求。池壁水平配筋間距池壁內(nèi)側為２００ｍｍ，外側為１６０ｍｍ，《建筑技術》上有多篇按照施工實踐經(jīng)驗的文章提出，根據(jù)相關工程施工情況說明，水平鋼筋間距２００ｍｍ的泵送混凝土墻體產(chǎn)生裂縫現(xiàn)象較普遍，而將水平鋼筋按等強度進行代換后（間距改為１００ｍｍ），裂縫會大量減少。
    ３、底板約束
    池壁混凝土在硬化過程中，水化作用和水分蒸發(fā)以及膠質的膠凝使得混凝土的體積變小，產(chǎn)生收縮變形，底板澆筑好后２１天開始澆筑池壁，此時底板混凝土收縮變形已相對較小，因此對池壁混凝土的收縮變形產(chǎn)生約束。池體本身為框架結構，且未設置后澆帶，更加大了底板對池壁的約束；底板澆筑時間越長，約束越大，越容易開裂。
    經(jīng)過上述分析可知，水池池壁產(chǎn)生裂縫的主要原因有：
    （１）泵送混凝土水泥用量較高，雖然池壁的厚度小，利于散熱，通過計算，溫度應力仍大于混凝土的抗拉強度，是產(chǎn)生裂縫的主要原因。 
    （２）水池底板與池壁澆筑間隔時間過長，且池壁未設置后澆帶，也未采取其他措施削減溫度收縮應力，導致底板對池壁混凝土產(chǎn)生較大約束，產(chǎn)生裂縫。
    （３）工程實踐經(jīng)驗說明，薄壁結構配筋宜細而密，有利于提高混凝土的極限拉伸，控制溫度收縮裂縫。而池壁水平配筋間距１６０～２００ｍｍ仍偏大。
    （４）泵送混凝土因坍落度較大，干縮量大，疏于養(yǎng)護時易發(fā)生表面干縮裂縫，再與溫度應力疊加，很容易在池壁上發(fā)展為貫穿裂縫。
    后續(xù)施工的貯泥池，吸取濃縮池經(jīng)驗教訓，設置了后澆帶，調(diào)整商品混凝土坍落度，控制混凝土入倉溫度，澆筑完成后，加強養(yǎng)護，并延長拆模時間，基本未出現(xiàn)裂縫。
    四、裂縫處理
    大部分池體將長期位于水下，且部分裂縫基本貫通，具有變形縫的特點，因此處理后既要求止水可靠，又要能適應溫度變形。經(jīng)分析認為，裂縫寬度在０．２ｍｍ以下的只進行表面刷漿處理，０．２ｍｍ以上的裂縫重點處理。經(jīng)現(xiàn)場試驗和參考以往修補工程的經(jīng)驗，最終選定水溶性聚氨酯堵漏劑進行處理。
    聚氨酯堵漏劑材料無色、無味，是國家認可已使用多年，用以修補水池墻身裂縫。其特點是修補周期短，工藝簡單，且無須長時間養(yǎng)護。
    裂縫處理時，首先沿裂縫走向開鑿“Ｖ”形槽，寬５～１０ｃｍ，深３～４ｃｍ，縫內(nèi)清潔處理后，自下而上每隔３０～６０ｃｍ設置一根高壓厚壁軟管（視滲水量大小而定，注漿用），軟管一端固定在窄海綿條上；自下而上用特種瞬凝水泥封縫埋管，直至“Ｖ”形槽填滿；達到一定強度后，自最下端軟管下端開始壓注堵漏漿液（阻燃型“聚氨酯”），壓力控制在０．２～０．３ＭＰａ，至軟管上端冒漿為止，封堵該段軟管，依次進行，直至最上端的軟管冒漿后，封堵好為止；最后在裂縫表面涂刷一層高強度防滲砂漿。
    處理后經(jīng)水池滿水試驗，實際滲水量０．７９２Ｌ／ｍ２·ｄ，占規(guī)范允許量的３９．６％，完全滿足要求，達到預期目的。
    五、幾點體會
    （１）水池等薄壁結構采用泵送混凝土澆筑時，應優(yōu)選較低水化熱及低收縮水泥，降低水灰比，并且控制坍落度不宜過大。
    （２）混凝土的施工工藝是控制裂縫的重要因素，要盡可能采取措施減小溫差，此外，加強振搗，提高混凝土的密實度是防止裂縫產(chǎn)生的最有效辦法。
    （３）相關工程實際施工情況說明，水池等薄壁結構當采用泵送混凝土澆筑時，水平鋼筋間距宜小于１５０ｍｍ。
    （４）混凝土墻體裂縫與墻體長度有關，長度越長受溫度干縮變形影響越大，產(chǎn)生裂縫的可能性越多。水池池壁施工應根據(jù)池體結構特點，長度超過２０ｍ時，建議設置后澆帶，以削減溫度收縮應力。
    （５）應加強混凝土養(yǎng)護工作，延長拆模時間，并保持模板和混凝土面的充分濕潤，以利于保濕和散熱。保溫養(yǎng)護一段時間后，應盡快回填土，這對于預防混凝土收縮引起裂縫有重要意義，最好從施工組織上予以保證。