污水厂钢筋混凝土构筑物裂缝产生及控制措施探讨--中国期刊网

字体：大中小

首页> 原创作品> 正文

污水厂钢筋混凝土构筑物裂缝产生及控制措施探讨

发表时间：2021/4/20 来源：《基层建设》2020年第33期作者：王欣

[导读] 摘要：钢筋混凝土水池裂缝是污水厂建设过程中常见问题，裂缝渗漏逐渐引起钢筋锈蚀,强度降低,甚至导致结构的破坏和倒塌，破坏性的裂缝会严重影响水池的正常使用,而设计、施工及使用过程中处置不当均会导致裂缝的产生,因此,了解产生裂缝的原因并采取各种措施消除隐患,才能尽可能的避免水池破坏性裂缝的发生。

        莱西市污水处理管理处山东莱西 266600
        摘要：钢筋混凝土水池裂缝是污水厂建设过程中常见问题，裂缝渗漏逐渐引起钢筋锈蚀,强度降低,甚至导致结构的破坏和倒塌，破坏性的裂缝会严重影响水池的正常使用,而设计、施工及使用过程中处置不当均会导致裂缝的产生,因此,了解产生裂缝的原因并采取各种措施消除隐患,才能尽可能的避免水池破坏性裂缝的发生。本文分析了钢筋混凝土水池裂缝的类型、常见裂缝产生的机理,从水池设计、施工的角度探讨了裂缝的控制措施。
        主题词：污水厂钢筋混凝土构筑物；裂缝；产生原因；控制措施
        钢筋混凝土水池是污水厂中应用极为广泛的构筑物，在污水厂中较常见的有：清水池、生化池、浓缩池、汽浮池、沉淀池、曝汽池等，池体的结构形式一般为矩形或圆形，但无论是矩形、圆形，预制还是现浇的池体结构，由于多种原因的变形、沉降所引起的池体结构裂缝是不可避免的，但却可以在设计、施工、材料及后期使用等环节采取有效措施，进行预防，尽量减少裂缝。
        一.污水厂水池裂缝类型
        污水厂混凝土水池产生裂缝根据不同分类可分为很多类型：根据裂缝出现时间，可分为施工阶段出现裂缝和后期使用阶段出现的裂缝。根据荷载和裂缝的关联性，可分为荷载裂缝和非荷载裂缝，其中非荷载裂缝又可分为收缩裂缝、温（湿）差裂缝、材料质量和构造不良及施工养护不当产生的裂缝等。根据裂缝宽度，还可分为结构裂缝和破坏性裂缝。当裂缝宽度对构建受力性能、使用性能、耐久性能不产生影响时，为正常的结构裂缝，一般可不做处理；但过大宽度裂缝必会影响结构的安全性、适用性和耐久性，被称为破坏性裂缝，必须进行处理。现行规范CECS138-2002《给排水工程钢筋混凝土水池结构设计规程》中对裂缝的控制，主要依据裂缝宽度：污水处理构筑物控制标准为0.20mm。
        二.污水厂水池常见裂缝产生机理
        （1）由于构筑物所处场地地质情况和埋置深度等因素影响，导致构筑物地基不均匀沉降，当沉降差过大时会产生裂缝。
        （2）底板收缩变形受到地基（或基础）约束产生的裂缝，当混凝土底板内部温度下降，混凝土体积必然相应收缩，一旦底板混凝土收缩受到强有力的约束（如坚硬的岩石地基、混凝土垫层或者桩基等）限制时，混凝土内部将出现拉应力，当拉应力超过超过混凝土极限抗拉强度，裂缝便会出现，随着混凝土温度应力的继续增加，裂缝将贯穿底板，从而形成破坏性裂缝。
        （3）池壁与底板变形不一致产生的裂缝，一般情况下，池壁的施工均在底板混凝土达到了一定强度后进行，此时底板温差变化已经很少，变形相对稳定；而池壁混凝土在凝结硬化过程中，其温差变化相对底板而言很大，因此池壁后期的伸缩变形势必受到底板的有力约束，导致池壁中出现拉应力，当此拉应力超过池壁混凝土抗拉强度时，裂缝就会出现。该裂缝主要出现在池壁的中间部分，一般池壁下部最大，往上逐渐减少并消失，根据工作经验，裂缝的水平间距多在3-4米之间，竖向高度2-4米左右。
        （4）应力集中产生的裂缝，污水厂水池上各专业的管道和洞口一般很多，尺寸也较大，因此结构整体性被严重削弱。另外由于工艺要求，池壁平面局部凹凸和转角较多，构件厚度经常出现突变，由此产生的应力集中现象较为突出，容易导致裂缝出现。
        （5）泵送混凝土浇筑也是产生的裂缝的一个原因，由于要保障混凝土的流动性，搅拌站往往采用增加水泥和水用量的做法，增加水泥用量使混凝土强度提高，水化热和收缩偏大，应力松弛效应变少，导致裂缝增加和变大；增加水用量则降低了混凝土抗离析能力和后期强度。
        （6）后期使用中的温差收缩裂缝，半地下水池地上部分的混凝土温差和收缩都较大，而土中混凝土的温差及收缩则很少，彼此间产生显著的约束力，从而导致裂缝在上部池体出现。

期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆

        三、水池裂缝控制措施
        1.设计环节裂缝控制
        （1）结构不均匀沉降量和沉降差控制
        控制结构不均匀沉降裂缝首先要对不良地基进行处理，当地基承载力不满足设计要求时，尽量采用复合地基进行地基处理，避免采用约束力较大的桩基，并选择整体性较强的上部结构形式，在北方寒冷地区，地基土的冻胀也是导致结构不均匀沉降的一个重要原因，因此必须采取措施消除或减少地基土冻胀对水池结构的影响。
        （2）裂缝宽度控制，对于受弯或大偏心受拉构件，应根据规范要求进行强度计算，初步确定配筋量，并适当放大再进行裂缝宽度验算。在配筋率相同的条件下，宜采用小直径变形钢筋，增加钢筋与混凝土的接触面积，提高钢筋与混凝土的黏结强度，从而减少裂缝宽度。
        （3）设置伸缩缝和后浇带
        对于大型水池结构，解决温差产生的温度应力并消减混凝土收缩变形的有效措施是设置一定数量的伸缩缝，伸缩缝应尽量避开构件的主要承压区和应力集中区，且要求将水池结构完全切断，这对相对复杂的池体结构往往很难做到。鉴于此可在池体中设置后浇带，达到减少伸缩缝的目的。后浇带宜设置在池体剪力较小且便于施工的部位，间距一般20-30m，宽度0.7-1m，后浇带内浇筑膨胀水泥，且强度等级应比其他部位高。
        （4）采用预应力技术
        通过对水池结构预先施加应力，调节结构内部的内力分布，降低构件的拉应力峰值，使结构、构件处于全截面受压状态，以达到使用阶段不开裂或减少裂缝宽度的目的，同时由于预应力结构本身具有良好的变形恢复功能，可有效促使裂缝减小与闭合。
        （5）对北方严寒地区的地面式或半地下式水池，应在外露池体外侧做保温处理，可采用池壁挂钢筋网抹保温砂浆，也可池外侧贴砌砖墙内填保温材料，保温处理应不小于当地冻土深度。
        2.施工环节裂缝控制
        （1）材料要求要严格，严格控制混凝土的最大水胶比、最大氯离子含量和最大碱含量；粗细骨料的含泥量，石子应控制在1%以下，中粗砂应控制在2%以下；控制好混凝土的塌落度，宜控制在120—140mm之间；钢筋应无锈蚀，以保证与混凝土有效结合；混凝土强度等级不得随意提高或降低。
        （2）选择适当的外加剂
        在施工过程中，若根据实际情况选择适当的外加剂会产生较好的效果。如加入适当减水剂在水灰比和塌落度不变的条件下，混凝土的和易性增加，用水量减少，并可达到节约水泥和降低温度的目的。适量的缓凝剂可延长混凝土的初凝和终凝时间，使混凝土内部不出现温度变化梯度峰值，发挥混凝土自身抗拉强度潜力和材料松弛性，减少裂缝产生。膨胀剂可增强混凝土的均匀密实性，减少其硬结过程中的收缩变形。
        （3）施工中混凝土浇筑自由落差不应超过1.5米，不得在雨天和高温等极端环境条件下浇筑；混凝土浇筑完成到终凝前应覆盖，浇水湿润养护不应小于14天，重要结构不应小于30天；拆模时混凝土表面温度与环境温度之差不能超过15摄氏度；在寒冷季节风力较大时应注意防寒，必要时需搭设防风保温棚。
        （4）地基不得超挖、扰动或浸泡，寒冷地区应采取有效措施避免地基土的冻胀；施工中各种预埋件和穿墙套管，均应在浇筑混凝土前埋设，未经许可，施工后期不得随意钻孔凿孔。
        （5）保护层厚度严格按照设计要求，厚度减少会导致钢筋锈蚀，厚度增大会导致受压区高度减少，承载能力降低。
        （6）水池闭水试验后，池内应立即储水，即使不运行也不允许长期空置；地上或半地下水池在管道敷设完成后应尽快进行覆土回填和地面上部分的装修工程。
        四、结语
        综上所述，污水厂水池裂缝产生的原因多种多样，不同裂缝产生的原因不同，即使同一裂缝也可能是多种原因综合导致，因此在满足工艺要求的前提下，先进的结构设计方案、正确的施工方法及合适的材料选用是裂缝控制的重要保证。一项优秀的工程必须要设计、施工、监理和业主通力合作，使施工和设计高度统一，才能有效的消除各种隐患，避免水池裂缝的产生。