蓄水池裂缝产生原因分析及防治

蓄水池裂缝产生原因分析及防治

邱康利

山西省安装集团股份有限公司  太原市  030032

我公司承建的某公司2×350MW低热值煤发电工程蓄水池主体结构施工，总长度为155.35m，总宽度48.8m，总高度为5.85m，垫层混凝土为C15，在纵横向中部沿四周设后浇带，后浇带外混凝土抗渗等级C40、F250、W8，采用补偿收缩混凝土（混凝土中掺膨胀剂），后浇带内混凝土抗渗等级C45、F250、W8，采用补偿收缩混凝土（混凝土中掺膨胀剂）。

　  由于混凝土受到温差、混凝土的收缩、膨胀、不均匀沉降等其他因素很容易形成裂缝，裂缝不仅会影响水池结构的整体性，还会使内部钢筋被锈蚀，加快混凝土的碳化速度，降低混凝土的强度、耐久性和抗渗性能，进而缩短水池的使用寿命。为了控制混凝土出现裂缝，重点从以下几个方面进行分析和控制。

1 裂缝产生的原因 　

1.1材料原因 　　

1） 细集料含泥量过大，造成混凝土收缩增大。集料颗粒级配不良或采取不恰当的间断级配，容易造成混凝土骨架不密实，收缩增大，诱导裂缝的产生。 　　

2） 混凝土外加剂、掺和料选择不当、或掺量不当，严重增加混凝土收缩。 　　

3） 水泥品种原因，矿渣硅酸盐收缩比普通硅酸盐收缩大，粉煤灰及高铝收缩值较小，快硬收缩大。 　　

4） 混凝土强度等级原因：强度等级越高、细度越细、早期强度越高对混凝土开裂影响很大。 混凝土设计强度等级越高，混凝土脆性越大，抗拉强度不足，越易开裂。 　　

5） 单位立方混凝土中用量越大、用水量越高，表现为浆体积越大、坍落度越大，收缩越大。 配合比设计中砂率、水灰比选择不当造成混凝土和易性偏差，导致混凝土离淅、泌水、保水性不良，增加收缩值。 　　

1.2 施工及现场养护原因 　　

1） 混凝土与外界环境温差过大，引起混凝土收缩产生裂缝：混凝土工程在施工阶段承受较大的温差和收缩作用，由于水池墙混凝土强度等级较高，如拆模过早，混凝土内部与环境温差大，降温过快，在大的约束条件下，常常引起开裂，一旦回填之后，土体对结构起到有益的保护，地下工程后期开裂较少。 　　

2） 水池底板与池壁在施工中变形不一致产生裂缝 　　

水池的施工工艺为：底板、柱基→池壁、柱子→顶板，施工池壁时，底板混凝土已经达到了一定的强度，温差变化相对较小，而池壁混凝土温度在凝结硬化过程中，进行水化反应， 温差变化较大，池壁在变形过程中受底板的约束，此时在池壁中产生拉应力，在底板中产生压应力，当产生的拉应力超过混凝土极限抗拉强度时，就会出现裂缝。 　　

3） 地基约束底板变形产生裂缝 　　

当进行水化反应使混凝土内部温度达到最高值后，温度就开始下降，混凝土体积开始收缩，但其收缩又受到地基或混凝土垫层的约束，从而在混凝土体内产生拉应力。一旦拉应力超过混凝土极限抗拉强度，便在基础底部产生裂缝，若温度应力继续增大，裂缝向上延伸，直至贯穿底板，地板开裂水池出现漏水，若地基处理不好，会导致地基失稳，特别是我国西北地区大都是湿陷性黄土地基。湿陷性黄土在自重应力和附加应力共同作用下，受水浸湿后，土的结构迅速破坏而发生显著下沉，使建筑物出现不均匀沉降。 　　

2 裂缝控制措施 　　

2.1 设计措施 　　

1） 增配构造钢筋提高抗裂性能。与设计院沟通，增配构造钢筋，使构造钢筋起到温度筋的作用，能有效地提高抗裂性能，钢筋应尽可能采用小直径，（Φ6-Φ8）小间距（80mm～100mm）。

2）在工程设计初期，要先采取合理的构造措施使设计模型更加接近工程的实际受力情况，然后针对各构件、节点的特性，按照其在整个结构体系中所起的作用落实有针对性的构造做法，以达到控制裂缝的目的。

3）在水池中设置伸缩缝，贯通整个池底、池壁和顶板。

应在伸缩缝处将水池结构彻底断开。在具体工程中，因为水池结构复杂，有时只能设置“不完全伸缩缝”。这种形式的“伸缩缝”只实现了部分功能，并不能发挥全部作用。在温度、湿度发生较大变化时，混凝土的伸展、收缩同样也会使构件被局部压碎。因此，除了要设置伸缩缝外，其位置的选取也很重要，不建议将其设置在构件的主要受压区和应力集中区。

　　在设定伸缩缝时，还需要采取相应的构造措施，它们对某些特殊节点的处理、施工工艺和特殊材料的使用等都有相对较高的要求。有关规范规定，可在混凝土中添加合理的外加剂，有效减小混凝土的收缩变形，而且伸缩缝的最大间距也可适当加大，增设加强带也可以减少伸缩缝的设置。在大型水池工程的设计工作中，掺和添加剂、增设加强带等措施已被频繁使用。 　　

4） 避免结构突变产生应力集中，当不能避免突变时，应作局部处理，如水池转角部位应做成逐渐变化的过渡形式，同时加配构造钢筋。控制应力集中裂缝。有孔洞时，孔洞四周应力集中产生裂缝，应用构造钢筋加强，实践证明效果显著。分析本工程场地为具有湿陷性，制定合理的地基处理方案，桩基设计采用灰土挤密桩进行地基处理形式，防止出现不均匀沉降。

5）在混凝土中掺和添加剂。掺和添加剂它会变得更加均匀、密实，能有效防止硬化过程中发生的收缩变形。当混凝土的均匀密实性提高后，即便混凝土因为受力变形而产生裂缝，也只会出现细微的裂缝。由此可见，掺和添加剂可以控制裂缝的形成。添加抗裂防水剂，它的主要成分是防水剂和膨胀剂，应用它会加快混凝土的膨胀速度。当有外应力作用时，钢筋内部会产生预应力；当混凝土发生收缩、变形时，这种预应力可起到一定的补偿作用。

2.2 施工措施 　　

1） 严格控制混凝土原材料的质量和技术标准。混凝土的收缩随粗细骨料的含泥量增加而增加，随粗细骨料的粒径加大而减少，石子含泥量必须少于 1%，砂、用中粗砂、其含泥量应不大于2%，这是减少干缩应力，控制混凝土收缩裂缝的重要措施。 　　　

2） 严格控制水灰比，水是影响混凝土收缩主要因素，随着混凝土中水份大部分蒸发在混凝土内部形成很多毛细孔，降低混凝土抗拉强度、收缩变形也同时发生，因此采用减水剂、减少水灰比，改善混凝土和易性，从而提高混凝土的抗拉强度，减少内部约束应力，在混凝土中掺入 10％（用量）的 UEA 膨胀剂以抵消混凝土后期由于干缩引起的裂缝。 配制混凝土时加入适量缓凝剂、来延长初凝和终凝时间，使混凝土内部温度峰值推迟，充分发挥混凝土自身强度潜力和材料松驰的特征，使混凝土的抗拉强度大于温差应力，减少裂缝产生。 延迟混凝土的拆模时间，应尽可能多养护一段时间，充分发挥混凝土的“应力松弛效应”。 　　

3） 混凝土的浇灌振捣技术对混凝土的提高密实度是很重要的，应分层散热浇灌，保证混凝土的密实性。 浇捣时，振捣捧要快插慢拔，根据不同的混凝土坍落度正确掌握振捣时间，避免过振或漏振，应提倡采用二次振捣、二次抹面技术，以排除泌水、混凝土内部的水分和气泡。采用两次振捣技术，改善混凝土强度，提高抗裂性，也是裂缝控制的重要措施。 当混凝土浇筑后即将凝固时，在适当的时间给予再振捣，它的作用是增加混凝土的密实度，减少内部微裂和提高混凝土的强度，提高抗渗性能。但必须掌握好两次振捣的时间间隔（2小时左右为宜），否则会破坏混凝土的内部结构，反而使强度性能降低。 　　

4） 采用保温措施。水池外壁较薄，混凝土材料保温效果较差，对浇注的混凝土采用有效的保湿、保养措施、在混凝土表面用麻袋或草袋覆盖，并用清水浇湿，尽量减少混凝土表面热扩散快、温差大、降低外界环境与混凝土表面的温力差值，减少温差。 　　

3 结束语 　　

钢筋混凝土的裂缝控制问题是工程中很重要的问题之一，特别是最近些年来，泵送商品混凝土获得广泛应用之后，混凝土水池等特种结构中会经常出现裂缝，在实践和现场实验研究基础上，分析了裂缝产生的各项原因和问题，并提出了控制裂缝的相应的设计及施工技术措施。水池类水工构建筑物的设计和施工是一项系统工程，需要严格按照规范完成，而且各部门还要配合作业。在工作过程中，设计方、施工方、监理方和业主方等应相互协调，重视质量控制，杜绝任何安全隐患。