浓缩池池壁裂缝产生原因浅析及处理

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一、工程概况
    某水厂污泥处理站主要负责上海市原二水厂、三水厂给水处理中的污泥处理。
    其中浓缩池工程于２００２年５月１８日开工建设，２００２年１２月１３日完工。其基础为采用Φ４００ｍｍ沉管灌注桩，长２１ｍ；池身为钢筋混凝土结构，２９．５ｍ×１５ｍ×５．９ｍ，中间分隔。池壁厚５０ｃｍ，为Ｃ２５商品混凝土，设计水平配筋为池壁内侧Φ１４＠２００ｍｍ?外侧Φ１６＠１６０ｍｍ，池壁内侧竖向配筋Φ１８、Φ２２间隔布置，间距２００ｍｍ?外侧配筋Φ１２、Φ１４间隔布置，间距１６０ｍｍ。未留后浇带，整体一次浇筑完成。
    二、裂缝分布情况
    浓缩池施工完成一段时间后，发现池壁出现竖向裂缝，长度１．０～３．２ｍ，裂缝基本分布在池壁中间部位，实测裂缝间距为４～９ｍ，宽度为０．１４～０．３６ｍｍ（稳定后为０．１３～０．２３ｍｍ），部分裂缝深度较深，盛水后出现渗水现象。
    三、原因分析
    根据薄壁结构产生裂缝的一般规律，现从基础处理、结构配筋及底板约束３个方面作一些分析。
    １、基础处理
    浓缩池的基础采用２２０根Φ４００沉管灌注桩，桩长２１ｍ，经多次沉降观测，构筑物沉降仅１～２ｍｍ，基本可排除因不均匀沉降产生结构裂缝的可能性。
    ２、结构配筋
    经用ＰＲＯＦＯＭＥＴＥＲ４型钢筋测量仪对池壁钢筋分布情况进行检测，钢筋间距及保护层基本符合设计要求。池壁水平配筋间距池壁内侧为２００ｍｍ，外侧为１６０ｍｍ，《建筑技术》上有多篇按照施工实践经验的文章提出，根据相关工程施工情况说明，水平钢筋间距２００ｍｍ的泵送混凝土墙体产生裂缝现象较普遍，而将水平钢筋按等强度进行代换后（间距改为１００ｍｍ），裂缝会大量减少。
    ３、底板约束
    池壁混凝土在硬化过程中，水化作用和水分蒸发以及胶质的胶凝使得混凝土的体积变小，产生收缩变形，底板浇筑好后２１天开始浇筑池壁，此时底板混凝土收缩变形已相对较小，因此对池壁混凝土的收缩变形产生约束。池体本身为框架结构，且未设置后浇带，更加大了底板对池壁的约束；底板浇筑时间越长，约束越大，越容易开裂。
    经过上述分析可知，水池池壁产生裂缝的主要原因有：
    （１）泵送混凝土水泥用量较高，虽然池壁的厚度小，利于散热，通过计算，温度应力仍大于混凝土的抗拉强度，是产生裂缝的主要原因。 
    （２）水池底板与池壁浇筑间隔时间过长，且池壁未设置后浇带，也未采取其他措施削减温度收缩应力，导致底板对池壁混凝土产生较大约束，产生裂缝。
    （３）工程实践经验说明，薄壁结构配筋宜细而密，有利于提高混凝土的极限拉伸，控制温度收缩裂缝。而池壁水平配筋间距１６０～２００ｍｍ仍偏大。
    （４）泵送混凝土因坍落度较大，干缩量大，疏于养护时易发生表面干缩裂缝，再与温度应力叠加，很容易在池壁上发展为贯穿裂缝。
    后续施工的贮泥池，吸取浓缩池经验教训，设置了后浇带，调整商品混凝土坍落度，控制混凝土入仓温度，浇筑完成后，加强养护，并延长拆模时间，基本未出现裂缝。
    四、裂缝处理
    大部分池体将长期位于水下，且部分裂缝基本贯通，具有变形缝的特点，因此处理后既要求止水可靠，又要能适应温度变形。经分析认为，裂缝宽度在０．２ｍｍ以下的只进行表面刷浆处理，０．２ｍｍ以上的裂缝重点处理。经现场试验和参考以往修补工程的经验，最终选定水溶性聚氨酯堵漏剂进行处理。
    聚氨酯堵漏剂材料无色、无味，是国家认可已使用多年，用以修补水池墙身裂缝。其特点是修补周期短，工艺简单，且无须长时间养护。
    裂缝处理时，首先沿裂缝走向开凿“Ｖ”形槽，宽５～１０ｃｍ，深３～４ｃｍ，缝内清洁处理后，自下而上每隔３０～６０ｃｍ设置一根高压厚壁软管（视渗水量大小而定，注浆用），软管一端固定在窄海绵条上；自下而上用特种瞬凝水泥封缝埋管，直至“Ｖ”形槽填满；达到一定强度后，自最下端软管下端开始压注堵漏浆液（阻燃型“聚氨酯”），压力控制在０．２～０．３ＭＰａ，至软管上端冒浆为止，封堵该段软管，依次进行，直至最上端的软管冒浆后，封堵好为止；最后在裂缝表面涂刷一层高强度防渗砂浆。
    处理后经水池满水试验，实际渗水量０．７９２Ｌ／ｍ２·ｄ，占规范允许量的３９．６％，完全满足要求，达到预期目的。
    五、几点体会
    （１）水池等薄壁结构采用泵送混凝土浇筑时，应优选较低水化热及低收缩水泥，降低水灰比，并且控制坍落度不宜过大。
    （２）混凝土的施工工艺是控制裂缝的重要因素，要尽可能采取措施减小温差，此外，加强振捣，提高混凝土的密实度是防止裂缝产生的最有效办法。
    （３）相关工程实际施工情况说明，水池等薄壁结构当采用泵送混凝土浇筑时，水平钢筋间距宜小于１５０ｍｍ。
    （４）混凝土墙体裂缝与墙体长度有关，长度越长受温度干缩变形影响越大，产生裂缝的可能性越多。水池池壁施工应根据池体结构特点，长度超过２０ｍ时，建议设置后浇带，以削减温度收缩应力。
    （５）应加强混凝土养护工作，延长拆模时间，并保持模板和混凝土面的充分湿润，以利于保湿和散热。保温养护一段时间后，应尽快回填土，这对于预防混凝土收缩引起裂缝有重要意义，最好从施工组织上予以保证。