补偿收缩混凝土在绍兴污水处理厂中的应用

[摘要] 污水处理厂的各种水池皆为大尺寸薄壁结构, 抗裂防渗问题较为突出。绍兴污水处理厂一、二期工程中采用HLC- I混凝土抗裂防渗剂配制补偿收缩混凝土, 以大幅度提高混凝土抗渗性能, 并大大减少或避免混凝土开裂。工程施工中, 特别加强补偿收缩混凝土质量控制和养护, 共浇注补偿收缩混凝土30多万m3。工程实践表明: 补偿收缩混凝土较好地解决了绍兴污水处理厂大尺寸薄壁结构的抗裂防渗问题。

[关键词] 污水处理厂薄壁结构补偿收缩混凝土抗裂防渗

1 前言

　　混凝土裂缝是混凝土病害的主要表现之一。目前, 几乎所有的混凝土工程都存在不同程度的裂缝。混凝土产生裂缝的原因很复杂, 最常见的是在限制条件下混凝土的收缩而引起开裂, 产生裂缝。近几十年来, 国内外采用的补偿收缩混凝土能够避免或大大减少混凝土的开裂, 并且还具有抗渗性能好、早期强度高等优点, 因此在地下工程、水工建筑物、贮水结构等大体积混凝土或填充混凝土中大量推广应用。污水处理工程构筑物中主要是不同形状、尺寸和不同用途的水池,这些水池皆为薄壁结构, 要求不渗不漏, 为保证这一性能, 使用补偿收缩混凝土是较为简便而又经济的技术措施。

2 工程概况

　　绍兴污水处理厂是浙江省的重点工程之一, 它位于浙江省两大河流曹娥江及钱塘江交汇入海口处, 设计一期、二期的污水处理能力均为30万吨/日,远期为80万吨/日, 是国内规模最大的综合污水处理厂, 也是迄今世界上最具规模的印染污水集中治理工程。一期工程总投资5.16亿元, 混凝土总方量达11多万m3, 2000年4月动工建设, 到2001年6月建成并投入试运行, 2004年8月通过浙江省环保局验收。二期工程占地面积550余亩, 总投资6.5亿元人民币, 混凝土总方量达22万m3, 2002年9月开工建设, 2005年12月通过国家环保局验收。绍兴污水处理厂各构筑物具体尺寸见表1, 调节池、厌氧池、曝气池为长方形薄壁结构, 沉淀池为圆形薄壁结构。

3 补偿收缩混凝土配制

　　补偿收缩混凝土的变形, 除局部不受限制或受到极少的限制外, 都是限制膨胀和限制收缩。限制收缩是导致混凝土开裂的根本原因, 因此, 要控制混凝土的开裂, 必须用适量的限制膨胀来补偿限制收缩。补偿收缩混凝土能提高早期强度、改善密实性, 同样都能延迟由于收缩开裂的时间, 顺利度过早期抗拉强度低容易开裂的危险阶段。一方面提高早期的抗裂能力, 一方面延迟可能开裂的时间, 以待混凝土强度的进一步提高, 都有助于达到避免或减轻开裂的目的[1]。绍兴污水处理厂各构筑物均为超大、超长、超深池体, 均属国内同类构筑物中规模最大的构筑物, 混凝土的抗裂防渗问题较为突出, 因此, 设计采用补偿收缩混凝土来提高混凝土抗渗抗裂性能。

3.1 混凝土原材料

　　绍兴污水处理厂一期工程使用普通硅酸盐525R和425R水泥, 由绍兴八方水泥厂生产; 二期工程采用普通硅酸盐42.5级和32.5级水泥, 浙江虎山集团生产。一期工程的细骨料为绍兴产河砂, 多数为中砂, 少量细砂; 二期工程的细骨料为嵊州产河砂, 中砂。一期工程的粗骨料为石灰岩碎石, 大部分为5~31.5mm连续级配, 小部分是5~16mm和16~31.5mm的单粒级配; 二期工程的粗骨料为钱清产碎石, 5~25mm连续级配。一、二期工程中混凝土的掺合料均为Ⅱ级粉煤灰。一、二期工程采用的外加剂均为南京水利科学研究院南京瑞迪高新技术公司生产的HLC- I抗裂防渗剂。

　　HLC- I抗裂防渗剂是一种有机和无机复合材料, 不仅具有优异的抗裂防渗性能, 而且具有减水、缓凝、增强作用, 是多功能的混凝土添加剂。抗裂防渗剂与水泥水化产物发生化学反应, 使混凝土早期产生适度膨胀, 同时抗裂防渗剂具有早强作用, 提高混凝土早期强度, 从而防止和减少混凝土开裂, 抗裂防渗剂能大幅度减水, 减少了混凝土中有害的多余水, 减少了孔隙率。上述特性提高了混凝土的质量,防止和减少混凝土的裂缝, 达到抗裂防渗目的。当HLC- I内掺10%, 参照GB50119- 2003《混凝土外加剂应用技术规范》附录B测试混凝土限制膨胀率和限制干缩率, 试验结果见表2, 结果符合GB50119- 2003《混凝土外加剂应用技术规范》的规定。混凝土中掺入11%的HLC- I混凝土抗裂防渗剂, 抗渗能力大大提高, 计算抗渗标号>S50, 结果见表3。

3.2 施工配合比

　　混凝土的设计标号根据构筑物部位不同, 其标号也不同。各部位的混凝土设计标号( 包括强度及抗渗标号) 及配合比见表4。其中, 一期工程中, 设计标号为C40S8 混凝土使用普通硅酸盐525R级水泥, 其余采用普通硅酸盐425R级水泥;二期工程中, 设计标号为C40S8混凝土使用普通硅酸盐42.5级水泥, 其余采用普通硅酸盐32.5级水泥。

4 混凝土施工及养护

　　除了小型构筑物外, 大型的调节池、厌氧池、沉淀池、曝气池等都用泵送法施工, 混凝土自搅拌楼出料后由搅拌车运到浇筑点, 底板及长方形池池壁混凝土都通过输送管泵入仓内, 而圆形池壁混凝土则用汽车泵泵入仓内。

　　由于绍兴污水处理工程许多构筑物外形尺寸大、壁薄, 混凝土表面系数大; 一期工程中大量的混凝土施工时间是在6~9月份的高温季节, 其间, 还有台风过

境, 水分蒸发快, 混凝土表面易干燥; 二期工程中, 大量的混凝土在冬季施工; 再之掺HLC- I抗裂防渗剂的混凝土需特别注意养护等因素。因此, 工程施工中根据不同季节、不同部位采用了不同的养护方法:

　　①蓄水养护法: 对于圆形池底板及长方形池底板在混凝土达到终凝后用潮湿麻袋覆盖养护1~2d, 以后就蓄水养护, 总养护时间最少为14d。

　　②喷水养护法: 圆形池壁及长方形池池壁因为表面积较大, 且池壁高度也高, 为保证混凝土池壁两面始终保持潮湿状态, 有的标段采用PVC管上钻上许多小孔, 把PVC管固定在池壁顶端, 当PVC管中通上自来水以后, 水从PVC管的小孔中向着池壁表面喷淋, 这样, 只要水压足够, 无需人工值班昼夜浇水, 节省劳动力, 又能保证养护质量, 大大减少裂缝的发生。

　　③人工洒水法: 也有的标段采用内外壁挂上潮湿麻袋, 人工不停的浇水, 因为气温高, 蒸发快,湿麻袋很快干燥, 用这种方法养护化人工多, 需要专人负责养护洒水。

　　④喷涂表面养护剂: 有些标段在拆模后往池壁混凝土表面喷养护剂, 在混凝土表面形成防止水分散失的薄膜, 养护效果也较好。

　　⑤二期工程在冬季施工时, 采用木模板, 适当延长拆模时间, 拆模后, 及时覆盖塑料薄膜, 外加草帘保温; 在温度低于0℃时, 禁止有水养护。

5 混凝土工程质量

　　一期工程混凝土取样强度统计见表5, 从搅拌楼取样的混凝土经标准养护后的抗压强度都符合设计要求, 从各个标段在浇筑点取样经自然养护后所测得的混凝土抗压强度都高于标养的强度,这是由于自然养护时的平均温度( 7月~10月) 都高于标准养护时的温度。混凝土的抗渗等级都在S8以上, 满足设计要求。

　　二期工程中, 混凝土取样后, 送养护室进行标准养护, 到规定的龄期, 进行抗压强度和抗渗试验。表6 为混凝土强度和抗渗等级统计分析,

　　C25S8、C30S8、C35S8、C40S8混凝土的抗压强度和抗渗等级都满足设计要求。

　　绍兴污水处理厂一、二期工程的调节池、厌氧池、沉淀池、曝气池底板因蓄水养护充分, 没有发现裂缝; 各池池壁中, 少数养护不到位的部位外基本没有发现裂缝。

6 结语

　　绍兴污水处理厂各构筑物均为超大、超长、超深池体, 且结构厚度较小, 混凝土的抗裂防渗问题较为突出。一、二期工程中, 采用HLC- I抗裂防渗剂配制补偿收缩混凝土, 以适量的限制膨胀来补偿限制收缩, 达到抗裂防渗目的。工程实践表明:HLC- I抗裂防渗剂可解决大尺寸薄壁混凝土结构的抗渗和抗裂问题。

[参考文献]

　　[1]吴中伟.补偿收缩混凝土[M].北京.中国建筑工业出版社.1979.