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【摘 要】近年来水污染日益严重，污水处理工程的规模越来越大,工程中的构筑物平面尺寸也越来越大。温度应力及收缩应力是超长钢筋砼水池出现裂缝的主要原因。减小超长混凝土水池出现裂缝的方式有计算、构造措施，其中构造措施常用有三种，即伸缩缝，后浇带，膨胀加强带。
【关键词】水池；伸缩缝；后浇带；加强带；超长
随着中国经济的持续快速发展，城市进程和工业化进程的不断增加，环境污染日益严重，国家对环保的重视程度也越来越高，而水污染更是重中之重。污水处理工程的规模越来越大,工程中的构筑物平面尺寸也越来越大,由于工艺设计的要求,有时很难满足现行规范对水池尺寸的要求,出现大量的超长结构。 笔者在近几年的设计中,几乎每个项目都会遇到超长水池。采取了多种多样的措施防止超长水池结构产生裂缝,其中大部分实际工程的处理是成功的,但也有遗憾和教训,值得总结和思考。
混凝土是一种复合材料,产生裂缝的原因比较复杂, 在实际工程中，水池混凝土的裂缝问题是一个普遍存在而又难于解决的工程实际问题，它影响工程顺利移交，又影响业主使用，混凝土水池裂缝的产生往往是多个因素的共同作用，如温度变化、砼收缩、池体不均匀沉降、施工措施不到位、砼养护等原因引起的裂缝，裂缝的出现不但会影响结构的整体性和刚度，还会引起钢筋的锈蚀、加速混凝土的碳化、降低混凝土的耐久性和抗疲劳、抗渗能力。笔者仅从设计、施工两个方面探讨防止超长水池结构产生温度裂缝的措施。合理的设计、施工方案是确保工程质量的重要因素,根据工程的具体情况可以选用以下几种处理方法。
第一种方法就是工程里常用的设缝，即伸缩缝，人为的在温度应力较大处设置一道缝，实际上是一种放的方式。尽量减少对构筑物的边界约束,保证结构在变形时能够自由伸缩,以达到释放应力的目的。然而由于工艺要求,构筑物的形状和尺寸千变万化，缝的位置应力求受力简单明了、施工方便、节省材料。不然缝有了，其它问题却来了，得不偿失。从施工角度来看，利用伸缩缝分割施工段，从而减少了一道施工缝，也就减少了对施工缝的处理，相应地减少了易于渗漏的隐患部位。在大型水处理构筑物池体中可采用一道或几道伸缩缝的设置。伸缩缝的设置不影响分成一段或几段的流水施工作业，可实现连续支模，连续浇筑混凝土施工。这样即提高了大模板的周转率又加快了施工进度，缩短了施工工期。上海金山污水处理厂MBR池84x56x6.6m，在其纵向设计了一道伸缩缝，横向设计了两道伸缩缝，在工期仅六个月的情况下连续浇筑一万多立方混凝土，确保了工期，保证了池体冬季越冬安全。当然设缝也有其缺点，在复杂的地质结构地带，在大体量的水池中不利于设置伸缩缝。如大面积水池底板坐落在不同地质层上，会产生因地基承载力不同造成的不均匀沉降。沉降达到一定限度会使伸缩缝处的止水胶带、钢板等剪断，进一步会对池体结构产生影响。
在一种方法是后浇带，设置后浇带是结构工程设计施工的常用方法。后浇带可以有效地释放混凝土硬化和养护期间的收缩,消除因施工期的变形引起的结构附加应力。但后浇带缺点很多：1.给施工带来一定困难。后浇带的留设、清理和填补较为麻烦。须考虑混凝土接缝、断筋和止水带（板）的预留等问题。2.对混凝土底板和外墙抗渗混凝土施工及外防水层的施工带来影响。后浇带处混凝土施工缝的处理也较难，质量难以控制，处理不好会造成渗漏等后患。3.后浇带处大部分采用钢丝网拦挡混凝土，使用钢筋支撑。一些裸露的钢丝和钢筋一经锈蚀，会引导水、空气进入混凝土，影响结构寿命。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆4.一般水工构筑物后浇带其上部没有墙体、隔断等覆压物，池体如在地下水较高的地点建造，为防止池体漂浮，须降水施工，直到后浇带施工完成并达到设计强度，池体内满水后，才能停止施工降水，这会增加施工造价。5.设置后浇带会造成较长的工期。
设缝及后浇带都会给施工带来很多麻烦，那有没有更加便利的方法呢。当然有，第三种方法即膨胀加强带，其原理是，商品混凝土在膨胀时其中的钢筋对它的膨胀产生限制作用，同时在商品混凝土中产生相应的压应力。这种压应力能够抵消导致商品混凝土开裂的全部或部分拉应力，从而避免或大大减轻商品混凝土结构的裂缝。
适用范围：凡要求抗裂防渗、接缝和填充用的混凝土工程和构件，都可以使用补偿收缩混凝土，就土建工程而言，特别适用于：1.建筑物地下室、地下构筑物等。2.建造水池、游泳池、污水处理池、水塔等。3.建造地铁、隧道、水利水电、海工等。结构防水原理：补偿收缩混凝土是一种微膨胀混凝土，当膨胀剂加入普通水泥和水拌合后，水化反应形成膨胀性水化物钙矾石或Ca(OH)2，这是它的膨胀源。当混凝土膨胀时对钢筋产生拉应力，与此同时钢筋也对混凝土产生了相应的压应力。一般来说，在钢筋混凝土结构中建立一定的预压应力，这就相当于提高了混凝土的早期抗拉强度，同时推迟了混凝土收缩的产生过程，抗拉强度在此期间得到较大的增长，当混凝土开始收缩时，其抗拉强度已增长到足以抵抗收缩产生的拉应力，从而防止和大大减轻混凝土的收缩开裂，达到抗裂防渗的目的。结构自防水的前提是控制有害裂缝，关键要解决钢筋混凝土硬化过程中的收缩变形。补偿收缩混凝土具有抗裂防渗的双重功能，这是其他外加剂防水混凝土所不具备的。
补偿收缩混凝土结构设计与普通钢筋混凝土结构设计基材相同，鉴于补偿收缩混凝土的限制膨胀要用钢筋和邻位约束才能产生预压应力，对设计要求是：1.根据《混凝土外加剂应用技术规范》规定，补偿收缩混凝土最重要的技术指标是限制膨胀率。设计者应在设计图纸上注明：“采用掺膨胀剂的补偿收缩混凝土，强度等级、抗渗标号、水中养护14d的混凝土限制膨胀率≥0.015％（或更高些）。”2.补偿收缩混凝土设计规范与普通钢筋混凝土设计规范基本相同。3.鉴于墙体受施工养护和外界温差影响较大易开裂，水平构造筋的间距宜小于150mm，配筋率宜在0.4-0.6％。墙体混凝土的限制膨胀率设计宜大于0.25%。4.对于墙体与柱子相连的档土墙，易在离柱子1－2m处出现应力集中的纵向裂缝，宜插入1.5-2.0m水平附加筋，插入柱子中200－300mm，插入墙体中1200－1600mm，该处配筋提高10－15％。5.结构开口部和突出部位应添增附加筋。6.采用补偿收缩混凝土时，底板后浇缝最大间距可延长至50m。超过50m的超长结构可用膨胀加强带替代后浇带，加强带宽度为2m，带两侧用Φ2铁丝网拦隔，并用钢筋加固。带外用限制膨胀率大于0.015％的补偿收缩混凝土浇筑，带内用限制膨胀率大于0.03％、强度等级提高5MPa的膨胀混凝土浇筑，可用连续式或间歇式循环浇筑而不留后浇缝。
结语：在水池的设计中，只有拥有完备而准确的设计条件，选择正确的结构型式，建立合理的符合实际情况的结构模型，采取合理的构造措施，才能做出经济可靠的设计。对于超长水池更是如此，设计师应全面考虑各种条件，分析各种因素，因地制宜，方能做出满足大型水池结构需要的最优设计方案。
参考文献：
[1]《给水排水工程结构设计手册》(第二版)北京：(第二版)[M].中国建筑工业出版社
[2]国家标准《混凝土结构设计规范》
[3]国家标准《给水排水工程构筑物结构设计规范》
[4]国家标准《给水排水构筑物工程施工及验收规范》
[5]图集《矩形钢筋混凝土蓄水池》
论文作者:张正堂
论文发表刊物:《工程建设标准化》2016年3月总第208期
论文发表时间:2016/6/12
标签：混凝土论文; 应力论文; 水池论文; 伸缩缝论文; 结构论文; 裂缝论文; 构筑物论文; 《工程建设标准化》2016年3月总第208期论文;