关于钢筋混凝土水池的裂缝控制

 　　摘要：裂缝是钢筋混凝土水池结构中普遍存在的一种现象，从设计到施工，每个环节的疏漏都有可能造成对结构有损害的破坏性裂缝。本文分析了钢筋混凝土水池裂缝的成因，阐述了从材料的选用、设计和施工所采取的裂缝控制措施。 

　　关键词: 钢筋混凝土；水池；裂缝；成因；控制措施 

　　中图分类号： TU528.571 文献标识码：A 文章编号： 

　　 在给水和污水处理的工程中，钢筋混凝土水池得到了广泛应用。 如何有效地减少和防止这些建筑物出现裂缝，需要在工程实践中不断总结形成裂缝的主要原因，以便从设计和施工上采取措施加以解决。 

　　一、钢筋混凝土水池裂缝的成因 

　　1、材料质量造成的裂缝 

　　 混凝土是一种由砂石骨料、 水泥 、水及其他外加材料混合而形成的非均质脆性材料。 要避免水池结构产生破坏性裂缝， 混凝土用料是否适当及材料质量能否保证， 起着重要的作用。 因用料不当或材料质量有问题而造成的裂缝， 即便经修复后能满足正常使用 ，但往往仍留有隐患， 所以一定要注重事前的防范。 

　　2、荷载作用造成的裂缝 

　　 当结构在外部荷载（ 各种恒、 活载、 水、 土压力地基反力等 ）作用下 ，因受力性能不足， 产生了过大变形， 使裂缝发生并发展为破坏性裂缝。 这种由荷载作用造成的裂缝的产生 ，主要是由于设计时采用的基础资料有误或是设计中考虑不周 、计算疏忽等失误造成。 

　　3、混凝土收缩造成裂缝 

　　 混凝土硬化期间水泥放出大量水化热， 内部温度不断上升， 在表面引起拉应力 。后期在降温过程中 ，由于受到支座或原有混凝土的约束 ，又会在混凝土内部出现拉应力。 因此 ，水池结构中的混凝土早期收缩裂缝主要出现在裸露表面 ，混凝土硬化后的收缩裂缝出现在结构件的中部附近较多。 

　　4、温度变化引起的裂缝 

　　 气温的降低也会在混凝土表面引起很大的拉应力， 有时温度应力可超过其它外荷载所引起的应力 ，当这些拉应力超出混凝土的抗裂能力时即会出现裂缝。 这种裂缝一般只在混凝土表面较浅的范围内产生。 

　　二、钢筋混凝土水池的裂缝控制措施 

　　1、材料的选用 

　　 对钢筋混凝土水池， 必须合理选取混凝土的强度等级。 如果提高混凝土等级， 势必增加水泥用量或提高水泥标号， 混凝土的收缩及水化热作用也随之增加。 水泥用量及水泥标号的提高， 使混凝土抗压强度的增长较大， 而其抗拉强度则变化甚微， 因而产生早期收缩裂缝的几率随之增大， 所以应当尽量选用低热的硅酸盐水泥或矿渣硅酸盐水泥， 其 3 d 的水化热不宜大于 240 kJ /kg，7 d 的水化热不宜大于270 kJ /kg， 强度等级宜为 C20 ～ C30， 以减小混凝土的收缩裂缝。 

　　2、设计构造措施 

　　 混凝土是一种复合材料，其自身的约束和外界条件的约束影响都十分复杂，产生裂缝的原因也比较复杂，对于温度应力的计算理论还偏于近似范畴。 因此在设计计算过程中，除作应力计算外，造措施对控制裂缝也是十分必要的。 根据工程的具体情况如下： 

　　 （1） 减少边界约束。 结构伸缩变形产生的应力用结构强度抵抗既不经济，也难于实施，宜采用“放” 的办法，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。 对不同的构筑物应视工程的具体情况采用适当的方法处理 。例如当地基为岩石或其它坚硬土层时，应设置柔性隔离层，使结构能够自由伸缩变形，避免产生裂缝。 

　　 （2） 设置后浇带。 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。 但后浇带施工比较麻烦，增加工程的施工时间，后浇带处理不好还会影响水池结构的水密性。 

　　 （3）使用外加剂。 在混凝土中掺加膨胀剂，混凝土的膨胀量可以部分抵消混凝土硬化和养护期间的收缩变形，改善结构使用期间温度变形的适应能力，防止温度裂缝 。掺加防水剂时一定要注明对防水剂的限制膨胀率的要求。 因为膨胀剂和防水剂的行业标准不同，如果使用没有膨胀限制的防水剂，其后果是难以想象的。 使用膨胀剂不能认为掺加膨胀剂后结构可以无限制地超长。 膨胀剂的作用是在施工期间混凝土产生膨胀以补偿硬化和养护期间的收缩变形量，是特定时期的恒定量，膨胀剂的效能不能改变温度变形，只能避免因温度变形与混凝土硬化收缩变形量叠加值而产生过大变形。 

　　 （4）加强整体刚度和抗裂度。 采用扶壁式挡水池形式，扶壁和底板连接处，应设置加强腋角增大转角处刚度，分散池角应力；为了防止池壁产生贯穿裂缝和减少表面裂缝，钢筋应对称设置，沿板底上、 下两层，沿壁体左右两层，钢筋尽量细些，但如果完全采用细钢筋，则施工刚度不够，可粗细搭配，含钢率控制在0.3% -0.4% 范围内；减小裂缝宽度的最经济而有效的方法是采用小直径钢筋；池壁顶部增设圈梁（暗梁）；转角或孔边作构造筋加强，转角处增配斜向钢筋或钢筋网片；采取合理的结构布置和围护措施以减少温、 湿度对结构的影响等。 

　　3、施工措施 

　　 （1）混凝土浇筑: 

　　 施工前要有混凝土浇筑方案,应采用分层分段法浇筑混凝土,有利于混凝土水化热的散失,减小混凝土内外温差。每块每段均为一次混凝土连续浇筑,水平浇筑或分层浇筑要保证上下层混凝土在初凝前结合好,不致形成施工缝。由于泵送混凝土坍落度较大,混凝土浇筑后及时排除表面积水,雨季施工时,采用分段搭设雨篷进行混凝土浇筑,混凝土在硬前1～2小时均用抹压,以防沉降裂缝的产生。后浇带的浇筑采用微膨胀水泥混凝土,后浇带保留时间越长越好,一般不应少于40 天,最宜60 天。在浇筑后浇带混凝土时,应将原混凝土凿毛、浇水、湿润,再浇筑后浇带。 

　　 （2）降低混凝土入模温度: 

　　 为了减少混凝土日后冷缩引起的开裂,应尽量降低混凝土入模温度,施工时采用温度较低的水,混凝土泵输送管均加以覆盖。选择较适宜的气温浇筑混凝土,尽量避开炎热天气浇筑混凝土,堆骨料进行护盖或设置遮阳装置,避免日光直晒,以降低混凝土拌和物的入模温度。 

　　 （3）混凝土振捣: 

　　 混凝土振捣要密实,防止漏振,也避免过振。一般每点振捣时间为20～30 秒,但应视混凝土表面不再显著下沉,不再出现气泡,表面泛出灰浆为准。 

　　 （4）混凝土的养护: 

　　 混凝土浇筑完毕的12 小时以内进行覆盖麻袋浇水养护,浇水时间不得少于14 天,浇水次数应保持混凝土具有湿润状态,夏季应注意避免曝晒,确定合理的拆模时间。混凝土浇筑后要加强早期养护,防止干缩裂缝,加强混凝土早期养护是保证质量的关键。 

　　 （5）加强施工时的温度控制: 

　　 在混凝土浇筑之后,做好混凝土的保温养护,缓缓降温,减少温度应力,夏季应避免暴晒,注意保湿。采用长时间的养护,规定合理的拆模时间,延缓降温时间和速度,充分发挥混凝土的“应力松弛效应”。 

　　 改善配筋,避免应力集中,增强抵抗温度应力的能力在孔洞周围,变断面转角部位,转角处等由于温度变化和混凝土收缩,会产生应力集中而导致裂缝。为此,可建议设计人员设置必要的温度配筋。孔洞四周增配斜向钢筋,在转折处增加转角筋,混凝土的底板或墙板可建议设计人员增配构造钢筋,使构造筋起到温度筋的作用,能有效地提高混凝土抗裂性能。配筋应尽可能采用小直径、配筋应细一些、密一些,按全截面对称配置比较合理,均起到温度配筋作用,以改善应力集中,防止裂缝的出现。 

　　 (6)设置后浇带: 

　　 当大体积混凝土平面尺寸过大时,可以适当设置后浇带,以减少温度应力。后浇带及施工缝的处理,为了确保混凝土粘结良好，,续浇混凝土前将原混凝土凿毛,应充分湿润,清除杂物,才能续浇混凝土。 

　　 做好测温工作,控制混凝土内外温差不大于25℃。施工时应设专人进行温度监测,及时反映温差,随时指导养护,出现混凝土内外温差大于25℃时,应及时采取措施调整养护状况。 

　　 裂缝是钢筋混凝土水池结构中普遍存在的一种现象，从设计到施工，每个环节的疏漏都有可能造成对结构有损害的破坏性裂缝，只要我们在工作中加以重视，是可以将裂缝控制在许可的范围之内的。 

　　参考文献： 

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　　[4] 贺福明. 大体积混凝土工程施工裂缝控制[J]. 煤炭工程, 2006,(07) 

　　[5] 刘向东. 混凝土施工裂缝控制浅析[J]. 华北科技学院学报, 2010,(02)