鋼筋混凝土水池設(shè)計(jì)和施工中裂縫的處理方法摘要：鋼筋混凝土水池裂縫控制的好壞，與其設(shè)計(jì)和施工質(zhì)量的好壞都有著緊密的聯(lián)系。良好的設(shè)計(jì)可以減少水池出現(xiàn)裂縫的可能性，而嚴(yán)格按照施工及驗(yàn)收規(guī)范進(jìn)行施工，才是減少水池裂縫的最重要途徑。關(guān)鍵詞裂縫；水池裂縫；裂縫預(yù)防；裂縫控制；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)引言制冷系統(tǒng)、循環(huán)水系統(tǒng)、消防系統(tǒng)還是污水處理等項(xiàng)目中都存在水池，而且絕大多數(shù)都為鋼筋混凝土水池。這些鋼筋混凝土水池如果出現(xiàn)裂縫，不但會對使用功能造成很大影響，還可能造成有毒液體泄露，嚴(yán)重者甚至可能對地下水造成污染。而如果在設(shè)計(jì)和施工過程中采取相應(yīng)的防治措施，就能盡可能地避免嚴(yán)重的水池裂縫并控制水池裂縫的蔓延，從而把水池裂縫為工程和環(huán)境帶來的危害降低到最小。水池裂縫的成因鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)在受力狀態(tài)下出現(xiàn)裂縫是一種普遍存在的現(xiàn)象，如混凝土因荷載作用下的拉應(yīng)力、或是溫度收縮引起的拉應(yīng)力等而出現(xiàn)的裂縫等。一般而言，在普通的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中要求完全避免出現(xiàn)裂縫，是不現(xiàn)實(shí)也是完全沒有必要的。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)在受力時(shí)，只有產(chǎn)生一定量的形變，才能發(fā)揮鋼筋的作用?；炷恋氖芾巫兺殡S著裂縫的產(chǎn)生，當(dāng)裂縫寬度控制在不影響結(jié)構(gòu)件的受力性能、使用性和耐久性時(shí)，這些裂縫是正常的結(jié)構(gòu)裂縫，無須處理；而過大寬度的裂縫，就會影響到結(jié)構(gòu)的安全、適用和耐久性，這種裂縫可稱為破壞性裂縫。破壞性裂縫一旦出現(xiàn)，必須進(jìn)行相應(yīng)的處理。1荷載作用造成的裂縫當(dāng)結(jié)構(gòu)在外部荷載（各種恒、活載；水、土壓力；地基反力等）作用下，因受力性能不足，產(chǎn)生了過大變形，使裂縫發(fā)生并發(fā)展為破壞性裂縫。這種由荷載作用造成的裂縫的產(chǎn)生，主要是由于設(shè)計(jì)時(shí)采用的基礎(chǔ)資料有誤或是設(shè)計(jì)中考慮不周、計(jì)算疏忽等失誤造成。對水池結(jié)構(gòu)來說，荷載偏差一般容易由下列因素造成：水池在各種工況下的水位變化、空滿情況、地質(zhì)資料、水溫及氣溫等各種環(huán)境參數(shù)等的基礎(chǔ)資料有誤或設(shè)計(jì)中遺漏某種極端工況；結(jié)構(gòu)建模有缺陷，造成內(nèi)力計(jì)算值與實(shí)際受力狀況有較大偏差。另外，除設(shè)計(jì)應(yīng)考慮的工況外，其他由于施工不當(dāng)、周邊環(huán)境的突發(fā)因素或因擅自改變水池使用條件等原因造成的荷載變化，本文不作論述。2混凝土收縮和溫濕差變形造成裂縫混凝土在其硬化期間放出的大量水化熱，使得混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部的溫度不斷上升，以致在結(jié)構(gòu)表面引起拉應(yīng)力；在其后期的降溫收縮過程中，又由于受到支座及周邊混凝土的約束而在混凝土結(jié)構(gòu)中出現(xiàn)拉應(yīng)力。因此，水池結(jié)構(gòu)中的混凝土早期收縮裂縫主要出現(xiàn)在裸露表面，混凝土硬化后的收縮裂縫出現(xiàn)在結(jié)構(gòu)件的中部附近較多。3由于材料質(zhì)量和構(gòu)造不良造成的裂縫混凝土主要由水泥、砂、骨料、拌和水及外加劑所組成。要避免水池結(jié)構(gòu)產(chǎn)生破壞性裂縫，混凝土用料是否適當(dāng)及材料質(zhì)量能否保證，起著重要的作用。因用料不當(dāng)或材料質(zhì)量有問題而造成的裂縫，即便經(jīng)修復(fù)后能滿足正常使用，但往往仍留有隱患，所以一定要注重事前的防范。4施工不當(dāng)造成的裂縫3水池設(shè)計(jì)中的裂縫控制下面，根據(jù)分析裂縫成因來探討如何在設(shè)計(jì)中采取恰當(dāng)?shù)拇胧┮钥刂屏芽p的發(fā)生和發(fā)展。1荷載作用裂縫的控制荷載作用裂縫的控制，就是要求在設(shè)計(jì)時(shí)對池體各部位可能產(chǎn)生最大拉應(yīng)力的截面進(jìn)行計(jì)算分析，使之滿足裂縫控制的要求。要避免此類裂縫，首先應(yīng)在水池結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)資料的收集使用中做到完整、準(zhǔn)確。這是因?yàn)椋旱叵滤缓屯翆忧闆r的不同，會使埋地式水池的設(shè)計(jì)水土壓力產(chǎn)生很大變化；基礎(chǔ)持力層的不同可能直接影響基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)形式和池體沉降變形情況。在掌握了全面可靠的荷載作用基礎(chǔ)資料后，就需要對池體結(jié)構(gòu)建立正確的計(jì)算模型和選擇合理的荷載組合，以確保其內(nèi)力及變形的計(jì)算值與水池的實(shí)際工作情況一致。2混凝土收縮和溫濕差造成裂縫的控制此類裂縫的控制首先應(yīng)根據(jù)規(guī)范規(guī)定，嚴(yán)格掌握混凝土配比及其用料的品種規(guī)格和級配，同時(shí)對混凝土灌筑和養(yǎng)護(hù)提出設(shè)計(jì)要求。另外，對大型水池可采取設(shè)伸縮縫、摻添加劑和設(shè)加強(qiáng)帶、后澆帶等措施。下面討論大型水池的裂縫控制。根據(jù)現(xiàn)行規(guī)范［2,3］要求，現(xiàn)澆鋼筋混凝土水池在基底為土基時(shí)，應(yīng)每隔20m（地面式）或30m（地下式或有保溫措施）設(shè)一道伸縮縫，當(dāng)為巖基時(shí)減為15m和20m，當(dāng)為裝配整體式時(shí)可加長5?10m。按此構(gòu)造，一般能解除中面季節(jié)溫差產(chǎn)生的溫度應(yīng)力并消減混凝土收縮的影響。摻加添加劑主要是為了增強(qiáng)混凝土的均勻密實(shí)性能并消減混凝土自身結(jié)硬過程中的收縮變形。當(dāng)混凝土的均勻密實(shí)性提高后，一旦混凝土因受力變形而開裂時(shí)，出現(xiàn)的裂縫較為細(xì)密，由此起到控制裂縫寬度的目的。很多水池在設(shè)計(jì)中采用了后澆帶，規(guī)范也允許在設(shè)置后澆帶后加大伸縮縫最大間距。實(shí)際上，純粹從后澆帶的意義上理解，其作用是相當(dāng)有限的，因?yàn)楹鬂矌е荒芙鉀Q混凝土初期收縮的應(yīng)力和變形問題，而無法解決混凝土后期收縮應(yīng)力和中面季節(jié)溫差產(chǎn)生的溫度應(yīng)力。因此，即使經(jīng)驗(yàn)證明后澆帶能取代伸縮縫，也不說明是因?yàn)楹鬂矌鸬淖饔?，而是因后澆帶的設(shè)置而形成了收縮縫。后澆帶更適用于替代沉降縫，對于伸縮縫或引發(fā)縫（完全或不完全收縮縫），設(shè)計(jì)可直接設(shè)一條縫即可，不必設(shè)成兩條。3材料質(zhì)量和構(gòu)造不良造成裂縫的控制在《給水排水工程鋼筋混凝土水池結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)程》［3］中，對水池結(jié)構(gòu)的材料作了相應(yīng)的規(guī)定，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意遵守并針對具體項(xiàng)目提出更為明確和嚴(yán)格的要求。首先，澆筑混凝土不應(yīng)使用過期水泥或由于受潮而結(jié)塊的水泥，否則將由于水化不完全而降低混凝土的抗?jié)B性和強(qiáng)度。其次，水灰比越大則混凝土中多余水分蒸發(fā)后形成的毛細(xì)孔也就越多，這些孔隙是造成混凝土開裂的主要原因。砂石粒徑不均勻、級配不良、粗骨料粒徑過大且含量過高、含泥量過高，都會降低混凝土的和易性和密實(shí)度，易使裂縫產(chǎn)生和發(fā)展。另外，水池混凝土中采用的外加劑也應(yīng)滿足一定的要求，以免影響混凝土的抗裂性。4施工過程中水池裂縫的控制措施1科學(xué)配比，提高結(jié)構(gòu)抗裂性能從科學(xué)配比的角度，可參照以下四個(gè)方面措施，選擇科學(xué)合理的混凝土配比。采用水化熱低的水泥；采用能降低早期水化熱的混凝土外加劑；采用摻合料；采取措施增加骨料和摻合料的用量，降低水泥用量。例如，采用泵送混凝土?xí)r，水灰比控制在0.6左右，坍落度控制在12?18cm。而對于水泥和砂率來說，規(guī)范規(guī)定砂率應(yīng)在35?45%之間，水泥用量則控制在每立方米混凝土360kg以內(nèi)。2設(shè)計(jì)完善的混凝土澆筑方案一般采用分層分段混凝土澆筑法，這種方法利于混凝土水化熱的散失，減少混凝土內(nèi)外溫差。每塊每段采用一次性混凝土連續(xù)澆筑，避免施工縫的出現(xiàn)。同時(shí)要降低混凝土入模時(shí)的溫度，避免由于混凝土冷縮所引起的開裂。要選擇氣溫適宜的天氣澆筑混凝土，最好避開炎熱天氣，應(yīng)對骨料設(shè)置遮陽裝置，避免日光直曬，降低混凝土拌和物的入模溫度。澆筑混凝土?xí)r，也要注意混凝土的振搗。要緊密結(jié)實(shí)，既要防止漏振，也要避免過振。振搗的標(biāo)準(zhǔn)是混凝土表面不再顯著下沉，沒有氣泡，表面溢出灰漿等。一般每點(diǎn)振搗時(shí)間為20~30秒。3注意混凝土的養(yǎng)護(hù)混凝土澆筑終凝后，為防止收縮裂縫，要加強(qiáng)混凝土早期養(yǎng)護(hù)。應(yīng)及時(shí)進(jìn)行蓋麻袋澆水養(yǎng)護(hù)，使混凝土始終保持濕潤狀態(tài)。尤其是夏季，要避免混凝土曝曬。養(yǎng)護(hù)時(shí)間不應(yīng)過短，掌握科學(xué)合理的拆模時(shí)間，延緩降溫時(shí)間和速度，充分發(fā)揮混凝上的“應(yīng)力松弛效應(yīng)”。5結(jié)論總之，裂縫在鋼筋混凝土水池中是常見的現(xiàn)象，不予以及時(shí)的處理可能會造成嚴(yán)重的后果，因而從設(shè)計(jì)到施工的每一個(gè)環(huán)節(jié)都應(yīng)嚴(yán)格參照相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)章制度，遵循預(yù)防為主原則。通過各種預(yù)防方法與養(yǎng)護(hù)措施將其裂縫控制在允許范圍內(nèi)。參考文獻(xiàn)胥為捷薛偉辰.混凝土結(jié)構(gòu)溫度作用研究進(jìn)展.結(jié)構(gòu)工程師.2007