淺析地下水池池壁施工中裂縫成因

吳建雄

南京南化建設有限公司，江蘇南京 210044

淺析地下水池池壁施工中裂縫成因

吳建雄

南京南化建設有限公司，江蘇南京 210044

地下水池池壁裂縫在工程實踐中是一個較為普通的現象，而其裂縫滲水情況嚴重影響工程施工質量。本文在分析地下水池池壁混凝土與大體積混凝土的異同點的基礎上，重點對于地下水池池壁裂縫產生原因進行分析，有助于今后控制地下水池池壁裂縫結構設計優化。

地下水池；池壁施工；裂縫成因；裂縫控制

0 引言

在化工建設工程中，有比較多的地下水池工程。鋼筋混凝土地下水池的池壁由于混凝土結構裂縫的出現，常拌有滲漏水的情況，已成為一個較為普遍的質量問題，在裂縫出現后的修復工作難度大，確實是工程施工中需要重視的問題。本文主要分析了地下水池池壁施工中裂縫成因相關問題，并結合揚子-巴斯夫二期擴建項目中4#冷卻循環水工程地下冷卻水池分部工程采取的一些對應的防裂措施。

1 地下水池池壁混凝土與大體積混凝土的異同點

地下水池池壁混凝土的澆筑是一種大體積混凝土的施工，因此，地下水池墻板施工中裂縫產生的機理與大體積混凝土是一致的。由于水泥水化熱、混凝上強度發展過程中的收縮變形，當變形受到內部或外部的約束產生的內應力超過混凝土的抗拉強度時，混凝土就產生了裂縫。與大體積混凝土不同的是，地下水池池壁的結構斷面尺寸具有其特殊性。一般情況下，地下水池池壁板的厚度相對比較小，高度比較高，而長度卻相當長。由于平面尺寸的影響，使墻板受到的約束作用遠大于一般大體積混凝土結構物，因而產生的收縮應力也很大，這是地下水池池壁比一般大體積混凝土構件更容易產生裂縫的重要因素之一。

盡管地下水池池壁的尺寸與一般大體積結構物相比，厚度要小很多，但在混凝土澆筑過程的溫度應力卻不容忽視。首先，由于地下水池墻體的結構位置及受力特點，決定了地下水池池壁所用的混凝土一般是高標號、高抗滲性能的泵送混凝土，因此，施工中的水泥水化熱還是比較大的；其次，地下水池池壁的豎向平面養護極為困難：地下水池池壁的表面積與其他的大體積混凝土結構相比較而言是較大的，因而表面散熱也較快，同時由于地下水池墻體所處的位置使池壁外側面直接敞露在日光下容易引起混凝土內外較大的溫差：這些因素都將導致裂縫的出現。

2 地下水池池壁裂縫產生原因分析

在地下水池工程施工中，池壁裂縫是一個較為普遍的質量問題，現已引起工程界的重視。結合實際工作分析裂縫形成的原因，主要有以下幾點。

2.1 溫度應力

由于水泥水化熱而導致的溫度應力是地下水池墻板這種大體積混凝土產生裂縫的主要原因。在實例中，大多數墻板開裂都是在拆模后的兩天到一周內發現的，而開裂的具體時間應該更早，隨著脫模后構件表面的干燥，裂縫會明顯并隨時間的增長而逐步發展：裂縫的位置一般在墻體的中部，呈豎向近似直線形，基本等間距；另一方面，混凝土的干縮所產生的裂縫在許多情況下也其有相同的形式，但通常此種裂縫是在混凝土澆筑2～3個月后才產生，干縮雖然不是混凝土墻體開裂的主要原因，但也是混凝土墻體裂縫發展的一個重要因素。

2.2 約束作用和收縮變形

收縮變形是混凝士的一種物理現象。當混凝土在發生變形變化時，會受到一定的約束。地下水池池壁板厚度若比較厚時（大于500mm），除了收縮以外，它還要承受厚壁墻板水化熱和不均勻收縮而出現的自約束應力。墻板的結構特性（水池是一個封閉的結構,這是結構產生自我約束的外部可能），包括墻板的結構幾何特性和豎向配筋率、水平配筋率及間距等，是產生約束的主要原因。地下水池池壁的厚度越厚，其自約束應力也就越大。而且因為當地下水池池壁比較厚大時，相應的水化熱和溫度應力也較大，但更重要的是收縮變形也相應增大。

3 結合實際采取的裂縫控制措施

3.1 溫度應力產生的裂縫控制

這種類型的裂縫有關的因素包括混凝土材料、外界溫度、混凝土澆注方式等。

1）混凝土的材料。混凝土的材料性質包括混凝土的強度等級、防滲等級、混凝土的配合比水灰比、原材料、外摻料、外加劑、坍落度等指標以及水泥的品種和用量，一般來講混凝土的配合比水灰比和使用的水泥品種是影響溫度應力大小的主要因素。而由于地下水池池壁所處的特殊位置，一般所用的混凝土強度等級高，有較高的防滲要求，防滲等級高(S6以上)，所以對于該部位使用的混凝土，混凝土的強度等級和防滲等級也是影響溫度應力大小的重要因素。在冷卻水池地下部分的施工中，我們對上述因素進行了控制，在該部位使用的普通硅酸鹽混凝土C40，其水灰比為0.37，略小于一般混凝土水灰比（0.4～0.8），外加劑為微膨脹劑SF-A(抗滲劑)，用量為水泥用量的10%（8%～12%），這樣我們在材料這個內部源頭因素加以了合理的控制以減少混凝土的收縮而產生裂縫。

2）混凝土澆注方式。大體積的混凝土施工中基本采用泵送。水泥的用量、坍落度是泵送混凝土生產和施工時所需要考慮的：（1）其中與溫度應力有關的是水泥的用量，如果水泥用量過少，會導致混凝土的和易性差，泵送阻力大，泵和輸送管的磨損亦加劇，容易產生阻塞，因此，對泵送混凝土的水泥用量有一最小限制，我國規范規定為300kg/m3；（2）而與一般混凝土相比，泵送混凝土自身的坍落度要高。結合上述說明，那么在水泥用量不變的情況下，為了保證坍落度，必須提高用水量或是加入外加劑。如果提高用水量，水灰比增加，混凝土隨著硬化過程，水分逐漸蒸發，在混凝土內部形成空隙，水分越多，空隙當然越多，從而降低了混凝土的密實度，則降低了混凝土的強度，也對水池抗滲不利。而且，在泵送混凝土中，水灰比比一般混凝土要高5%～10%，水灰比是溫度裂縫產生的主要因素，在上段中已經詳細說明，為了減少用水量而控制水灰比，減少溫度裂縫，在冷卻循環水工程地下冷卻水池的施工中采取增加了外加劑的措施，增加了減水劑TMSY1-3（PC）。

3）外界環境。混凝土的溫度是影響混凝土溫度應力大小的重要的因素，包括混凝土施工溫度、養護溫度等。影響外界氣溫變化因素包括環境溫度、濕度、風速等。由于地下水池墻板的混凝土澆筑后水泥的水化熱較大，墻板的厚長，使得水化熱聚積在內部較難散發；同時，地下水池池壁的表面積較大，散熱較快，易產生較大的內外溫差。因此，應當正確選擇混凝土的澆筑方法和振搗方式；養護方法及時間；養護材料。在冷卻循環水工程地下冷卻水池的施工中，底板混凝土采取分段分層的澆筑方法,水池池壁采取分段不分層,從澆筑點開始沿兩側同時施工的方法,在混凝土澆筑完畢后12小時就開始進行了養護，二天后拆除了池壁模板，整體覆蓋土工布(軟質材料,保水性好)并澆水養護，養護時間為14天。另外，不同的混凝土齡期其水化熱所引起的溫度荷載是不一樣的，基本上分為3個階段，如下圖所示（0～7天達到50～70%設計強度，這個百分比跟溫度有關，溫度越高，值越高，8～14天達到90%設計強度，15天以上），在混凝土澆筑后7天內是混凝土產生水化熱的峰值期間，內外溫差大，同時模板未拆除，為了保證混凝土的散熱，澆水養護的頻率和澆水量比正常養護時要大。當然自然環境條件變化所引起的溫度荷載也是隨機，也難以控制，我們所能采取的是合理的養護。綜上所述，地下水池墻板混凝土施工期間外界溫度的變化對其裂縫的開裂及防治都有重大的影響。

3.2 約束原因產生的裂縫控制

當混凝土凝結硬化時,在空氣中體積收縮，在水中體積膨脹。通常混凝土收縮值比混凝土膨脹值大很多，混凝土的收縮值隨著時間而增大，養護不好以及混凝土構件的四周受約束從而阻止混凝土收縮時，會使混凝土產生收縮應變，從而使構件表面出現收縮裂縫。對此，在冷卻循環水工程地下冷卻水池的施工中，使用了微膨脹外加劑，從內部機理上增加了混凝土的膨脹值，一定程度上減少了與混凝土的收縮值之間的差值，根本上減少了裂縫的產生，另外，采取了軟質厚土工布進行整體進行覆蓋，并保證養護時間及養護澆水量，避免風吹日曬，導致表面游離水分蒸發而產生急劇的體積收縮，也有效的減少因約束原因產生的裂縫。

4 一般池壁裂縫的處理方法

一般池壁裂縫是通常由于溫度、混凝土的收縮、施工等因素引起的非受力裂縫，處理如下：

1）對于一般池壁表面的龜裂，可先將裂縫清洗干凈，待干燥后用環氧樹脂液灌縫或用表面涂刷封閉。

2）對其它一般少量且非通長、貫通的裂縫（寬度在0.05mm～0.2mm之間）的處理，其施工順序為：清洗板縫后用1：2或1：1水泥砂漿抹縫，壓平養護，封閉以恢復觀感即可。

3）對少量且非通長、貫通的裂縫（寬度大于0.2mm）較大時，應沿裂縫鑿八字形凹槽，沖洗干凈后，用1：2水泥砂漿抹平，也可以采用環氧膠泥嵌補。

4）對通長、貫通的危險結構裂縫，裂縫寬度大于0.2mm的處理方法為：除了沿縫鑿成V字形凹槽沖洗干凈，將環氧樹脂液用壓力灌入縫內封閉外，還要用粘碳纖維布對池壁進行加固。

5 結論

地下水池池壁裂縫在工程實踐中是一個較為普通的現象，池壁的開裂發展到一定程度上還會引起地下水的滲漏，對結構的使用及安全造成很大的影響，也給施工帶來了很大的麻煩，本文地下水池池壁施工中裂縫產生的原因進行分析，對于今后控制地下水池池壁裂縫結構設計優化措施具有一定幫助。

TU7

A

1674-6708（2010）22-0084-02