某工程水池混凝土池壁裂縫原因分析

摘要：隨著社會發展，工業與民用建筑中越來越多的運用到大體積混凝土結構，而大體積混凝土的收縮和溫度應力引起裂縫也越來越受到關注。本文通過一工程實例，分析大體積混凝土裂縫主要成因與控制。

關鍵詞：大體積混凝土 裂縫 溫度應力 收縮應力

1 前言

混凝土在現代工程建設中占有重要地位，被廣泛運用于各種工程中，但混凝土裂縫在工程中也幾乎無處不在，在大體積混凝土工程中尤為突出，歷來是困擾混凝土工程質量的突出難題，是影響結構使用功能、外觀質量和耐久性的重要因素。本文結合某公司水池池壁混凝土裂縫檢測，針對該工程大體積混凝土裂縫成因做一探討。

2 工程概況

某公司在建混凝土地下水池，水池平面呈“凹”型，東西向長度約48m，南北向寬約40m，南北向局部收進22m，水池最深約15m，受檢測時池壁澆筑高度約2-3m。

受檢水池位于“凹”型大水池的東北部，見圖1，受檢水池南北向長約22m，東西向寬約9m，深約15m；池壁采用鋼筋混凝土墻，混凝土強度等級為C35P8，板內豎向鋼筋、水平鋼筋均為HRB335鋼筋Φ25，水平拉結筋采用HRB335鋼筋Φ10；東側水池壁厚2.3m，西側與北側厚1.3m，南側與另一水池相連。

工程于2011年5月21日完成底板以上約0.5m至3m高池壁的混凝土澆筑，但在混凝土澆注拆模后即發現，東、西、北三側池壁均有多條豎向裂縫，裂縫處有滲水現象。

3 水池檢測情況

（1）池壁裂縫情況

經現場檢測發現，混凝土池壁裂縫均豎向分布，相互間基本平行，多集中于池壁高度方向中間位置，長約2.7m～0.45m，寬約0.15mm～0.2mm，多處裂縫有滲水現象。檢測發現大部分裂縫的走向與豎向鋼筋排布走向一致，18條裂縫分布情況見圖3裂縫分布示意圖。

（3）池壁混凝土強度檢測

經現場回彈法檢測，池壁混凝土推定強度為36.0MPa，滿足設計強度C35的要求。

（4）水池施工情況調查

根據施工方提供的施工日志、旁站監理記錄表與詢問交流可知，受檢水池池壁于2011年5月21日澆筑混凝土，澆筑時間為上午10時30分至下午15時30分，2011年5月24日開始拆模，養護至2011年6月4日，養護辦法為澆水。根據施工記錄可知混凝土澆搗當天氣溫達到30℃，養護期間有多天最高溫度超過30℃，2011年6月9日達到35℃高溫天氣，且拆模時間過早，只做簡單的澆水養護，對大體積混凝土的養護較不利。

4 池體結構受力分析

受檢水池為全地下水池，深15m，目前水池混凝土澆筑至底板以上約3m高度，外側圍護樁及水平支撐均正常。

目前水池池壁的受力狀態為：1）自重；2）池壁外側土壓力。由于現池壁僅3m高，由土壓力產生的側向彎矩及混凝土自重相對于1.3m（2.3m）厚池壁作用十分有限，且不會形成豎向裂縫，可基本排除因外荷載直接引起的裂縫。

5 混凝土池壁開裂原因分析

受檢水池池壁裂縫形態為豎向，寬約0.15～0.2mm，長2.7m～0.45m不等，有滲水現象，判定多為內外貫穿裂縫，多與豎向鋼筋走向一致。排除因外荷載直接引起的裂縫，可以判斷為因變形引起的裂縫。主要原因為以下幾方面：

(1) 大體積混凝土水泥的水化熱。水泥在水化過程中要釋放出一定的熱量，而受檢水池池壁厚為1.3m（2.3m）屬于大體積混凝土結構，斷面較厚，表面系數相對較小，水泥產生的熱量聚集在結構內部不易消散，而混凝土表面的熱量散失得較快，逐漸累積形成的內外溫差，產生過大的溫度應力使混凝土開裂。

(2) 大體積混凝土的收縮。混凝土澆筑后，其中80%的水分將會蒸發，勢必會引起混凝土體積的收縮；混凝土收縮后，又遇天氣變化，養護期間有多天最高溫度超過30℃，且干濕天氣交替出現，容易產生裂縫。

(3) 池壁內外溫差。池壁外側為覆土，濕潤且溫度較低，池壁內側陽光直接照射，養護期間有多天最高溫度超過30℃，池壁內外溫差產生的溫度應力加劇了裂縫的形成；另外，高溫可能使混凝土內水分迅速蒸發，導致水泥水化不完全，而水分蒸發造成的毛細管網彼此連通，形成滲水通道。

由以上分析可知：大體積混凝土水泥的水化熱及養護期間多天最高溫度超過30℃導致混凝土內部產生了過大的溫度應力；養護期間過早的拆模使混凝土表面水分快速蒸發，加大了混凝土的收縮；最終混凝土在溫度應力和收縮應力共同作用下產生了裂縫。

池壁裂縫有滲水現象，可判斷為內外貫穿性裂縫，但就目前檢測到的裂縫來看，寬度均不大于0.2mm，裂縫雖尚不會顯著影響結構安全，但對混凝土碳化和鋼筋的銹蝕等結構耐久性問題存在影響。

6 結語

該工程混凝土池壁開裂的主要原因是混凝土澆搗及拆模養護期間氣溫較高；拆模過早、養護不到位使混凝土表面水分快速蒸發，加大了混凝土的收縮；最終混凝土在溫度應力和收縮應力共同作用下產生了裂縫。因此，在今后類似的設計、施工中，應引起有關技術人員的重視，注意從控制溫度、改進設計和施工操作工藝、改善混凝土性能、加強養護等方面著手，采取有效預防控措施。

參考文獻:

(1)王鐵夢.工程結構裂縫控制.北京:中國建筑工業出版社，2009.

(2)劉曉雄.水廠矩形水池混凝土施工技術及裂縫控制措施分析探討.中外建筑.2004（9）

(3)JGJ/T 23-2001.回彈法檢測混凝土抗壓強度技術規程；

(4)JGJ/T 152-2008.混凝土中鋼筋檢測技術規程

(5)GB 50204-2002混凝土結構工程施工質量驗收規范