談鋼筋混凝土水池的裂縫控制

張文龍

(中鐵十二局建安公司，山西太原 030024)

隨著國家對環保工程的重視，我國的水處理工程也越來越廣泛的建設，在滿足給排水工藝要求的前提下，如何既保證水池類構筑物的正常生產使用，又降低工程造價，是結構專業優化設計的關鍵。在現代材料強度日益提高的今天，承載能力極限狀態較容易滿足，但正常使用極限狀態卻往往被很多人忽視，而正常使用極限狀態影響著耐久性、適用性和可靠性，忽視這個問題會減少結構的使用壽命或者為了維持正常使用而必須經常進行補漏，使得維護成本大幅提升，因此控制水池裂縫就顯得非常迫切，本文作者針對這一問題提出了一些看法。

1 地基的選擇

鋼筋混凝土水池應避免建在有軟弱土及液化土的地段，應使地基有足夠的強度。在各種荷載作用下，地基土不發生破壞，避免水池產生過大的沉降與不均勻沉降，造成曲線變形，當變形曲線的曲率達到一定數值時，對水池結構產生的次應力會導致混凝土的開裂。

對地下水位較高的地區還要考慮降水問題。一般地下式水池，當地下水位較高時，應采用有效的降水措施，使地下水位線保持在施工線以下最低300mm處為宜，必須確保混凝土強度達到80%以上時，方可上升。

2 材料的選用

對鋼筋混凝土水池，必須合理選取混凝土的強度等級。如果提高混凝土等級，勢必增加水泥用量或提高水泥標號，混凝土的收縮及水化熱作用也隨之增加。水泥用量及水泥標號的提高，使混凝土抗壓強度的增長較大，而其抗拉強度則變化甚微，因而產生早期收縮裂縫的幾率隨之增大，所以應當盡量選用低熱的硅酸鹽水泥或礦渣硅酸鹽水泥，其3 d的水化熱不宜大于240 kJ/kg，7 d的水化熱不宜大于270 kJ/kg，強度等級宜為C20～C30，以減小混凝土的收縮裂縫。

另外，在設計鋼筋混凝土水池時，抗裂鋼筋直徑選用8～16，間距為100～200范圍。

3 計算模式的合理選擇

鋼筋混凝土矩形水池是空間結構，其結構形式、幾何尺寸及連接構造影響著內力計算方法。在側向荷載作用下，池壁的計算通常根據池壁的高寬比來分類。池壁頂端無約束為自由端，池壁與底板的連接為固定支承。水池底板的內力計算，一直存在三種不同的計算模型，其底板的內力分析通常采用三種假定[2]:1)地基反力直線分布假定，即不論建筑物平面尺寸、地基土的工程性質，一律采用平均反力按一般的板進行內力分析。2)彈性地基梁法。

按單向板或雙向板簡支嵌固于池壁上的矩形板來計算，這種計算方法取用基底反力的作用力，底板上表面的配筋很大，下表面為構造配筋。這種計算模式，對于隔墻少、尺寸大的空曠底板是極其不合理的，底板上層配筋往往會很大，但在工程中卻常采用這種模式。對于第二種方法，許多人承認采用彈性地基梁(板)進行計算比較合理，但由于不熟悉彈性地基梁理論，對地基彈性常數取值經驗的不足，反而按平均反力模式進行計算。

因此，合理選用適當的模型對控制水池的受力及配筋有至關重要的作用。對于底板計算模式選擇，應根據底板平面尺寸大小、內外墻間距的疏密采用不同的分析方法，當底板平面尺寸小或墻的間距密采用平均反力法，反之則采用彈性地基梁方法。

同時，在計算中還應考慮諸多因素，例如水灰比、混凝土養護天數、用水量、后澆帶間隔天數等等，必須向施工單位詳細說明，做好相關的技術交底，并要求施工單位逐一落實。

4 構造措施

為防止裂縫的產生，在應力集中處適當增加構造筋也是一項很有效的措施。為此必須在池壁角隅處，池壁與底板角隅處設置加強措施(均增設了φ8@200構造筋)，增強結構的抗扭、抗裂性。池壁與池壁，池壁與底板交界處增設腋角見圖1，圖2。

設置“暗梁”“暗柱”。現澆鋼筋混凝土“暗梁”，水池最易在池壁上部出現裂縫，因此在水池池壁中配4根φ14～φ22的加強筋，稱為“暗梁”(見圖3)，使易裂的薄弱部位含鋼率增大，也增強了結構的抗裂性能。“暗柱”設在池壁交界的轉角和丁字交接處及十字交叉處，配4根φ12的豎向受力筋來加強水池的整體性，加強了薄弱部位，提高了抗裂性能。

5 施工措施

在對于大型水池，應合理選用原材料，盡量采用粒徑級配良好的石子及中、粗砂，以減少混凝土的用水量，使混凝土的收縮和泌水減少。同時應控制石子含泥量小于1%，黃砂含泥量小于2%。在混凝土配合比設計上，應選低水化熱，低收縮的水泥，并應在降低水灰比和提高和易性上下功夫。同時在混凝土中應適當加入外加劑(如減水劑，泵送劑)，提高混凝土的可泵性，使混凝土的耐久性得到顯著改善。

在澆筑混凝土施工前，應對混凝土澆筑體的溫度、溫度應力及收縮應力進行試算，確定混凝土澆筑體的升溫峰值，里表溫差及降溫速率的控制指標:混凝土澆筑體在入模溫度基礎上的溫升值不宜大于50℃，混凝土澆筑體里表溫差不宜大于25℃，混凝土澆筑體降溫速率不宜大于2.0℃/d，混凝土澆筑體表面與大氣溫差不宜大于20℃。

在確定混凝土配合比時，根據混凝土的絕熱溫升、溫控施工方案的要求等，提出混凝土制備時粗細骨料和拌合用水的技術措施，如降低拌合水溫度，骨料用水沖洗降溫，避免暴曬等。

在澆筑水池混凝土時，澆筑方案可采用整體分層連續澆筑或推移式連續澆筑方式，保證結構的整體性。在振搗時要注意在振動界限以前對混凝土進行二次振搗，提高混凝土與鋼筋的握裹力，防止因混凝土沉降而出現的裂縫，減少內部裂縫，增加混凝土的密實度，從而提高抗裂性。在水池長度超過30m時，應在其長度方向，每隔20m～30m設一道寬800mm的后澆帶，將其劃分為若干流水作業段，待該部位混凝土澆灌45d～60 d并完成大部分收縮變形后，采用微膨脹混凝土、強度等級比原結構提高一級，并保持至少15d的濕潤養護，后澆帶接縫處按施工縫的要求處理。混凝土出現裂縫是絕對的，無裂縫是相對的，這是一種物理現象。但是裂縫是可以控制的，設計人員就是要把裂縫控制在無害范圍內或使裂縫不出現、少出現。混凝土裂縫發生的原因是很復雜的，在滿足工藝要求的前提下，合理的結構布置，正確的施工方法，合適的材料選用是工程質量的重要保證，所以控制裂縫須各方共同努力。

[1]周獻祥.結構設計筆記[M].北京:中國水利水電出版社，2007.

[2]《給水排水工程結構設計手冊》編寫組.給水排水工程結構設計手冊[M].北京:中國建筑工業出版社，2007.

[3]王鐵夢.工程結構裂縫控制[M].北京:中國建筑工業出版社，1997.

[4]于獻華.鋼筋混凝土構件的裂縫探討[J].山西建筑，2010，36(10):149-150.