預應力圓形水池的抗裂分析

張乃新，連鵬

中國市政工程東北設計研究總院有限公司

預應力圓形水池的抗裂分析

張乃新，連鵬

中國市政工程東北設計研究總院有限公司

圓形水池在城市給排水系統中發揮著重要作用，由于水池結構的不同決定了其功能也不一樣。圓形水池常見的開裂問題給其蓄水能力帶來了很大的影響，因此圓形水池抗裂成為一個熱題。本研究綜述了圓形水池開裂的影響因素以及圓形水池池壁裂縫控制措施，希望可以給圓形水池抗裂提供一些思路。

預應力；圓形水池；抗裂

水池在城市給排水系統中得到了較為廣泛的應用，水池的結構需要依據建設場地的條件、使用要求、建筑材料供應以及施工技術來確定，根據水池結構可分為圓形水池和矩形水池。圓形水池有很多優點，比如說受力合理、節省材料、施加預應力方便等，因此圓形水池的應用比較廣泛。

1 圓形水池裂縫及其因素分析

目前，大部分圓形水池都采用鋼筋混凝土結構，因為這種結構有著明顯的優勢，比如說鋼筋混凝土結構水池的施工簡單、成本低，且成型容易，同時它的防滲、防腐以及耐久性能都很好，但也可能因為以下因素而導致水池開裂：第一，混凝土的材料特性?；炷潦怯梢欢ū壤纳?、石和水拌合而逐漸固化的一種人工混合材料,混凝土的凝固需要一個過程，這個過程中水泥的水化作用在表面形成凝膠體,繼而逐漸變稠、硬化。在這個過程中水泥砂漿失水收縮的變形遠大于粗骨料的變形，最終可能因為應力場的局部應力過大而導致混凝土骨料的截面產生微裂縫；第二，混凝土的收縮變形?；炷脸Ｒ驗樗趾蜏囟茸兓湛s變形，混凝土的收縮變形可以分為以下幾種，即自生收縮、塑性收縮、溫度收縮、失水收縮以及碳化收縮；第三，鋼筋混凝土的粘結。鋼筋混凝土的粘結也會導致水池開裂，鋼筋與混凝土之間粘結作用的大小取決于鋼筋的密度和鋼筋與混凝土粘結的大小；第四，混凝土的徐變變形。混凝土的徐變變形是指混凝土長時間受到荷載的作用而逐漸變形的過程，導致混凝土徐變變形的因素很多，比如說當混凝土凝結之后，形成的凝膠體具有一定的流動性，長期受荷載作用后凝膠體發生粘結流動，因此使得水泥石變形[1]。

2 預應力圓形水池及預應力在圓形水池抗裂中的作用

2.1 預應力圓形水池

我國經濟和社會發展的同時，我國的生產和生活用水量也大幅地提高，同時污水排放量也逐漸增加。污水排放量增加和處理量增加導致污水處理水池的容積也越來越大。但如果水池容積過大就會導致水池直徑過大，繼而導致由水壓力和溫度應力產生的對池壁的環拉力過大，這樣就要求水池設計時要增加池壁的厚度，這也是一種不經濟的做法。通過常規手段處理會影響水池的整體性和質量，所以在實際水池建筑中采用了預應力技術，于是預應力圓形水池就誕生了。

我國預應力水池建設有一定的要求，具體要求體現在以下幾個方面：第一，材料選擇要遵循我國建筑設計規范；第二，建筑規范對預應力水池的基本設計還有一定的約束；第三，預應力圓形水池有一定的環向抗裂要求，即圓形水池最終建立起來的有效預壓應力不超過0.33fcu，在水池的使用過程中必須要考慮預應力的損失。第四，預應力圓形水池還有一定的豎向抗裂要求，具體要求為預應力圓形水池豎向彎矩引起的拉應力不應超過1.0N/mm2，同時要保證混凝土無殘余的拉力。預應力圓形的各項指標要求都是非常的嚴格，如果要想保證水池的質量，就必須嚴格按標注進行設計和施工[2]。

2.2 預應力在圓形水池抗裂中的作用分析

隨著科學技術的快速發展，預應力技術得到廣泛的應用，特別是在圓形建筑的建設中。預應力技術分為有粘結預應力工藝和無粘結預應力工藝，其中無粘結預應力的作用更大、優勢更明顯，有粘結預應力工藝相對復雜，而且產生的摩擦損失較大，這使得有效預應力值偏低。與有粘結預應力技術相比，無粘結預應力技術更受到圓形建筑施工單位的青睞。

無粘結預應力工藝的原理為：在構筑水池壁時，把預應力筋逐環固定在模板內，隨后進行水泥澆筑，等混凝土強度達到設計要求時，要在兩端進行張拉，這主要是因為無粘結預應力筋的不粘結和可滑動的特性，張拉完成以后再將鋼絞線固定到端頭的錨固板上，最后再用混凝土封閉錨斷，這樣就達到了預期效果。

無粘結預應力技術在圓形水池建設中起到了很多的作用，展現出絕對的優勢，主要體現在以下幾點：第一，圓形水池建設中應用無粘結預應力技術后，水池的整體性和抗震性得到了很大程度的提升；第二，無粘結預應力技術很好的解決了水池溫度應力問題，這從根本上解決了水池的裂縫問題；第三，無粘結預應力技術大大地提升水池的抗滲性能，從根本上解決了水池滲水的問題，這不僅節約了水資源，而且節省了水池的維護管理費用；第四，無粘結預應力技術工藝簡單，這使得水池施工工序和施工設備投入均有所減少；第五，無粘結預應力技術增加了經濟效益，這主要是因為通過該技術建造的水池壁厚度逐漸變薄，節省了建筑材料。

3 圓形水池抗裂的其它措施

圓形水池抗裂還可以從以下方面入手：首先，從材料入手進行水池抗裂。同樣的生產工藝下，不同的原材料就會生產出不同質量的東西，混凝土制作也是如此，要想減少水池裂縫的現象就要保證混凝土的質量，而保證混凝土質量就需要從材料入手，比如說適當地降低水泥的用量、控制水灰比和含砂率、合理地選擇粗細骨料等；其次，從設計入手進行水池抗裂。合理的設計在水池抗裂中發揮著重要的作用，從設計出發控制水池裂縫的措施主要涉及了控制結構的不均勻沉降量、合理設置后澆帶等。降低混凝土的出機溫度、降低混凝土的出機溫度都可以在很多程度上解決水池裂縫問題[3]。

結語

總之，圓形水池的作用是不言而喻的，但是水池裂縫也是時有發生的，了解了導致水池裂縫的原因之后，必須要采取果斷的措施來降低圓形水池裂縫的發生幾率，預應力圓形水池的優勢非常明顯，所以在圓形水池建筑過程中要加強預應力技術的應用。

[1]計靜,楊杰,鄭文忠.圓形水池無粘結預應力混凝土池壁結構設計[J].哈爾濱工業大學學報.2011(02)：12-14

[2]楊越,來武清.無粘結預應力技術在圓形水池中的設計與應用[J].重慶建筑.2013(04)：17-19

[3]王大勇,毛耀庭,李文杰,金曉謙.無粘結預應力技術在圓形水池設計中的應用[J].石油化工設計.2012(01)：20-21