污水池壁裂縫成因及修復(fù)方法研究

尤永杰

(福建天正建筑工程監(jiān)理有限責(zé)任公司 福建福州 350001)

1 工程概況

案例工程位于福建某縣工業(yè)園區(qū)，主要是對該園區(qū)4家蜜餞和3家瓊脂生產(chǎn)企業(yè)工業(yè)廢水接入開發(fā)區(qū)污水管網(wǎng)前的污水集中預(yù)處理，處理規(guī)模近期按1.1萬m3/d，主要有新建固液分離機、旋流沉砂池、綜合廢水調(diào)節(jié)池、蜜餞廢水集水池、pH調(diào)整池、混凝反應(yīng)池、沉淀池、水解酸化池、梯度供氧氧化池、污泥泵房、污泥濃縮脫水、應(yīng)急事故池、機械澄清除鹽系統(tǒng)等處理單元。其中梯度供氧氧化池：長43m、寬42m、高6m，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，混凝土等級為c30s6，其主體結(jié)構(gòu)工程完成后發(fā)現(xiàn)水池側(cè)壁出現(xiàn)裂縫，經(jīng)滿水試驗后發(fā)現(xiàn)，池壁多點發(fā)生漏水，需對其進行結(jié)構(gòu)修復(fù)處理，以滿足安全生產(chǎn)使用要求。

2 池壁裂縫種類及成因

2.1 池壁裂縫種類

裂縫類型分別為：施工縫、溫度裂縫、離析裂縫3種。

2.1.1施工縫

該裂縫主要表現(xiàn)為，沿池壁一周水平方向，通長不規(guī)則先、后澆筑的混凝土之間上下交接縫，縫寬0.2～1mm不等，如圖1～圖2所示。

圖1 施工縫實景圖

圖2 施工縫實景圖

2.1.2溫度裂縫

該裂縫主要表現(xiàn)為，沿豎直方向分布一條或多條細(xì)微裂縫，如圖3～圖4所示。

圖3 溫度縫實景圖一

圖4 溫度縫實景圖二

2.1.3離析裂縫

該裂縫主要表現(xiàn)為，粗集料與漿料相互分離，出現(xiàn)骨料外露、蜂窩、孔洞等現(xiàn)象，產(chǎn)生局部由內(nèi)而外的貫穿縫，如圖5～圖6所示。

圖5 離析縫實景圖一

圖6 離析縫實景圖二

2.2 池壁裂縫成因

2.2.1施工縫成因

因施工組織不當(dāng)，池壁混凝土澆搗過程中，施工班組擅自中途暫停池壁混凝土澆筑，經(jīng)參建各方積極協(xié)調(diào)處理，仍出現(xiàn)混凝土澆筑暫停4～10h不等，暫停期間未按原設(shè)計要求處理施工縫，且未采取任何保護和補救措施，導(dǎo)致先澆筑混凝土超過終凝時間，而與后澆筑的混凝土之間存在一個結(jié)合斷面，從而形成了不當(dāng)?shù)氖┕たp。

2.2.2溫度裂縫成因

水池壁長、寬均超過40m，高6m，壁厚400mm，屬于大體積混凝土結(jié)構(gòu)。混凝土澆搗過程，由于混凝土體積大,聚集在內(nèi)部的水泥水化熱不易散發(fā),混凝土內(nèi)部溫度顯著升高,而其表面則散熱較快,形成了較大的溫度差,使混凝土內(nèi)部產(chǎn)生壓應(yīng)力,表面產(chǎn)生拉應(yīng)力，從而產(chǎn)生混凝土表面溫度裂縫。

2.2.3離析裂縫成因

部分池壁混凝土振搗不充分，混凝土自由落料高度超過2m，從而產(chǎn)生混凝土離析。

3 池壁裂縫修復(fù)方法

根據(jù)不同裂縫種類，確定相應(yīng)的修復(fù)方法。具體方法有加大截面法、壓力注漿碳纖維布封護法、置換混凝土法(表1)。

表1 裂縫修復(fù)方法表

3.1 加大截面法

加大截面法，即在原不規(guī)則施工縫兩側(cè)各增加100mm厚、寬400mm的鋼筋混凝土帶，從而增大混凝土截面面積，以提高原構(gòu)件承載力、剛度和封堵止水能力。

3.1.1施工步驟

(1)先在施工縫兩邊按要求鉆孔，孔位、孔徑、孔深到達要求后進行清孔；

(2)進行Φ12螺紋鋼筋植筋，植筋長度15d，注膠采用粘膠灌注器；待植筋膠養(yǎng)護期結(jié)束后，綁扎Φ12@100寬約400mm的鋼筋網(wǎng)片(圖7～圖8)；

(3)新舊混凝土交接面鑿毛，用水沖洗干凈并涂刷界面劑(圖7～圖8)；

(4)抗拔力現(xiàn)場抽查檢測合格后，安裝模板并澆筑C35自密實混凝土(圖7～圖8)；

(5)澆筑后12h開始養(yǎng)護，養(yǎng)護期不少于14d。

圖7 加大截面法示意圖一

圖8 加大截面法示意圖二

3.2 壓力注漿碳纖維布封護法

壓力注漿碳纖維布封護法，先利用灌機的持續(xù)高壓，將膠結(jié)材料注射到混凝土裂縫中，使裂縫中的水完全擠走，讓注漿料與混凝土形成整體，從而起到封堵止水；再將抗拉強度極高的碳纖維布用環(huán)氧樹脂粘結(jié)劑沿裂縫方向或垂直于裂縫方向粘貼在混凝土結(jié)構(gòu)上，形成一個新的復(fù)合體，使碳纖維布與原有鋼筋混凝土共同受力，增大結(jié)構(gòu)抗裂或抗剪能力，提高結(jié)構(gòu)的強度、剛度、抗裂性和延伸性。

3.2.1施工步驟

(1)將粘附在混凝土裂縫表面的灰漿等污漬用高壓空氣處理干凈，并鉆孔安裝注漿嘴(圖9)；

(2)用封縫膠將壓漿嘴及裂縫表面封閉密實(圖9)；

圖9 壓力注漿碳纖維布封護法示意圖

(3)配置壓漿料用灌漿機進行壓力注漿，待出膠率保持穩(wěn)定后保持壓力30s即停止；

(4)壓漿完成第二天漿液固化后，進行外觀處理，并檢驗后沿裂縫走向涂刷一層改性環(huán)氧樹脂類結(jié)構(gòu)膠；

(5)先沿裂縫覆蓋粘貼寬200mm的雙層碳纖維布，后再沿垂直于裂縫方向粘貼長1000mm、寬200mm的單層碳纖維布壓條，中心距300mm(圖10～圖11)；

(6)碳纖維布表面，采用寬1100mm、50mm厚聚合物砂漿進行面層防護(圖11)。

圖10 壓力注漿碳纖維布封護法示意圖

圖11 壓力注漿碳纖維布封護法示意圖

3.3 置換混凝土法

置換混凝土法，主要解決混凝土結(jié)構(gòu)中存在強度低、蜂窩、孔洞、疏松、離析等質(zhì)量問題。該方法采用優(yōu)質(zhì)混凝土將局部的劣質(zhì)混凝土置換掉，從而達到原結(jié)構(gòu)強度和基本功能。施工步驟如下：

(1)鑿除離析部位的混凝土，范圍擴大至無離析混凝土范圍內(nèi)；鑿除面盡可能鑿毛，并形成C形回路，避免直通縫，保留原部位鋼筋(圖12)；

(2)新舊混凝土面洗凈并涂刷界面劑；

(3)安裝模板并澆搗C35自密實混凝土；采用分段澆搗，先進行池壁內(nèi)側(cè)封閉澆搗，待混凝土達到初凝狀態(tài)后，再進行池壁外側(cè)封閉澆搗，以達到完全封閉裂縫效果(圖12)；

(4)待自密實混凝土強度到達設(shè)計強度80%以上后，粘貼0.167mm厚雙層碳纖維布無縫滿貼(圖13)。

圖12 置換混凝土法示意圖

圖13 置換混凝土法示意圖

4 結(jié)語

隨著我國水生態(tài)環(huán)境安全大力發(fā)展，城鎮(zhèn)污水處理工程急劇增長，對污水工程質(zhì)量及環(huán)境安全提出更高的要求；對蓄水要求較高的污水池體貫穿裂縫，不僅影響結(jié)構(gòu)質(zhì)量，更影響了其使用功能，并造成生態(tài)環(huán)境污染；池體工程應(yīng)綜合考慮混凝土裂縫成因，對主要因素進行積極控制，避免裂縫出現(xiàn)。當(dāng)工程質(zhì)量有效控制后仍遇到類似裂縫問題時，可采取加大截面法、壓力注漿碳纖維布封護法、置換混凝土法等適當(dāng)?shù)男迯?fù)方法進行積極處理，確保工程質(zhì)量及其使用功能，從而滿足工程各方面需求。

梯度供氧池壁，在確認(rèn)裂縫修復(fù)使用的鋼筋、結(jié)構(gòu)膠等材料檢測，植筋抗拔力現(xiàn)場抽檢，自密實混凝土試塊28d強度，混凝土結(jié)構(gòu)實體檢測均符合要求后，重新進行滿水試驗，未發(fā)現(xiàn)滲漏等異常情況，試驗結(jié)果滿足要求。由此可見，池壁混凝土的施工縫、溫度裂縫、離析裂縫，在通過相應(yīng)的施工方法修復(fù)后，工程質(zhì)量已達到設(shè)計及規(guī)范要求，能滿足原設(shè)計及建設(shè)單位的各項要求。