大型钢筋混凝土污水处理池抗裂防渗技术研究
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摘要：大型钢筋混凝土反应池是规模较大的城市污水处理厂的主要构筑物，控制裂缝的发生和开展是当务之急。本文分析了裂缝产生的原因，从材料与施工两方面，就大型钢筋混凝土水池抗裂防渗措施进行研究探讨。
关键词：污水池；裂缝；抗裂防渗
大型污水处理池常为混凝土结构，其用途功能要求“盛水无渗漏，使用寿命长”。但在现实中，因种种因素影响，污水处理池常出现裂缝、渗漏水现象，给工程带来不同程度的危害。基于此，本文就大型钢筋混凝土污水处理池的抗裂防渗技术进行探讨，以确保混凝土工程质量。
1 污水处理池裂缝的主要形式
1）所有裂缝的方向基本与外池壁垂直(即竖向裂缝)；2）裂缝的数量和长度随时间的推移而增多、延伸，裂缝出现时间在后浇带浇筑后20～30天至6月余；3）裂缝宽度一般为0.1～0.5mm，少数lmm以上，两端偏窄中间偏宽，呈枣核形；4）裂缝在分布筋较少的结构居多；5）裂缝对于坍落度较大的部位居多(水灰比较大)；6）养护较差的裂缝较多、较早；7）夏季施工的裂缝多于秋、冬季施工的。
2 裂缝产生原因分析
2.1混凝土收缩引起的裂缝。一般认为在施工阶段因水泥水化热及外部气温共同作用引起。
2.2原材料及配合比不当引起的裂缝。主要为：1）精细骨料含泥量过大，造成混凝土收缩增大。2）骨料粒径越细、针片状石子含量越大，混凝土的水泥用量增多，诱发裂缝产生。3）混凝土外加剂、掺合料选择不当，诱发裂缝产生。4）水泥品种选用不当，矿渣水泥比普通水泥的收缩要大，快硬性水泥收缩更大。5）水泥强度等级及混凝土强度等级影响。6）配合比中水灰比过大。7）配合比中设计砂率、水灰比选择不当，造成混凝土的和易性差，导致混凝土高析，增加收缩值。
2.3养护不当引起的裂缝。主要为：1）现场混凝土浇筑振捣时操作方法不正确，漏振、欠振影响混凝土密实性，诱发裂缝产生。2）混凝土的养护不到位，造成混凝土早期脱水，诱发裂缝产生。3）拆模过早，混凝土强度偏低，导致裂缝。
3 抗裂防渗的几种措施与讨论
3.1 从材料出发的裂缝控制措施
虽然不同水泥厂生产的同一品种水泥，只要技术指标符合国家标准，通常就认为品质是一样的，但它们对开裂的敏感性却可能差别悬殊。国外有学者根据在开裂试验架进行的大量试验，对不同因素降低混凝土开裂温度的作用进行了比较，如下表：
表1 混凝土材料因素对降低开裂温度的影响
降低新拌混凝土的温度(从25℃一12℃) △TC=15～18K
采用优质品牌水泥 △TC可达20K
石子最大粒径用 32mm，不用8mm △TC=5～10 K
骨料线胀系数低 △TC可达10K
掺引气剂(含气量3%～6%) △TC=3～5 K
用碎石而不用卵石 △TC=3～5K
水泥川量从340kg／m3改为280kg／m3(以粉煤灰等量代替) △TC=3～5K
由上述结果可以看出，水泥材料本身的影响十分显著。因此在裂缝控制措施中，要注重对材料的选择和控制，关键抓好以下几点：一选用水化热低和安定性好的水泥。混凝土升温的热源是水泥的水化热，选用低水化热水泥，使混凝土减少升温。二是降低水泥用量。采用了后浇带这一抗裂措施以后，大型钢筋混凝土水池的工期一般较长，池壁结构承受的设计荷载也要在较长的时间之后才被施加，所以只要能保证混凝土的强度在28d后能够继续增长，并在预计的时间内达到或超过设计强度即可。根据结构实际承受荷载情况，可以采用f46或f60代替f29作为混凝土的设计强度，这样可使每立方米混凝土的水泥用量减少40～70 kg／m3，混凝土的水化热升温相应地减少4～7℃。三是控制水灰比和含砂率。采用泵送混凝土时，水灰比控制在0.6左右，坍落度控制在12～18cm。应控制水泥用置和砂率，规范规定砂率35～45%为宜，每立方米混凝上水泥用量应在360kg以内为宜。四是择合理的外加剂。外加剂有减水剂、膨胀剂、引气剂、缓凝剂和早强剂等多种类型，其中最常用也是最重要的外加剂是减水剂和膨胀剂。五是选择合理的粗细骨料。粗骨料选用碎石。粒径5～3lmm，细骨料采用中、粗砂为宜，碎石的含泥量不大于1%，中砂的含泥呈不大于3%。
3.2 从施工出发的裂缝控制措施
由于在施工过程中人为因素较显著，施工水平的差异往往导致抗裂效果明显不同，所以合理的施工控制措施对水池的抗裂防渗有着重要的意义：
3.2.1 改善混凝土的浇筑和振捣
施工前要有混凝土浇筑方案，应采用分层分段法浇筑混凝土，有利于混凝土水化热的散失，减小混凝士内外温差。每块每段均为一次混凝土连续浇筑，水平浇筑或分层浇筑要保证上下层混凝土在初凝前结合好，不致形成施工缝。由于泵送混凝土坍落度较大，混凝土浇筑后及时排除表面积水，雨季施工时。采用分段搭设雨篷进行混凝士浇筑，混凝土在硬前l～2小时均用抹压，以防沉降裂缝的产生。后浇带的浇筑采用微膨胀水泥混凝土，后浇带保留时间越长越好，一般不应少于40天，最宜60天。在浇筑后浇带混凝土时，应将原混凝土凿毛，浇水、湿润，再浇筑后浇带。混凝土振捣要密实。防止漏振，也避免过振。一般每点振捣时间为20～30秒，但应视混凝土表面不再显著下沉，不再出现气泡，表面泛出灰浆为准。
3.2.2 降低混凝土的出机温度
在混凝土的原材料中，石子的比热较小，但其在每立方米混凝土中所占的重量较大；水的比热最大，但其在混凝土中占的重量却很小。因此，对混凝土的出机温度影响最大的是石子和水的温度，砂的温度次之，水泥的温度影响最小。针对上述情况，在施工中为降低混凝土的出机温度，应采取有效的方法降低石子和水的温度。在气温较高时，为防止太阳的直接照射，可在砂、石子堆场搭设简易遮阳装置，必要时向骨料喷射水雾或在使用前用冷水冲洗骨料。另可在水中加入冰块以达到降低水温的目的。
3.2.3 加强混凝土的养护
混凝土浇筑完毕的12小时以内进行覆盖麻袋浇水养护，浇水时间不得少于14天，浇水次数应保持混凝土具有湿润状态，夏季应注意避免暴晒，确定合理的拆模时间。混凝土浇筑后要加强早期养护，防止干缩裂缝，加强混凝土早期养护是保证质量的关键。
3.2.4 注意防风和回填
上述针对保温所采取的措施，如覆盖塑料薄膜和草袋等，同时也起到了防风的作用。在寒冷季节风力较大时，还可搭设挡风保温棚，覆盖层的厚度也应根据温控指标的要求来计算。在混凝土施工时，主要采用钢模和木模两种模板。当采用钢模时，根据保温养护的需要，钢模外也应采取保温措施；而当采用木模时，可把木模作为保温材料来考虑。此时木模板的拆除时间应根据保温养护的要求确定。在钢模或木模拆除后，还应根据混凝土浇注块体内部实际的温度场情况，按温控指标的要求采取必要的保温措施，以防止寒潮袭击、突然降温和剧烈干燥等不利状况。基础或池壁浇注完毕，待初凝完成后，就应及时回填，以减少混凝土暴露在恶劣条件下的时间，同时土壤本身也有极好的保温保湿特性，有利于混凝土抗裂性的提高。
3.2.5 重视后浇带接触面的处理
要特别重视对老混凝土接触面的处理，并做到坚固、潮湿和不留杂质油污，这样才能保证新老混凝土接触面上的良好粘结嵌固作用。例如，预先灌注老混凝土时，可在接触面的模板上加钉板条，使混凝土接触面上留下键槽；提前脱模并立即刷露石子，清除浮浆；及早覆盖缝口以防止接触面沾污；填灌前应认真冲洗并保潮24小时。对于通过钢筋或预留的插筋，也应该保持清洁并预先潮湿，以保证粘结牢固。填灌完毕后应该及时覆盖养护，保潮10～14天。
参考文献：
【1】丁兆民，李聪婷，雷重军.论污水处理厂混凝土工程防渗措施【J】.市政技术，2009，（1）：49-51.
【2】邓小全.小议某污水处理厂水池池壁的施工【J】.城市建设，2009，（31）：261.
【3】姚汉，钟吴硕.污水处理厂大型反应池的裂缝控制【J】.特种结构，2006，（2）：58-61.
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