水池池壁裂缝控制措施

水池池壁裂缝控制措施[摘要]：本文介绍了湖南创元铝厂加压泵站贮水池池壁裂缝控制措施，提出了普通砼以降低总温差和提高砼极限拉伸值来控制超长水池壁出现裂缝的方法。同时根据现场的施工条件，从优化混凝土配合比，原材料的质量控制，混凝土的浇筑，养护，碱含量的控制等方面采取有效措施控制混凝土裂缝的出现。[关键词]：池壁，裂缝，温差，极限拉伸，抗裂性能，碱含量，碱－硅酸反应。[abstract]:thispaperintroducesthehunangenyuanaluminumplantpumpstationstoragepoolwallcrackcontrolmeasures,andputforwardtheconcretetoreducetotalaveragetemperaturedifferenceandimprovetheultimatetensilestrainofconcretetocontrollongpoolwallcracksmethod.Andaccordingtotheconstructioncondition,theoptimizationofconcreteproportion,thequalitycontrolofrawmaterials,concretecasting,maintenance,alkalicontrolandadopteffectivemeasurestocontrolthegenerationofcrackinconcrete.[keywords]:thewall,cracks,temperaturedifference,limitingtensilestress,crackresistance,alkalicontent,alkali-sourreaction.概述工程实践表明，对一些薄壁结构的水处理构筑物中、长池壁出现裂缝的事例屡见不鲜，如香港某污水处理池、宝钢中央水处理池、珠海电厂生水池和消防池[1]等，一些水池露天或半地下结构长期暴露在大气中，承受反复的温差及干湿作用，所以此类构筑物的裂缝控制技术难度较大，现以湖南创元铝厂加压泵站贮水池池壁为例，介绍池壁裂缝的控制措施。工程概况加压泵站由泵房、泵站地坑、贮水池组成，其中贮水池长56m×48m，深度4.5m～5m，底板厚350mm，池壁厚为300mm，内设200mm钢筋混凝土导流墙，混凝土采用C25，抗渗等级为S8，保护层底板为30mm，壁板为25mm，顶板为C20混凝土。池壁中部横向设一条变形缝，即L=24m处（纵向L=56m方向有导流墙，间距不超过规范要求20米），池壁水平钢筋间距为Ф16＠180mm，配筋率0.34%～0.51%，施工采用胶合模板，泵送砼施工。。理论计算可能出现裂缝的间距在施工前，结合文献①提供的计算公式及数据，理论计算池壁由于温度变化，混凝土收缩等多种原因引起的裂缝的最大间距，按不掺粉煤灰和减水剂计算裂缝的最大间距。3.1混凝土的水化热温差T1工程使用普通硅酸盐水泥，C25水泥用量按常规（不掺粉煤灰等）取W=360kg/m3，散热量Q＝334×103J/kg，比热C＝0.96×103J/kg℃，重度γ=2400kg/m3，散热系数K＝0.5T1＝KTmax=K=0.5×=26.1℃3.2气温差T2气候温度从高温至低温（冬季平均最低温度）时温差将在混凝土池壁受到外部约束时产生温度应力，根据气象资料在湖南常德地区的气温温差：T2=19℃3.3收缩当量温差T3T3＝εy(t)=εy·（1－e-bt）M1·M2…M10εy混凝土标准状态下的最终收缩量，取3.24×10－4b－经验系数，取0.01修正系数Mi各值为M1＝1.0，M2＝1.13，M3＝1.0，M4＝1.15，M5＝1.00，M6＝0.93，M7＝0.88，M8＝0.6，M9＝1.0，M10＝1.0按6个月的收缩量考虑时，εy(t)＝3.24×10-4×（1-e-0.01×180）×1.0×1.13×1.0×1.15×1.00×0.93×0.88×0.6×1.0×1.0×1.0=1.72×10-4则当量温差T3＝＝＝17.2℃≈17℃3.4池壁混凝土总温差T＝T1+T2+T3＝26+19+17＝62℃3.5池壁裂缝的最大间距E＝2.8×10-4Mpa，α＝1.0×10-5，Cx＝1.0N/mm2H=5000mm，L=56000mm，当施工条件（材质、养护、降温等）为中间状况时，取，εp＝1.3×10－4β＝＝＝8.45×10－5最大裂缝间距：［Lmax］＝arcch＝arcch＝23668.6×arcch1.265＝16871.5mm＝16.8m当施工条件好（材质优选，养护优良，缓慢降温）时，取εp＝2×10-4则：最大裂缝间距：［Lmax］＝arcch＝arcch＝22.2m当施工条件差（材质不佳，养护不良）时，取εp＝0.5×10-4，则最大裂缝间距［Lmax］＝arcch＝arcch＝10.0m由于以上理论计算可知，当施工条件差时，最大裂缝间距为10.0m，当施工条件为中间状况时，最大裂缝间距为16.8m，当施工条件好时，最大裂缝间距为22.2m，本工程设计伸缩缝间距为24m，在以上三种条件下，池壁都将出现裂缝。池壁裂缝控制的思路根据文献[2]，长墙及地基板的温度收缩应力一节，池壁最大伸缩缝间距以[Lmax]表示（亦是不留伸缩缝的裂缝间距）：[Lmax]=2arcch其中εp—极限拉伸，根据砼材质、养护情况取（0.5～2）×10-4，T—砼总温差，T=T1+T2+T3，T1—水化热温差；T2—气温差，T3=—收缩当量温度（εY—收缩变形、α—砼的线膨胀系数取1×10-5）。上式表明总温差T引起的变形∣αT∣与极限拉伸|εp|之间的重要关系，如果使|εp|≥|αT|，则完全不需设伸缩缝，工程实践中,减少|αT|与|εp|的差值，会将使伸缩缝间距增大。本例长池壁的伸缩缝间距已超出规范20m的规定，（实际长24m）因此必须从减少综合温差T和提高砼的极限拉伸值εp入手。池壁裂缝的控制措施4.1减少水化热温差T1减少水化热温差，必须降低砼单方水泥用量，由于泵送砼属于大流动性砼，具有坍落度大、砂率大、水泥用量多等三个显著特点，C25等级砼的水泥用量达360kg，为降低水化热必须将水泥用量降下来，根据以往的经验确定以下原则：4.1.1通常工程泵送砼坍落度160mm～180mm而本工程采用120mm左右，坍落度每减少20mm用水量减少5kg，在水灰比不变时，则减少了相应水泥用量20kg以上。4.1.2采用EY—I型高效减水剂，减少率达25%，在保持坍落度不变的情况下节约水泥10%左右。4.1.3采用活性细掺料（湖南常德电厂Ⅱ级粉煤灰），水泥取代率15%以降低水泥用量。4.1.4采用5～40mm碎石，比5～25mm碎石每立方米砼减少用水量15kg，在相同水灰比情况下减少水泥用量。本工程通过实验室多个配合比试验，将水泥用量降至280kg/m3。这样使水化热温度减少了8℃（按减少10kg水泥水化热温度降低1℃值计）。4.2避开高温季节施工，减少环境温差T2根据上年本市的气象资料，5～8月间平均气温26℃～30℃，而2月～4月期间平均气温为13℃～25℃，因此安排在3月份施工池壁比高温季节施工将减少气温差13℃～5℃并减少温差变形，这对于池壁砼施工时，满足内表温差≤25℃的温控指标，作用是很大的。4.3减少收缩当量温度水泥的干缩是非常复杂的过程，影响砼的收缩因素很多一般情况下：设计断面尺寸已定所选的材料种类已定，更应注意水灰比和水泥浆量，施工单位为了操作上的原因、往往采用较大的坍落度而使砼单方用水量和水泥用量增加，致使水泥浆量增大，加大了裂缝开展的概率。某单位采用360kg水泥（C25强度等级）水泥浆量为23.4%，本工程采用280kg水泥，水泥浆量为18.8%，分别查出对干缩的影响系数M5=1.136（0.976）。可见在其它条件相同时，本工程采用的配比与上述配比相比由于水泥浆含量的减少，砼的收缩量减少15%，此数值对控制开裂是十分可观的，也就是说收缩温度也将减少15%。本工程采用粉煤灰和外加剂双掺砼，在有关砼的干缩试验中，双掺砼收缩值小于基准砼，以28d干缩测定值而言，双掺砼比基准砼减少8%砼的收缩值。因此采用双掺对有抗渗、抗裂要求的砼是十分有益的。4.4提高钢筋砼的极限拉伸值极限拉伸εp值与砼的施工质量及砼徐变及构件配筋率等有关；当材质不佳，养护不良时为0.5×10-4～0.8×10-4；当材质优选养护优良，缓慢降温时取2×10-4；中间状态1×10-4～1.5×15-4。本工程通过以下措施提高极限拉伸值：4.4.1严格控制砼材料的质量，使粗骨料的含泥量控制在1%以内，砂子含泥量控制在1.5%以内；4.4.2严格控制泵送砼的水灰比，使现场砼的坍落度控制在12cm以内，通过现场试验人员检测，将坍落度情况及时反馈给搅拌站，确保坍落度在规定的指标内。4.4.2采用复振技术：在池壁一个灌浇层完成后浇筑上一层砼前（间隔时间约20～30min），对已浇的砼再次进行振捣，以提高砼的密实度。4.4.3采用两层草袋保温、保湿养护，使砼的降温速率收缩速率尽可能减缓，以充分发挥砼的应力松弛效应，可以较大地提高砼的抗裂性能。4.5控制混凝土中碱含量4.5.1混凝土中碱含量的多少，是影响碱一硅酸反应的重要因素之一，碱含量低于一定值时，碱一硅酸反应便难于发生或反应程度较轻，混凝土不会开裂破坏。限制混凝土碱含量主要是控制原材料碱含量限值和使用量，主要从以下几个方面加以限制：4.5.1.1使用低碱水泥（碱含量小于0.6%）和减少水泥用量，它是降低混凝土总碱量的关键。本工程使用强度等级为32.5的普通硅酸盐水泥，水泥用量为280kg/m3，最大含碱量为0.37％。4.5.1.2掺入一定量的粉煤灰等活性掺合科，它能有效控制碱一硅酸反应：粉煤灰掺量为80kg／m3最大碱含量为1.673％。4.5.1.3不使用含NaCI和KCI的海沙、海石或海水。4.5.1.4不用或少用含碱外加剂：EY-I型高效缓凝减水剂掺量为水泥用量的2%，测得NaSO4含量最大值为9%，最大碱含量为5.09%。4.5.2混凝土碱含量的计算根据CECS53：93《混凝土碱含量限值标准》公式计算，混凝土最大碱含量为1.522kg/m3小于设计要求的3kg/m3，表明碱含量的控制在安全限值内，在预防碱－骨料反应上是安全可靠的。池壁的抗裂计算6.1气温从浇筑时到回填土方时的气温差T2池壁施工在3月份，期间平均温度19℃，回填土约在4月下旬进行平均温度为25℃；气温差T2=25-19=6℃。6.2水化热温度差T1水泥含量：w=280kg/m3散热量：Q=334×103J/kg比热：C=1.0×103J/(kg·℃)重度：r=2400kg/m3散热系数：k=0.5T1=k.Tmax=k.(W.Q/cr)=0.5×(280×334×103/1.0×103×2400)=19.4℃≈19℃6.3砼干缩时收缩当量温差T3εY(t)=εYM1M2……M10（1-e-bt）,εY(t)—任何龄期的砼收缩值εY0—标准状态下砼最终收缩值、取3.24×10-4t—砼浇注后到计算时的天数M1、M2、……M10—考虑各种非标准状态下的修正系数取b=0.01查表：M1=1.0、M2=1.13、M3=1.0、M4=1.315、M5=0.976、M6=1.04、M7=0.77、M8=0.63、M9=1.00、M10=1.00取b=0.01，按4个月收缩考虑：εY(120)=3.24×10-4×（1-e-0.01×120）×1×1.3×1×1.315×0.976×1.04×0.77×0.63×1×1=3.24×10-4×0.7×0.732=1.66×10-4则收缩当量温度差T3==(1.66×10-4)/(1.0×10-5)=16.60C6.4池壁砼总温差TT=T1+T2+T3=19+6+16.6=41.6≈420C池壁最大伸缩缝间距计算[Lmax]=arc