谈池类结构温湿裂缝的控制

摘要：根据国家标准《混凝土结构设计规范》（GB50010－2010）及行业标准《石油化工钢筋混凝土水池结构设计规范》（SH/T3132－2002）等规范和多年实际工作的经验,对混凝土池类结构温差、湿差变化容易产生裂缝的问题,从设计和施工两方面进行了论述,同时提供了可靠的技术措施和宝贵的经验,避免池类结构的温湿差方面裂缝的质量事故的发生。

关键词：池类 温差 湿差 裂缝 控制措施

1、前言

在石油化工装置的工程中,经常会遇到钢筋混凝土结构的池类设计及施工项目。常见的贮液池有地面上敞口或带盖的圆形、矩形的贮液池,有地下、半地下的砖砌或钢筋混凝土的圆形、矩形的贮液池,有石砌的贮液池,有预应力混凝土圆形的贮液池,有无保温多格的钢筋混凝土矩形贮液池,还有保温多格的钢筋混凝土矩形的贮液池等。本文仅对大型的钢筋混凝土（即长度或宽度超过《混凝土结构设计规范》（GB50010－2010）及《石油化工钢筋混凝土水池结构设计规范》（SH/T3132－2002）规范允许的伸缩缝间距）贮液池进行讨论。

2、裂缝的综合控制措施

贮液池类结构的控制裂缝和渗漏的方法,基本上是依靠混凝土本身的密实性和提高混凝土密闭性来达到结构自防水的目的。为了实现这个目的,在实际工作中应从材料选用、设计方案、构造处理和施工措施等诸方面进行综合控制。综合控制一般可采用“放”、“防”、“抗”三个方面措施,实施中宜采用三者兼顾而以“放”、“防”为主的原则。

2.1 采用“放”的措施

所谓“放”是指在池类结构设计时,尽量减少边界条件的约束允许结构自由的变位或在结构中建立预压应力,来释放或平衡掉大部分因温（湿）差作用的变形或拉应力,从而达到消除或减小温（湿）差裂缝确保结构的防水密闭性。通常采用的措施有:(1)设置永久性温度变形缝和临时性后浇带;(2)采用预应力混凝土结构;(3)采用防裂抗渗双功能的补偿收缩混凝土;(4)池顶板采用预制装配式。

2.2 采用“防”的措施

“防”就是从原材料、设计、细部构造、施工等各方面确保防水混凝土质量达到结构自防水的目的,并采用必要的防护措施来减少结构的温（湿）差作用的影响。通常采用的措施:(1)设计时提出防水混凝土对原材料的特殊要求,如抗渗等级、限制水泥的最低最高用量、水灰比、灰砂比、砂率、集料含泥量等;(2)加强施工管理,如改善混凝土配合比,并尽量选择温度较低的季节施工,合理安排施工程序,加强混凝土的振捣和早期养护等;(3)池外壁做保温措施;(4)冬季施工用暖棚或其它加热方法时,宜采用正低温养护,限制最高温度,结构各部位要均匀加热。

2.3 采取“抗”的措施

“抗”就是通过增配钢筋来提高钢筋混凝土的极限拉伸强度,并能承担一部分温度应力或控制构件变形和裂缝宽度。如池底、壁、顶板采用双向连续配筋方法,单层配筋率不宜小于0.2%,需要加强配筋的部位的配筋率不宜小于0.25～0.3%等。

3、设计时应采取控制裂缝的措施

3.1 设置后浇缝

设置后浇缝,是普通防水混凝土施工过程中临时性的伸缩缝,既是施工措施,也是削减温（湿）差作用的一种设计方法。设置后浇缝,只能削减施工期间温（湿）差作用的影响,从而可以取消或延长由施工期间温（湿）差作用所控制的温度变形缝间距,但是,后浇缝不能削减龄期无穷大时的构件中面季节平均温差的影响。

3.2 设置膨胀混凝土加强带

膨胀混凝土加强带的功能与后浇缝功能基本相同。后浇缝一般在混凝土龄期40～60天后进行填缝,才能达到理想效果,因此后浇缝措施影响施工进度。近年来,利用补偿收缩混凝土或自应力混凝土的膨胀性能,采用设置膨胀混凝土加强带取代后浇缝的新技术,下面对两种情况进行阐述。

4、施工中应采取控制裂缝的措施

4.1 防水混凝土的配合比

在配合比设计中的水灰比、坍落度、灰砂比（包括水泥的最小用量）、砂率等参数,是衡量防水混凝土质量的关键性技术指标。

4.2 支模和浇筑的抗渗措施

(1)防水混凝土结构内部设置的各种钢筋以及绑扎铁丝,均不得接触模板,应确保混凝土的保护层厚度。采用螺栓固定池壁模板时,应选用两端能拆卸的螺栓,螺栓中部应加满焊镀锌钢板止水环,并在壁面上留有40～50mm深锥形槽,拆模后将螺栓沿槽底割掉,再用微膨胀水泥砂浆封堵。(2)浇筑矩形底板的混凝土时,宜从中间向两侧连续浇筑;浇筑圆形底板的混凝土时,应从中心开始环形连续向外浇筑。除底板设有温度缝和后浇缝以外,一般不间歇。浇筑壁板时,应分层交圈连续浇筑。当分层需要间歇时,应在前层混凝土初凝之前,将次层混凝土浇筑完毕。混凝土从搅拌机卸出到次层混凝土浇筑压茬的间歇时间,当气温低于25℃时,不应超过3小时;当气温等于或高于25℃时,不应超过2.5小时,如超过时,应按施工缝处理。

4.3 施工缝

(1)设置原则:对于池顶板、底板的混凝土应连续浇筑,不得留置施工缝。(2)施工缝的形式:施工缝的形式。对于二级防水等级的池类结构应采用钢板止水片的方案。

4.4 防水混凝土的养护

对防水混凝土的养护,是减小混凝土干缩的重要环节。养护时间短,混凝土的收缩大,养护时间愈长（超过14天）,则混凝土的收缩愈小。特别是对补偿收缩防水混凝土,如养护不良（早期失水）的情况下,其收缩值比普通混凝土几乎大一倍,这是由于水化时生成膨胀性结晶水化物—钙矾石需要大量的水补充。若养护不良时,可能生成水化铝酸钙和硫酸钙（石膏）,致使强度显著降低,收缩加大,造成开裂。

5、结语

综上所述,对池类结构的温差、湿差的裂缝控制,不论是结构设计人员还是施工单位,都应采取必要的控制措施,监理单位要加强监督和管理,同时,建设单位在使用时还要经常检查、维护,才能确保贮液池不裂缝、不渗漏,满足使用功能的要求,保证质量,避免池类结构温湿差方面裂缝的事故的发生。

参考文献

[1]《混凝土结构设计规范》（GB50010－2010）.北京:中国建筑工业出版社,2010.

[2]《地下工程防水技术规范》（GB50108－2001）.北京:中国计划出版社,2001.

[3]《混凝土结构施工质量验收规范》（GB50204－2002）.北京:中国建筑工业出版社,2002.