关于超长大型水池混凝土的裂缝控制

摘 要：针对宁东煤制油工程建设中大型超长水池出现裂缝而导致的漏水问题。通过对混凝土配合比进行计算，加入新型材料和防腐抗裂添加剂等，并在大量试验的基础上，对混凝土的裂缝做到了有效控制，避免了该类水池工程裂缝的出现，为大型超长水池工程提供了重要的技术指导依据和宝贵的工程实践经验。

关键词：水池；裂缝；混凝土：配合比

中图分类号： TU37 文献标识码： A 文章编号： 1673-1069（2016）29-75-2

1 工程概况

神华宁煤400万吨/年煤炭间接液化项目生化A/O池，长121m 宽105m 池底标高-4.8m，高出地面（±0.00）3.4m。水池底板0.8m厚，水池外壁截面呈梯形，下口700mm厚，上扣400mm厚。水池内倒流墙500mm厚。混凝土强度等级为补偿收缩混凝土C35p8F200，后浇带为补偿收缩混凝土C40p8F200，基础垫层为C20。

2 原材料及施工配合比

2.1 原材料

水泥采用宁夏赛马股份有限公司“双鹿”牌P・O42.5水泥，粉煤灰采用三力Ι级粉煤灰，宁夏盛远S95级矿渣粉，上海研铂HA高效防腐蚀抗裂添加剂，泵送剂采用宁夏盛远聚羧酸泵送剂。

2.2 施工配合比

3 超长大型水池早期裂缝产生的原因

混凝土裂缝产生的主要原因是由于混凝土内部产生的有害收缩，主要分为：自收缩、塑性收缩、干燥收缩、温度收缩等。

①当混凝土强度较高，水泥用量过大，且池壁较薄时，水泥的水化热温升较高，降温散热较快，在干缩和温缩的共同作用下，池壁收缩变形较大，易引起混凝土产生收缩裂缝。

②池壁受底板和另两侧壁的约束，使其不能完全自由伸缩，具有较大的约束作用力.如果混凝土浇筑时气温较高，加上水泥的水化热作用，混凝土内部温度较高。当混凝土防温收缩，池壁边缘的约束不能满足其要求的收缩变形时，将会在混凝土内部产生很大的拉应力，出现贯穿性裂缝。

③池壁一侧内充满水体，另一侧受室外气温，尤其是夏季高温的影响，外侧表面温度高于内侧。当池壁较大，且边缘受到底板，隔墙或梁等的约束时，易产生较大的温差变形裂缝使构筑物渗水。

4 裂缝防治措施

针对以上混凝土裂缝产生的主要原因及其有害收缩类型，分别采取以下措施进行防治。

4.1 自收缩

自收缩是在外界无水分交换的情况下，因水泥水化消耗浆体内部自身的水分而产生的，自收缩从混凝土初凝就开始产生，在1d以内发展最快，3d以后减慢，后期发展更加缓慢。混凝土的自收缩与水胶比和材料密切相关：在水胶比在0.25～0.5之间时，水胶比越小，自收缩越大；胶凝材料越多，自收缩越大。针对自收缩特征，采取以下防治措施：

①在混凝土配合比设计上将强度等级C35P8F200的水胶比设计为0.43，胶凝材料总量为405kg；C40P8F200的水胶比设计为0.37，胶凝材料总量为485 kg，经过大量试配这两组水胶比和胶凝材料最适宜该工程，水胶比既不过小增大自收缩，又不过大造成混凝土强度不合格，胶凝材料的用量也非常适宜。

②在胶凝材料中，掺入了优质的粉煤灰和矿渣粉，不但改善了混凝土和易性，使混凝土更加密实达到了抗渗效果，还提高了混凝土的耐久性和后期强度。使用内掺法在胶凝材料中掺入了HEA防腐蚀抗裂添加剂（膨胀剂），7d膨胀率不低于0.08%，该添加剂可以使混凝土达到微膨胀的效果除抑制混凝土的自收缩外，也可以使混凝土通过膨胀达到抗渗效果。

③在混凝土中掺入了优质的聚羧酸泵送剂，聚羧酸与水泥适应性较强，对混凝土适应性好，改善了混凝土和易性；减水率大于30%以上，减少了用水量，提高了混凝土强度。生产过程中在搅拌楼和现场都设置了专业技术人员，负责调整混凝土用水量，防止因混凝土用水量过大而造成混凝土离析，并且防止了因混凝土中游离水过多，内部毛细管大量出现，由于毛细管张力的作用，造成混凝土自收缩。

4.2 塑性收缩

塑性收缩是由于混凝土终凝以前表面失水引起的毛细管压力而产生的表面收缩，裂缝在混凝土终凝之前形成，一般分布不规则，易产生龟裂，该水池如果发生塑性收缩，极易出现在水池底板和水池内部倒流墙顶部等大面积暴露的结构表面，严重时可造成通缝。

4.3 温度收缩

温度收缩是产生混凝土早期开裂的主要原因。混凝土硬化初期，水泥水化热释放出热量，由于混凝土散热较慢，使得其内部温度较外部高，有可达50～70℃，这将使内部混凝土的体积产生较大的膨胀，而外部混凝土随着气温降低而收缩。该水池工程由于池壁厚，整体结构长，温度收缩会比其他小型工程更难控制。针对温度收缩特征，采取以下防治措施。

①在混凝土采用低水化热水泥-普通硅酸盐水泥，并且在配合比设计充分考虑到水泥水化热的问题，在保证强度合格的情况下降低水泥每方用量分别为强度等级C35P8F200为240kg、强度等级C40P8F200为260kg，并掺入粉煤灰、矿渣粉、HEA防腐蚀抗裂添加剂，从而降低混凝土内部温度，减少混凝土内部与外部的温差。

②在完成浇筑完混凝土后，由于昼夜温差较大，及时覆盖黑心棉，防止混凝土与外部空气接触，而造成温度收缩。并且覆盖黑心棉后可防止阳光对混凝土表面的直射而造成的表面因快速失水而干缩产生裂缝。

4.4 对混凝土的搅拌到入模进行监控

浇筑混凝土时，在搅拌楼和工地现场都设置了专业人员对混凝土的质量进行监控，浇筑时如果需要调整坍落度，首先固定用水量，其次通过调整泵送剂掺量来控制坍落度，保证混凝土不会因用水量过大而造成强度不合格，并且保证所浇筑混凝土的坍落度既能满足规范要求，又能满足现场施工要求，并且能达到稳定状态，同时也能保证混凝土的和易性处于良好状态，从而有效地防止了该水池工程出现裂缝。

5 结束语

超长大型水池裂缝的控制是混凝土行业内的一项难点，通过大量实验并采取有针对性的措施成功攻克了这一难点，保证了该水池工程的混凝土质量，浇筑出来的混凝土表面既没有蜂窝麻面又没有出现裂缝，蓄水后也未出现漏水现象，宁东站也受到了甲方、监理方和施工方的一致好评，被评为宁东煤制油项目的典范工程，同时也积累了宝贵的经验，为继续承接类似大型超长的水池工程，奠定了宝贵的技术基础。

参 考 文 献

[1] 韩素芳，耿维恕，主编.钢筋混凝土结构裂缝控制指南[M].化学工业出版社，2006，2.