大型工业水池混凝土控裂防渗技术

PAGEPAGE9大型工业水池混凝土控裂防渗技术研究崔云峰1，贾华远2，（1、山东省博兴建筑工程（集团）总公司，博兴256500；2、山东省博兴县建筑工程设计院，博兴256500；3、山东省建筑工程设计研究院，济南，250001；4、山东省博兴县城市房地产综合开发公司，博兴，256500；）[摘要]通过对210m超长水池伸缩缝长度验算与极限抗拉强度复核验算，并对模板设计、构造配筋、混凝土配合比、伸缩缝与控制缝等项控裂防渗技术进行优化，成功实施了70m超长池体整体无缝（带）浇筑，实现了大型水池混凝土结构自防水无裂渗的目标，创造了显著的经济效益。[关键词]大型超长水池；无缝（带）整浇；控裂防渗1、工程概况山东省利华益集团焦化水池，平面为长方形，长210m，宽15m，纵向每70m设伸缩缝，原设计每35m设后浇带，将池体划分为6个浇筑区段；池深分别为6.2m和5m，地上外露高度均为3m；地基土为一般粉质粘土，并设有φ600mm@3000mm、C20混凝土现浇灌注抗浮桩，池体为C30P6现浇自防水混凝土，共4300m3，池底厚600mm，配筋为φ16双向双层@150mm池壁为内直外坡式，厚500mm～400mm，配筋为φ14双向双层@125mm。2、施工难点与特点分析2.1设计要求后浇带的浇灌时间≮45d，而业主要求工期只有50d，两者相互矛盾，并且因后浇带的设置将增加降水费用3万元×45d=135万元，为此业主要求取消后浇带。2.2本工程池体取消后浇带后，每个整浇单元长度为70m，属典型的超长薄壁结构[1]，并且施工季节正值干燥大风的4、5月份。此期间当地空气相对湿度在45%左右，水份蒸发速度在0.27～0.375[kg/(m2·h)]之间。因此池体裂缝预控技术成为混凝土结构自防水的关键。2.3伸缩缝和施工缝，设计要求均采用膨胀橡胶止水带（以下简称止水带），全长达560m，量大面广，不易固定，与混凝土结合不易做到密实，易出现渗漏。基于上述分析，要满足水池混凝土自防水设计要求，就必须进行伸缩缝间距和极限抗拉强度验算，并采取构造配筋和混凝土配合比优化等一系列控裂防渗预控措施，方可防患于未然。3、伸缩缝间距验算[2]3.1池底伸缩缝间距验算（1）计算基本参数池底厚H=600mm；混凝土线膨胀系数α=10×10-6；C30混凝土弹性模量EO=3×104N/mm2，抗拉强度Rƒ=2.01N/mm2；一般粉质粘土地基水平阻力系数CX1=2×10-2N/mm3,现浇灌注桩水平阻力系数CX2=0.4×10-2N/mm3；综合地基水平阻力系数CX=CX1+CX2=2.4×10-2N/mm3；混凝土极限收缩ε0y=3.24×10-4；底板构造配筋率P=0.54%。（2）池底水化热温差经计算水化热最高温度T1‘=40℃，平均气温19℃，平均温差T1=（40-19）×2/3=14℃蒸（岸3滤）底板收贼缩当量温驰差字底板表面伪相对收缩光变形（混倒凝土早期欲开裂危险适期一般恳为槽15岭d巾～俯30逮d铅，故取混抛凝土龄舅期抬t=30羡d许）化ε颈y贝（未3品0匪）达=愤ε重0燃y冒（男1-e进-0.0张1×30肥）递×M脑1厌～揪M屈10萄=3.2丙4×10霉-4内×(1-挺2.71引8累-0.3铲)×1.着17=0涨.98×澡10里-4烂;为收缩当量言温车差访T于2欣=恐ε此y换（滨3华0于）博/忘α燃=禁（祸0.98潜×10令-4咐）滥/10×迷10展-6端=9.被8您℃后，综合温份差庆T=T笑1仙+T派2置=23.母8和℃宗。援（结4匆）钢筋混帐凝土的极浩限拉伸中ε良p=0.威5R生ƒ减(供1+P/鸽d)×1侄0附-4摩=0.5遍×2.0缘1×(1守+0.5腐4/1.油6)×1枯0哄-4熟=1.3竟44×1哭0培-4弓。在混凝她土材质优端选、养护族较好、缓壁慢降温条沿件下，取嚷其让3邮～眨30店d福的平均松哄驰系偶数厦H桃（见t仁）忙=0.供4嗓，即极限斩拉伸提生高绍60%交,丈最终极限扑拉劈伸吉ε课p=1.特6×1.似344×绒10环-4谋=2.1叮5×10凶-4扫。死（喜5浴）伸缩缝窝间距验算养Lmax悄=2弊瞎√产（薪E·目H卖）泡/C全X迎arc贯ch赵[文α阔T/摩(增α谦T糖-嫌ε显p)]=烟2吹√水删（麻3×10谱4剑×60院0为）判/0.0惠24×a径rcch朴[10×统10布-6带×23.博8/(1设0×10直-6舅×23.侮8-2.政15×1开0悄-4颠)]=1义65.8详4m独Lmin慧=1/2接Lmax独=0.5旷×165炭.8=8御2.9轮m虏。伸缩缝凝设计间五距悲[L]=搜70健m聋＜这Lmin虾=82.脑9m折,晓符合取消勇后浇带的吵条件，满摔足业主要直求。劈（陕6扶）极限拉羞应力复核矛验算喜为安全起蠢见进行复边核验驶算樱β攻=团旺√驼C巧X蹦/清（饲H·隔E蹲）扎=科√辽0.0刘24球/闯（停600×肯3×10拦4酱）犬=3.6偏5×10鹊-5远;美σ熄max=公E康α盼T[1-劝1/c俯h霜（愁β袖0.5L交）逃]H(t命)=3×脸10胜4约×10口-5暴×23.挎8×[1商-1/c潮h粉（门3.65性×10珍-5页×350焰00俱）饥]×0抹.4=1值.37N夜/mm消2鹿,价安全系损数阳K=R惭ƒ斩/沃σ凑max=警1.4至7场＞破1.1圣5拔，满足抗险裂要求。扣3.北2购池壁伸缩辆缝间距验容算僚（偿1嗓）计算基婶本参数扯池壁外露会高塞度车H=30纪00m驳m累；底板阻桐力系数，怒按底板浇使筑朱5化d郊后浇筑池坝壁坦取迁Cx=5妹0×10缠-2加N/mm脂3牵;芝3孕～近30版d贝的平均松等驰系数邀取姿H横（虎t坛）咸=0.4卡8很;崇极限拉携伸仪ε龄p=2.订28×1蹦0且-4走；池壁构途造筋配筋稿率兔P=0.姥69干%就；综合温防差口T=2乒4置℃召。铺（谁2消）伸缩缝瑞间距验算娱Lmax职=掏2恶√断（宵H·E/猴C特X极）危arcc锹h揉[纤α钓T/助(牧α欧T劈-点ε蒸p)]=相2云嗓√太(点3000贵×3×1佳0汁4挑/0.5镜)×ar秘cch[摔10×1撞0咏-6卖×24/普(10×追10妥-6熄×24-享2.28凝×10引-4话)]=9继8.9m怀;Lmi饰n=1/袭2Lma请x=49箭.5m;嫩Lmi罗n=49积.5叹m独＜检[L]=女70迹m忙，不符合编取消后浇验带的条件计。枣经受力状催态分析，鹿认为从综患合温差到亩季节最大渴温差，均添使外露池赵壁处于受赢拉状态，旬只要满足传池壁收缩赞变形的需根要，便可页解决池壁嗽超长导致摩开裂的问稳题。因此幼，决定每晃隔店35蛙m你在外露池蜘壁上设柔壳性防水型穷控制缝，蓝以释放收顺缩应力和肿解决后浇籍带影响工旬期与加大统施工费用枝的矛盾。社（译3托）极限拉软应力复核安验算旅1架）并30鱼d刘的综合温票差立T=2昼4悦℃斯，松驰系康数距H个（愧t例）窄=0.4瑞8燃,石控制缝间贪距输[L]=墨3500薄0mm.度β誓=洽京√疤C朴X锈/(H·送E)=钻凡√惰0.5/着(300骨0×3×塘10去4寸)=7.量45×1源0汪-5检;辜σ宁max=催E洁α辉T[1-绿1/ch剪(答β科0.5L怎)]H(帽t)=3弄×10责4定×10辽-5嫁×24×凳[(1-浙1/ch丘(7.4辈5×10芳-5黎×175器00)赶)猾×0.4谨8=1.古7N/m坡m顶2争,滩安全系观数佛K=R僵ƒ攀/胳σ惩max=虾2.01从/1.7缺=1.1愿8内＞钞1.1框5获，满足抗案裂要求。幕2截）糠按凑5健月虫1耐0腔日要求工增期完成至惭明年最寒缴冷季况节倚1眨月著1亩0哪日为极限赞收缩变形闲值跃ε译y甜（幻24薄0俗）铲=炼ε贿0基y丙=3.2兼4×10住-4石,C轿30恢混凝土掺茂加水泥用躬量饭10欧%族的披ED-冠H爱膨胀产剂龟,给经试验，拆试件在保采湿自然养俗护条件下苍，仓30买d根可在混凝器土内建立壤压缩变形废值助为积2.5×山10遵-4锯,辉即收缩当乖量温换差膀T乱1慨=慢ε摇y宅/叙α浊=次（输3.24掉-2.证5辽）妖×10格-4盆/10×描10泽-6放=7.引4烤℃壶;潜池壁浇筑按时的平均强气温贿为闲1增9竿℃筑至最寒冷到时队-1颜3规℃良的温庭差削T惯2陪=19+填13=3涌2今℃讨，综合温弦差掌T=T肚1阅+T察2岗=39.菌4属℃挨，中σ狼max=教E赤α乞T[1-倒1/ch喷(率β胆0.5L详)]H(嘱t)=3锁×10煎4鼓×10回-5激×39.趋4×[1们-1/采ch(7贞.45×概10巩-5煌×175床00)]量×0.2篮83=1巧.65N凉/mm奋2雅,秆安全系胡数倡K=R吨ƒ摔/母σ即max=予2.01氧/1.6鼓5=1.酱2恰2镜＞怒1.1抱5溜，满足抗郑裂要求。阿验算结果导证明，应屯在混凝土芳中掺加水赠泥用读量牧≥蜡8缸%吊的膨胀剂爪，抵消部末分混凝土浴早期收缩绵应力，可境满足外露袭池壁在收盼缩当量温允差和季节罩最大气温枪差叠加状馋态下的抗愧裂要求，菜且具有较识高的安全汽储备，柔禾性防水型役控制缝可烈作为永久耻收缩缝。欧4承、混凝土毛配合比优悟化设计思为降低内尿部温升，喂减少温度宪应力，降脆低干缩率汗和提高极桂限拉伸，加满足混凝路土自防水魔设计要求叹，凝经轻5堵个配合比敬试验研究药，并对试股验参数进替行优化后狗，决定采荒用如下材首料和配合标比。晌4.报1润材料优选安（取1涉）选暂用芹“睡山赞铝今”息牌低热低便碱友P·0幼32.积5酷级水泥，齿控赞制耻A服3标含智量牧≤逗7难%愈，比表面佳积树3000危cm卫2犁/药g即为宜，以合降低水化派热速率、段减小降温佛梯度，提引高极限拉奴伸；谈（敲2拒）选感用率Ⅰ筒级粉煤灰老，内掺法赛替代部分蓄水泥，降判低狸20堵%灵水化热，虫提高可泵间性能；陆（看3邀）选怎用菊ED-撑H略双性膨胀乒源膨胀剂请，兄28净d垄在混凝土辰中建荷立杏0.03尿5什%调的限制膨焰胀率（标帽准试验状邪态），抵宜消部分降锯温和干缩垄拉应力，晚提高大风夺干燥季节天的混凝土溉抗裂性能如；小（隙4筒）选疮用泉SHG李B愈型高效减唐水缓凝剂街，使水胶笑比控制遗在跟≤延0.3够6育，大幅度谣降低干缩躬率。初凝奖时趋间鱼12弱h努，减缓升皮温速率和泥防止产生脏施工冷缝快；尾（返5毙）选用粒民径雁为世1鸭0板～恳20m占m吊和道1嚼6竭～授31.5姨m船m停，含泥筐量裕0.4爱%痒的青州碎姨石，其空建隙率危为登38召%饱，包盖系乖数贡为括2.东3朴，降低干币缩率；亡（叨6予）选用细欣度模眯数纷2.笔8巾，含泥星量泪0.8右%萄的潍坊中低砂，降低胳干缩率。喷4.朝2建混凝土配分合比浩经优化设搁计后混凝险土配合比旁为水泥：吧中砂：盐石走1挺：楚石啦2绸：水：粉德煤灰桃：严SHG汁B柜：责ED-H乞=37烤3院：拘69桃0己：堤36耳2培：押67绢3旦：表18烘1寺：荷9嚼1驻：沟10.猾1予：办4爪0辉。水胶比互为语0.3钓5貌，坍落度词为介160±可20m仰m作。迟5殃、构造配己筋优化罚5.决1思池底构造压配筋优化基设计池底线配筋洽为部φ显1恩6安双层双太向诚@150假m天m猜，构造配穗筋木率耳P=0.禽54茅%暖，符合抗男裂要求，家但结构设宁计验算处忌于哄“顿横向受牺力稍”接的考虑，炕将横向钢丽筋布置在睁上下钢筋哈网外侧。涂使纵向分网布筋保护桃层厚度求达捆66m钟m滚（受力筋孩保护层设样计厚度宿为释50m汗m脖），易产素生开裂。茅经对温差碧、收缩及多地基变形氏等导致有肉规律的裂闸缝方向分历析，裂缝训常为垂直熊于纵向方职向产生，蜘说明此受下力状态为天结构语的木“字纵向受凳力骗”唤。并且纵某横间距逗为刊3000煤m妇m多的抗浮桩赠，将池底廊划分为等滨跨连续式昆，双向垂啊直受力状赏态一致。劫基于上述胃分析，并倾经与设计竹单位协商游，将底板跪纵向钢筋轰（构造筋叹），分别鸡布置于上裹下层钢筋吴网的外侧贡，使横筋哈保护层厚贯度不变，渗纵筋保护厘层厚度缩席小故为谱34m畅m笋，提高了泽池底抗裂纤性能。为关防止收缩缸应力集中淘导致的深乌浅池底转府角处开裂歼，增略设靠φ肯12@1伐50m肌m典抗裂钢筋惯。袄5.故2雅池壁构造汁配筋优化犯设计池壁纲配筋活为鸦φ凤1与4躲双向双浓层品@125嫌m病m拨，构造配赏筋雹率亏P=0.秧69%币,允符合抗裂糊要求。但松设计要求史将水平分找布筋均设远于竖向受沃力筋内侧续，使水平狸分布筋保届护层厚度桌达违64m挖m诸，易产生匪开裂。经验与设计单枕位协商将他水平筋移做至外侧，矮使水平筋钉保护层厚劈度缩小斜为冬36m钥m瓶，提高了蔑抗裂性能检。沫5.织3晚在池壁上泡口增棍设释4垂φ剑1蚂6避钢筋做封督口暗梁，灭以防边缘量效应产生皂开裂。璃6敢、模板设绳计衬为提高池跃体抗渗性屑、耐久性摩和整体性弹与大幅度膊降低底板非对池壁约袄束应力，壳采用了悬笛模整浇技肚术技[3]宿7良、施工技莲术措施宫7.储1孕伸缩缝节源点处理竿（存1孔）水平伸安缩缝节点触处理棍原设计水陷平伸缩缝翻设边缘底汤板暗梁，自并为封闭共式箍筋，谋故止水带粥设置在池杀底上下保差护层内。鹅经分析认永为，在水竞化热温差纠和收缩当巩量温差叠贴加作用下占，止水带泉易产生滑行脱而导致荣防水失效铸，且影响朝钢筋的耐折久性；伸坐缩缝处产处生的边缘架效应主要垫是拉伸应病力，剪切吐应力较小丢，且发生使在上下边亚角处。因汇此，经与录设计单位念协商，将嫌伸缩缝边神缘暗梁箍猛筋的内侧饰改为开口捐式，将止文水带改为象中埋式，险并在此处桶池底垫层幸上币设占2400淡mm句宽油毡滑务动层，以步消除伸缩妨产生的边缸缘剪切应午力。为解型决止水带企位置难于获固定的技恨术难题，酷特别设计盈了袭L锄型都φ售1抗2灰钢筋托肉架偷@200楼mm投，止水带核在混凝土抹咬合区用锈绑扎丝固润定在支架怎上，以防吴浇混凝土鞋时变形和践上浮。（锅见卫图加1虫）为防止指水带下部偿混凝土振暗捣不实和烈产生孔洞伴，在其与秃混凝土咬师合区串打芒φ厌1仓0妇排气芦孔窃@500燕mm鬼。另（腐2岩）竖向伸遮缩缝节点己处理偿为解决竖乔向伸缩缝蜻止水带难夜于固定的爪技术难题惊，特别设后计考了傲φ读10洪W翼型固定匪卡赔@姿300m雁m爆，并窃用卵φ撇6狗钢筋加强坦肋与之点辞焊为整体灵，然后将霞止水带插登入池壁竖抹筋外侧固攀定牢固。葱待浇完一坐个整浇单椒元脱模后以，在伸缩涂缝断面处腹粘贴泪30mm党厚聚苯板蝇，再安装援另侧止水蚂带和固定巴卡，然后骡绑扎池壁亲钢筋（见局图柏2暴）。遥（遮3测）控制缝删设置嘴为满足收怖缩当量温锣差与季节熔最大气温食差叠加状兆态的收缩炭应力释放涛要求，地速上部分外薪围池壁内梯外分别设晒置梢宽扇×值深犬=10m涂m×搜3富0mm谦的控制俩缝恶@35译m闲，将池壁括的整浇单润元一分为久二。其具命体做法为强：安装模应板时，在胖此控制缝这位置设置思宽出×耻厚打=10煮mm炎×3督0mm蕉的坡口木圣条，脱模旧后及时剔硬出，在池倘壁上形训成颜10有mm×蹦3温0mm们的凹槽，暗形成应力腾集中区，响诱导产生隐人为的规晋则裂缝，险以释放收蚁缩应力。浩为满足防事水要求，迫待此缝处式含水鸭率象≤货5唇%黑时，用硅班酮结构密痛封胶填嵌悟严密光滑草，形成永丝久性收缩炼缝。（并宰做试件进抵行拉力试唤验，以密帅封胶与混页凝土的粘散结撕裂强歉度棍≥瓦2机.澡5都Mpa浪，断裂延务伸叼率父≥演300两%亭为合格）爸7.戏2疗悬模整浇览技术挥池体按伸淹缩缝划分惧为三个区冬段，即讯每肠70获m巡为一个整拍浇单元，鲁不设任何阁水平与垂界直施工缝澡和后浇带茶，一次连园续浇筑成较型。株（罩1定）施工准境备棋为提高混推凝土拌合场物的均质纳性，采用毁大型混凝圈土搅拌站铸集中供应防商品混凝芦土忘，黎6菌辆搅拌车唯连续向施省工现场运悬送混凝土姥，其间隔党时帮间届≯也1抬h毕，姻由勿2慎辆混凝土屡泵车布料倚浇筑；插盲入式振捣方器劝6艘台，备用成振动池棒油6队根，防水批蓬古布斧500m涛2睡，塑料薄东膜和沥青折矿棉推毡向2000森m巴2服；每疾组珠5厅人，钳共愁2郑0剑人，吸分窗4慈组尽2菜班昼夜连浓续浇筑。磁（伴2坦）浇筑池粒底恼采获用六2奖台混凝土伐泵车同步票异位平行速于池壁，昂浇筑周边鉴底板混凝蜘土，浇筑殊幅嘱宽殿4顾m鼓，焰约捷5冰h竿完成，初救找平后，栗在底板混胜凝土与池弯壁模板相椅交处，址用某1丑：像1窃水泥干砂牺做封浆围痒堰，促使竹表层变硬窃，以防浇王池壁混凝行土时漏浆醒和浇捣不祖实。芹（洲3舟）浇筑池荐壁仅采段用种2君台混凝土是泵车从底鸽板浇筑起逝始点开始盏，相反方芬向旋转闭列合浇筑池赖壁。第一贸层混凝土火按弄40c通m晶高度控制嘴，以减缓餐阴角处的肢侧压力，久防止漏浆信。然后再遮浇筑一幅诚池底板混赠凝土，依真次循环浇枝筑，确保毅池体不产歪生施工冷枕缝。第二库层及其以厉上池壁混盟凝土浇筑语前，对下向层混凝土检进行二次奉振捣，以功减少混凝沙土内微裂部，提高抗隙渗抗裂性客能；曲每勺1蕉m嘱高为一浇洁筑段，采邪取一个坡潜度，薄层竭覆盖的浇猫筑方法，副并采用导怀料筒下料呼，在下料尾口、坡中灯和坡角各着设一台振毯捣器，给每桃40c发m埋为一振捣式层，插点甜间辰距叹≤脾40c仅m讽，每点振争捣特1类0屑～位15淡S纵，确保即培不漏振也屑不过振。贱3谜、乡表层处理哗底板混凝间土粗找平槐后，均匀时布舅撒煮5匀～旗20个mm互碎石，出以卸20病kg/m龟2纺为度，再冤用铁辊滚咸压提浆，测初凝前进瓶行二次振占捣，终凝浇前用木抹避子搓平，聪铁抹子压黑实光，以亏闭合混凝眨土表面毛狐细孔，提话高抗裂性赤能。化池壁混凝颗土浇至顶岂部粗找平峰后，锡撒耕20听kg/m纪2观石子拍入浅混凝土中姻并提浆，屠初凝前做滔二次振捣告，以防顶咽部富浆层愈开裂和降裳低强度。护7.霞3幅混凝土养伴护绵（弹1躺）池底混蹲凝土表面爬用木抹子煌找平一段纯后，随即挤覆盖一层笋塑膜，用棕不干胶带江封闭接头昨，防止大弦风导致水洪份迁移。埋终凝前掀枝开塑膜，刊用铁抹子何压实光，诊并随即覆以盖塑膜和雕两属层编10滥mm若厚沥青矿朴棉毡做全背封闭保温禁保湿养护间。在混凝春土表面温碍度与环境弹温誓差骄≤库1血0池0牺C鬼时，采用扇经晒热后赛的温水隐做核100俱mm牧深蓄水养辛护。同条畏件养护试船块达到设缝计强度后姨，即可停蒜止降水。种（驼2哨）池壁混饮凝土浇悄完荣24盏h弓后，松开血模板对拉出螺栓，在挖池壁顶部灰设烂φ姐50袖mm暗PV已C偿喷淋管（美侧面打占1mm系@200叛mm示喷淋孔）站进行喷淋滩养护，待去混凝土表爷面温度与饮环境温号差他≤歉10析0惭C载时，方可院脱模，并愤保持喷淋街养叶护赶14珍d夺后，地下婆部分池壁套及时做回肆填土处理误，地上部吴分及时喷物涂环氧树错脂基养护落液养护。断为解决养博护用水浸皆入地基而横影响承载顷力的问题我，在池底凶外放脚上肠做砂浆排录水沟，将国养护用水严排至集水腰坑抽