摘要 通过对超长消防水池池壁裂缝产生的特点、原因的分析，讨论了从设计、施工、材料及后期养护四个方面控制超长墙体产生砼裂缝的几种措施 ,并对类似工程提出建议
关键词 超长结构 裂缝 收缩 补偿收缩混凝土 膨胀加强带
引言
在现代民用建筑与工业建筑中，钢筋混凝土水池正日益广泛地应用于清水池、沉淀池、滤池、澄清池和蓄水池等建设中。然而，在施工中和使用后往往出现裂缝，不仅破坏整体刚度，引起内部钢筋锈蚀，影响耐久性，而且导致水池渗漏。所以有效地控制裂缝就显得尤为重要。下面从混凝土物理力学性质、施工中的缺陷、设计及混凝土原材料方面分析钢筋混凝土水池裂缝产生的原因，并对控制混凝土裂缝的措施等方面进行系统地分析。
一、情况简介
1、工程概况：
1.1消防水池持力层为花岗岩层，超挖部分用C15毛石混凝土填充。消防水池长50m、宽24m、底板厚500mm，池壁高4.8m，池壁厚350mm。水池顶部有梁板，梁板与池壁为铰接。混凝土强度为C30，抗渗等级为S6，抗冻等级为D200。水池在A、C轴长方向底板、池壁及顶部梁板留设膨胀加强带，膨胀加强带内需加入水泥重量14%的UEA。膨胀带两侧混凝土需加入水泥重量10%的UEA膨胀剂。池壁水平筋为Φ14@200，水平筋分布在竖筋内侧。
1.2施工概况
水池混凝土浇筑分两次施工，第一次底板混凝土施工和500mm高池壁混凝土施工,并留设止水钢板，膨胀加强带位置用Φ4@20×20铁丝网分隔。第二次施工为池壁混凝土浇筑及顶梁板混凝土浇筑，使用两台汽车泵顺序浇筑，现场实际浇筑高度为1.2米，使用3个振捣棒同时振捣，无漏振和过振现象。混凝土现场测量坍落度为200mm～220mm符合要求。膨胀加强带处混凝土施工使用塔吊配合施工。池壁混凝土浇筑完毕后7天池壁模板拆模，此时日最高平均气温为30oC，此间池壁混凝土共养护4次。
在拆模后发现梁与墙壁节点处池壁出现上下通长裂缝,内外对称。使用筛尺测量裂缝宽度为0.1~0.22mm间。（裂缝分布如下图）
二、混凝土裂缝产生的原因分析
2.1、混凝土结构开裂的原因很多，但归纳起来有两类：变形引起的裂缝和受力（荷载）引起的裂缝。
根据实际现场施工情况可知导致混凝土池壁裂缝的原因为混凝土自身变形引起的裂缝。而在混凝土变形开裂中，最主要的因素是温度变化、混凝土收缩和地基变形等。
混凝土是一种脆性材料，拉压强度比很低。在受到钢筋或邻位结构限制的情况下，混凝土膨胀时内部受压，不易开裂，而在收缩时内部受拉，很容易开裂。
在施工期间，由于混凝土干缩和温度变化，造成混凝土内部产生拉应力，其内应力沿长度方向的分布是不均匀的，端部内应力最小，位移量最大；越靠近中部收缩拉应力越大，位移量越小，收缩应力最大的是变形不动点处的混凝土。因为水池顶梁与墙体铰接，梁和基础底板的刚度远大于墙体的刚度，梁和基础底板对墙体产生了一种变形约束，所以裂缝出现在梁与墙的交接处。
综上所述可知，造成混凝土水池池壁裂缝的主要原因为混凝土的收缩和温度变化。
三、控制措施
3.1、原材料及配合比控制
3.1.1原材料优化
为控制预拌混凝土施工期间收缩裂缝的发生，应对混凝土原材料进行优化选择。
（1）本工程选用矿渣硅酸盐水泥，因为矿渣水泥的混凝土自身收缩是负的即为膨胀变形，掺用粉煤灰的自身收缩也是膨胀变形，尽管膨胀变形不大但对混凝土的抗裂是有义的。
（2）补偿收缩混凝土中的膨胀剂应符合《混凝土外加剂应用技术规范要求》，膨胀剂的掺量应通过试验确定。并在搅拌过程中严格控制投料计量。
（3）优先选用连续级配的粗骨料，即降低水泥用量，减少泌水、收缩和水化热。细骨料应优先选用级配良好的中、粗砂，细度模数在 2.6 ～ 2.8 之间为最佳。
（4） 在混凝土中掺入一定量的纤维、有机聚合物，可提高混凝土的抗裂性能。
3.1.2、配合比控制
（1）控制水泥掺量
商品混凝土的合理设计首先是混凝土配合比设计与材料制定，单方混凝土水泥用量应合理，水泥用量大，用水量大，水泥浆体体积大，收缩亦大。
（2）严格控制水灰比，水灰比宜小于0.5
在保持合适的工作性始终不变的条件下，只要能达到泵送的条件，水灰比应当尽可能低，严格控制混凝土水灰比即严格混凝土的用水量是减少裂缝的根本措施。
（3 ）在混凝土中宜加入一定量的粉煤灰或磨细矿渣（部分替代水泥），以改善混凝土的抗裂性能。
（4）在混凝土砂率设计方面，应优先选用最佳砂率，一般泵送混凝土可控制在 38 ％ -43 ％之间。
3.2优化结构配筋、配置温度筋
在混凝土墙体收缩裂缝的高发区，墙体中的钢筋除应满足强度要求外，还应适当提高配筋率。在本工程中，梁与墙的交接处是约束最大的部位，在此区域可以将水平筋间距进行适当调整以加大配筋率或在此区域加设防裂钢筋网片。
钢筋布置宜细而密分布。水平分布钢筋宜置于受力钢筋外侧，当置于内侧时，
宜在混凝土保护层内加设防裂钢筋网片。调整如下图
3.3优化膨胀加强带施工方法，合理安排混凝土施工顺序。
（1）水池侧壁膨胀加强带位置与底板相同，虽然按照设计加设了Φ4@20×20铁丝网分隔，但由于混凝土的流动性大、泵送混凝土使用的是细石混凝土，墙壁的混凝土浇筑又是分层循环浇筑，虽然现场施工中，使用两台泵车外加塔吊单独配合浇筑膨胀加强带，但膨胀加强带现场实际施工效果很不理想。
因为侧壁薄又长，又受底板约束，受到风速和大气温度影响大、混凝土浇筑和养护比较困难，易出现纵向裂缝，因此采用膨胀加强带后浇做法。
（2）由于膨胀加强带将整个淡水池侧壁分为2个“[”部分，因此在浇筑时可以分开浇筑，使用2台泵车分别从两个膨胀带处相对浇筑，并使用塔吊配合浇筑膨胀加强带两侧混凝土以减少由于浇筑高度不同对密目铁丝网产生的侧压力，待一层浇筑完后返回起点重复浇筑，直至浇筑完毕。侧壁采用分层浇筑的方法，每层分层厚度为50cm。要求混凝土的坍落度必须控制好，每班检测坍落度不少于2次。商品混凝土监禁到现场后加水搅拌。
（3）水池顶梁板混凝土施工应同后浇膨胀加强带一起施工，这样可以大大减少梁板对水池池壁的约束作用。
（4）加强混凝土振捣管理、浇筑后的混凝土在初凝前, 可进行二次振捣,以排除混凝土因泌水在粗骨料、水平钢筋下部产生的水分和空隙, 提高混凝土与钢筋的握裹力, 达到提高混凝土强度, 防止混凝土墙体出现裂缝的目的.
3.4、混凝土养护及拆模
为了获得高质量的混凝土，进行适宜环境的养护是防止混凝土裂缝有效的措施。确切地说，养护的目的是要使混凝土保持或尽可能接近于饱和状态，使水化作用达到其最大的速度，得到更高强度的混凝土，不同的养护和维护可使结构的抗裂能力成倍地变化。不当的养护则会造成强度损失。所以说混凝土的养护条件对强度发展有很大的影响。混凝土的养护条件指混凝土的潮湿状态及养护温度。
在早龄期如果想使混凝土硬化后达到预期的强度，并在早期有良好的抗裂性能，充份的供湿是非常重要的，缺少湿养护使湿凝土强度降低的除了水化受到抑制外，由于可缩可能引起内应力和微裂缝也是混凝土强度降低、混凝开裂的原因之一。
本工程水池池壁及梁板混凝土浇筑时间为7月21日，当日气温为18oC~30 oC ，当时入模温度大约为40 oC左右，浇筑完成后7d进行模板拆除。期间未进行过养护，因气温过高、气候干燥，混凝土结构浇筑后，在未及时浇水养护条件下，导致混凝土结构失水过快或达不到水化要求，造成混凝土强度增长不利和收缩应力加大，出现不同程度的塑性收缩裂缝，和温度收缩裂缝，并对混凝土强度增长相应造成影响。在梁板、底板及交角约束条件下，当收缩变形导致的收缩应力大于混凝土的抗拉应力时，混凝土就会产生由表面向结构纵深发展的干燥收缩裂缝。
针对混凝土池壁养护问题提出以下四点措施。
（1）使用保温保湿效果比较好的木模板，并延长拆模时间。
（2）采用模板上口开小缝隙的方法，小水慢淋进行墙体养护（图5.2.7-1）。
（3）在气温过高、气候干燥的季节应连续养护,始终保持湿润，避免暴晒，冬季施工应做好保温保湿措施。
（四、结语
超长结构混凝土剪力墙裂缝普遍存在，裂缝产生影响构筑物的正常使用。裂缝产生的原因主要是由于混凝土收缩变形，温度变形和约束应力。为控制混凝土裂缝的产生应从设计入手，采取施工技术措施减少混凝土变形，提高墙体抗裂能力，改善约束，释放墙体拉应力，是能够有效控制超长地下室裂缝的产生。
参考文献
1、《石油化工钢筋混凝土水池结构设计规范》SH/T 3132-2002
2、《混凝土外加剂应用技术规范》GBJ 119-88
3、《工程结构裂缝控制》 王铁梦
4、中国建筑材料科学研究院“超长钢筋混凝土结构无缝设计与施工方法”，专利号ZL.93117132.6。
《膨胀混凝土》，吴中伟、张鸿直著，中国铁道出版社，1991年 |
