论连云港市某水厂水处理构筑物混凝土结构渗裂控制.doc
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1、 论连云港市某水厂水处理构筑物混凝土结构渗裂控制摘要:本文结合连云港市某水厂水处理构筑物工程实例,介绍了在水厂建设过程中,控制混凝土裂缝所采取的技术预防措施和过程控制措施,浅述了混凝土布硬管喷淋降温养护施工工艺,同时对拉螺栓、混凝土浇筑振捣、拆模时间、施工缝、混凝土保护层等易出现渗漏的环节制定了针对性措施,有效控制了混凝土裂纹。关键词:连云港市;水厂;水处理构筑物;混凝土结构连云港市某水厂是连云港市十一五发展规划的明星工程,该工程的单位工程多为净水处理构筑物,结构底板、池壁均设计为混凝土自防水。主体结构混凝土等级为c30,抗渗等级为p6,最大池壁厚度为750mm,混凝土一次浇筑最大高度为6.4
2、m。为控制混凝土裂缝,在项目施工前,项目部会同各施工单位对其他水厂构筑物进行现状调查,确定主控因素,制定针对性对策,并在施工过程中严格执行。1现状调查1.1水厂水池渗漏调查在施工前,调查了连云港市自来水集团有限公司其他已建自来水厂的水池,搜集曾经出现的裂纹、渗漏资料,如表1所示。由表1可知,池壁裂纹、施工缝、对拉螺栓的质量控制均会严重影响构筑物的使用功能,为a类问题,需重点管理;混凝土漏振为b类问题,会产生较大影响,需进行次重点管理;预留洞口处及结构断面变化处节点处理为c类问题,应按照常规适当加强管理。表1渗漏部位开裂、渗漏部位类型出现次数所占比例/%池壁中部竖向裂纹3044.1水平施工缝水平
3、缝渗漏1116.2对拉螺栓点渗漏710.3池壁漏振部位片渗漏、点渗漏1217.6预留洞口边竖向裂纹45.9结构断面变化处竖向裂纹45.91.2要因确定通过分析,造成混凝土开裂、渗漏和影响混凝土外观效果的主要因素如表2所示。表2影响混凝土开裂渗漏的主要因素序号因素影响后果1混凝土配合比混凝土配合比是影响混凝土质量的首要因素,直接影响混凝土的强度、和易性、耐久性能、温度性能等2混凝土坍落度坍落度偏大,一方面会造成和易性差,容易产生离析现象;另一方面会造成混凝土干燥后收缩量大而开裂3混凝土温度控制在养护期间绝对温升值高容易导致在降温后产生收缩裂纹;温度变化梯度差大、内外温度差大时会因应力变化大产生裂
4、纹4混凝土浇筑质量浇筑顺序不合理、分层控制不好会造成混凝土浇筑混乱、上下层混凝土接茬质量差;振捣不到位会造成漏振,不仅影响结构安全,还会导致渗漏5混凝土养护养护不到位会使前期混凝土过早失水,造成收缩开裂6施工缝和对拉螺栓处理施工缝和对拉螺栓节点处理不到位容易产生渗漏7模板安装质量模板质量差会造成混凝土表面粗糙,失水速度快,导致混凝土收缩开裂;模板加固不牢会造成混凝土浇筑时约束降低,产生变形,影响混凝土密实度,易造成开裂、渗漏,并影响混凝土外观8拆模时间拆模过早容易造成对拉螺栓松动而渗水;拆模过晚则会使混凝土表面补水困难,造成收缩裂纹9钢筋施工质量钢筋间距、保护层控制不好易产生裂纹10施工组织管
5、理施工组织不到位会造成施工过程混乱,影响混凝土正常施工,甚至会出现冷缝等质量问题,导致混凝土渗漏1.3混凝土防裂纹措施分析水泥水化过程中会释放水化热,当结构截面尺寸较小时,热量散失比较快,水化热对结构应力的影响较小。但对于大体积混凝土或截面尺寸较大的构件,混凝土凝固过程中积聚在内部的热量散失较慢,导致温度峰值较高,构件内外部温差较大,混凝土内部冷却时会发生收缩,从而使混凝土内部产生拉应力。当内部拉应力超过混凝土的抗拉强度时会产生内部裂缝,而这些内部裂缝可能会与外部的干缩裂缝连通,从而导致渗漏甚至结构破坏1-4。因此,为了保障混凝土不渗、不裂,拟从以下方面进行控制。加强混凝土的养护,使混凝土表面
6、始终处于湿润状态,避免混凝土表面出现干缩裂缝。严格控制混凝土水化过程中混凝土构件的内外温差,以控制混凝土内部拉应力的上限值。在混凝土配合比设计中加入适量膨胀剂,以缓解混凝土冷却时产生的收缩变形,减弱内部拉应力对混凝土的影响;通过掺加粉煤灰等胶凝材料降低水泥用量,以减少水化热量。采用早强普硅水泥,提高混凝土早期强度和早期抗拉能力。2措施的制定2.1混凝土配合比2.1.1混凝土掺合料在混凝土中适量掺加胶凝材料(掺合料)不但能节约水泥用量,降低水化热量,而且能大大提高混凝土的耐久性。混凝土结构耐久性设计规范(gb/t504762008)严格规定了单位体积混凝土胶凝材料的用量。2.1.2混凝土膨胀剂混
7、凝土膨胀剂可以对混凝土冷却过程中因温度变化产生的收缩进行补偿,对混凝土前期抗裂很重要。在施工过程中,选取高性能混凝土膨胀剂(highperformancecalciumsulphoaluminate,hcsa)。单位体积混凝土中膨胀剂的掺加量通过实验室确定。连云港市该水厂水处理构筑物工程池壁混凝土采用c30,掺加量为35kg/m3。2.1.3实际混凝土配合比该水厂深度处理工程底板、池壁均采用c30p6混凝土,其配比见表3。表3c30p6混凝土配合比项目水泥细骨料粗骨料粉煤灰外加剂膨胀剂水重量/kg210710112590835180百分比8.930.147.73.80.41.57.6比热容/k
8、jkg-1k-1)0.5360.7450.7084.1872.2混凝土的降温养护在施工过程中,采取布管喷淋不仅能为混凝土的养护提供保障,喷淋在模板表面的水还可以带走部分混凝土水化热,使水化热量及时散失,从而达到控制混凝土构件绝对温度的目的,最大限度减小内部拉应力对结构构件的影响。同时,喷淋水可以起到对混凝土补水的作用,较好地解决了人工养护的随意性,保证了混凝土养护的质量。3喷淋的实施3.1喷水量的计算3.1.1混凝土技术参数工程中底板、池壁均采用c30p6混凝土,计算得出:混凝土密度p=2358kg/m3,混凝土比热c=0.896kj/(kgk),混凝土导热系数=2.46w/(m2k),混凝土
9、扩散系数a=1.126m2/h。3.1.2喷淋管管径假设水泥水化热全部转化成温度的升高,则水化期间最大绝对温升值tmax=mcq/c,式中mc为每立方米混凝土的水泥用量;q为每千克水泥的水化热量,取377kj/kg;c为混凝土的比热容;为混凝土的密度。计算得出tmax=37.47。根据前期试验中池壁的测温记录(无喷淋降温措施),温度上升的峰值为58,入模温度为24左右,实际温升值为34,与计算结果相差不大。温度峰值出现在混凝土浇筑完毕后26h,环境平均温度为31。以长1m、高1m、厚0.75m的池壁为理论计算模型。根据混凝土温度变化曲线,混凝土在浇筑完毕后的26h内,平均每小时升温1.31,控
10、制混凝土每小时平均温升值为0.77。计算得出:在长1m、高1m、厚0.75m的池壁范围内,每小时需带走的水化放热总量为855.67kj。按照放热与排热平衡的原则,每小时通过喷水带走的热量也应为855.67kj。水的比热为4.187kj/(kgk),考虑使用前水温为20,使用后为30,则每小时用水量为20.44kg。为了确保喷水降温效果,支管上小孔眼间距按100mm考虑,孔眼直径为2mm,水流速度假设为1m/s。则根据每次混凝土浇筑高度,按照每排管覆盖3.5m高度考虑,计算得出支管管径d=5.1mm。为了减少接头数量,按支管最大可能长度40m考虑,则支管管径面积不应小于所有孔眼面积总和,支管管径
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