谈钢筋混凝土水池的裂缝控制

张文龙

(中铁十二局建安公司，山西太原 030024)

随着国家对环保工程的重视，我国的水处理工程也越来越广泛的建设，在满足给排水工艺要求的前提下，如何既保证水池类构筑物的正常生产使用，又降低工程造价，是结构专业优化设计的关键。在现代材料强度日益提高的今天，承载能力极限状态较容易满足，但正常使用极限状态却往往被很多人忽视，而正常使用极限状态影响着耐久性、适用性和可靠性，忽视这个问题会减少结构的使用寿命或者为了维持正常使用而必须经常进行补漏，使得维护成本大幅提升，因此控制水池裂缝就显得非常迫切，本文作者针对这一问题提出了一些看法。

1 地基的选择

钢筋混凝土水池应避免建在有软弱土及液化土的地段，应使地基有足够的强度。在各种荷载作用下，地基土不发生破坏，避免水池产生过大的沉降与不均匀沉降，造成曲线变形，当变形曲线的曲率达到一定数值时，对水池结构产生的次应力会导致混凝土的开裂。

对地下水位较高的地区还要考虑降水问题。一般地下式水池，当地下水位较高时，应采用有效的降水措施，使地下水位线保持在施工线以下最低300mm处为宜，必须确保混凝土强度达到80%以上时，方可上升。

2 材料的选用

对钢筋混凝土水池，必须合理选取混凝土的强度等级。如果提高混凝土等级，势必增加水泥用量或提高水泥标号，混凝土的收缩及水化热作用也随之增加。水泥用量及水泥标号的提高，使混凝土抗压强度的增长较大，而其抗拉强度则变化甚微，因而产生早期收缩裂缝的几率随之增大，所以应当尽量选用低热的硅酸盐水泥或矿渣硅酸盐水泥，其3 d的水化热不宜大于240 kJ/kg，7 d的水化热不宜大于270 kJ/kg，强度等级宜为C20～C30，以减小混凝土的收缩裂缝。

另外，在设计钢筋混凝土水池时，抗裂钢筋直径选用8～16，间距为100～200范围。

3 计算模式的合理选择

钢筋混凝土矩形水池是空间结构，其结构形式、几何尺寸及连接构造影响着内力计算方法。在侧向荷载作用下，池壁的计算通常根据池壁的高宽比来分类。池壁顶端无约束为自由端，池壁与底板的连接为固定支承。水池底板的内力计算，一直存在三种不同的计算模型，其底板的内力分析通常采用三种假定[2]:1)地基反力直线分布假定，即不论建筑物平面尺寸、地基土的工程性质，一律采用平均反力按一般的板进行内力分析。2)弹性地基梁法。

按单向板或双向板简支嵌固于池壁上的矩形板来计算，这种计算方法取用基底反力的作用力，底板上表面的配筋很大，下表面为构造配筋。这种计算模式，对于隔墙少、尺寸大的空旷底板是极其不合理的，底板上层配筋往往会很大，但在工程中却常采用这种模式。对于第二种方法，许多人承认采用弹性地基梁(板)进行计算比较合理，但由于不熟悉弹性地基梁理论，对地基弹性常数取值经验的不足，反而按平均反力模式进行计算。

因此，合理选用适当的模型对控制水池的受力及配筋有至关重要的作用。对于底板计算模式选择，应根据底板平面尺寸大小、内外墙间距的疏密采用不同的分析方法，当底板平面尺寸小或墙的间距密采用平均反力法，反之则采用弹性地基梁方法。

同时，在计算中还应考虑诸多因素，例如水灰比、混凝土养护天数、用水量、后浇带间隔天数等等，必须向施工单位详细说明，做好相关的技术交底，并要求施工单位逐一落实。

4 构造措施

为防止裂缝的产生，在应力集中处适当增加构造筋也是一项很有效的措施。为此必须在池壁角隅处，池壁与底板角隅处设置加强措施(均增设了φ8@200构造筋)，增强结构的抗扭、抗裂性。池壁与池壁，池壁与底板交界处增设腋角见图1，图2。

设置“暗梁”“暗柱”。现浇钢筋混凝土“暗梁”，水池最易在池壁上部出现裂缝，因此在水池池壁中配4根φ14～φ22的加强筋，称为“暗梁”(见图3)，使易裂的薄弱部位含钢率增大，也增强了结构的抗裂性能。“暗柱”设在池壁交界的转角和丁字交接处及十字交叉处，配4根φ12的竖向受力筋来加强水池的整体性，加强了薄弱部位，提高了抗裂性能。

5 施工措施

在对于大型水池，应合理选用原材料，尽量采用粒径级配良好的石子及中、粗砂，以减少混凝土的用水量，使混凝土的收缩和泌水减少。同时应控制石子含泥量小于1%，黄砂含泥量小于2%。在混凝土配合比设计上，应选低水化热，低收缩的水泥，并应在降低水灰比和提高和易性上下功夫。同时在混凝土中应适当加入外加剂(如减水剂，泵送剂)，提高混凝土的可泵性，使混凝土的耐久性得到显著改善。

在浇筑混凝土施工前，应对混凝土浇筑体的温度、温度应力及收缩应力进行试算，确定混凝土浇筑体的升温峰值，里表温差及降温速率的控制指标:混凝土浇筑体在入模温度基础上的温升值不宜大于50℃，混凝土浇筑体里表温差不宜大于25℃，混凝土浇筑体降温速率不宜大于2.0℃/d，混凝土浇筑体表面与大气温差不宜大于20℃。

在确定混凝土配合比时，根据混凝土的绝热温升、温控施工方案的要求等，提出混凝土制备时粗细骨料和拌合用水的技术措施，如降低拌合水温度，骨料用水冲洗降温，避免暴晒等。

在浇筑水池混凝土时，浇筑方案可采用整体分层连续浇筑或推移式连续浇筑方式，保证结构的整体性。在振捣时要注意在振动界限以前对混凝土进行二次振捣，提高混凝土与钢筋的握裹力，防止因混凝土沉降而出现的裂缝，减少内部裂缝，增加混凝土的密实度，从而提高抗裂性。在水池长度超过30m时，应在其长度方向，每隔20m～30m设一道宽800mm的后浇带，将其划分为若干流水作业段，待该部位混凝土浇灌45d～60 d并完成大部分收缩变形后，采用微膨胀混凝土、强度等级比原结构提高一级，并保持至少15d的湿润养护，后浇带接缝处按施工缝的要求处理。混凝土出现裂缝是绝对的，无裂缝是相对的，这是一种物理现象。但是裂缝是可以控制的，设计人员就是要把裂缝控制在无害范围内或使裂缝不出现、少出现。混凝土裂缝发生的原因是很复杂的，在满足工艺要求的前提下，合理的结构布置，正确的施工方法，合适的材料选用是工程质量的重要保证，所以控制裂缝须各方共同努力。

[1]周献祥.结构设计笔记[M].北京:中国水利水电出版社，2007.

[2]《给水排水工程结构设计手册》编写组.给水排水工程结构设计手册[M].北京:中国建筑工业出版社，2007.

[3]王铁梦.工程结构裂缝控制[M].北京:中国建筑工业出版社，1997.

[4]于献华.钢筋混凝土构件的裂缝探讨[J].山西建筑，2010，36(10):149-150.