淺析鋼筋混凝土水池的裂縫控制

摘要鋼筋混凝土水池的滲漏多由裂縫開始，裂縫的預(yù)防和控制，是鋼筋混凝土水池設(shè)計(jì)中的要點(diǎn)。水池產(chǎn)生裂縫的原因多種多樣，與設(shè)計(jì)、施工、使用過(guò)程中的諸多因素均有關(guān)聯(lián)。水池設(shè)計(jì)中的裂縫控制從完整準(zhǔn)確收集相關(guān)的根底資料開始，到采用合理的結(jié)構(gòu)受力體系、準(zhǔn)確細(xì)致的分析計(jì)算、全面可靠的結(jié)構(gòu)截面設(shè)計(jì)與構(gòu)造措施、對(duì)施工養(yǎng)護(hù)階段的技術(shù)要求，直至復(fù)核出圖，最終實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)全過(guò)程的裂縫控制。文中介紹了裂縫的成因及設(shè)計(jì)中控制裂縫的方法，并結(jié)合工程實(shí)例對(duì)此進(jìn)行了進(jìn)一步的闡述。關(guān)鍵詞裂縫；水池裂縫；裂縫預(yù)防；裂縫控制；水池設(shè)計(jì)引言在本人從事的動(dòng)力站，消防水池等建設(shè)工程中，鋼筋混凝土水池成為設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容之一?？紤]到水池的抗?jié)B防裂性能對(duì)其正常使用及運(yùn)轉(zhuǎn)有著至關(guān)重要的作用，水池的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)必須重視裂縫的控制。水池產(chǎn)生裂縫的原因多種多樣，與設(shè)計(jì)、施工、使用過(guò)程中的諸多因素均有關(guān)聯(lián)。本文主要探討在水池結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中如何有針對(duì)性地防止破壞性裂縫的產(chǎn)生，并結(jié)合工程實(shí)例闡述對(duì)相關(guān)問(wèn)題的認(rèn)識(shí)與可以采用的措施。水池裂縫的成因鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)在受力狀態(tài)下出現(xiàn)裂縫是一種普遍存在的現(xiàn)象，如混凝土因荷載作用下的拉應(yīng)力、或是溫度收縮引起的拉應(yīng)力等而出現(xiàn)的裂縫等。一般而言，在普通的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中要求完全防止出現(xiàn)裂縫，是不現(xiàn)實(shí)也是完全沒有必要的。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)在受力時(shí)，只有產(chǎn)生一定量的形變，才能發(fā)揮鋼筋的作用?；炷恋氖芾巫兺殡S著裂縫的產(chǎn)生，當(dāng)裂縫寬度控制在不影響結(jié)構(gòu)件的受力性能、使用性和耐久性時(shí)，這些裂縫是正常的結(jié)構(gòu)裂縫，無(wú)須處理；而過(guò)大寬度的裂縫，就會(huì)影響到結(jié)構(gòu)的平安、適用和耐久性，這種裂縫可稱為破壞性裂縫。破壞性裂縫一旦出現(xiàn)，必須進(jìn)行相應(yīng)的處理。針對(duì)水池結(jié)構(gòu)的防滲漏的功能要求，有關(guān)鋼筋混凝土水池設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)程的對(duì)裂縫控制有具體的規(guī)定。為了在水池結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中做好裂縫控制工作，有必要先對(duì)水池中易發(fā)生破壞性裂縫的各種情況作一了解。2．1荷載作用造成的裂縫當(dāng)結(jié)構(gòu)在外部荷載〔各種恒、活載；水、土壓力；地基反力等〕作用下，因受力性能缺乏，產(chǎn)生了過(guò)大變形，使裂縫發(fā)生并開展為破壞性裂縫。這種由荷載作用造成的裂縫的產(chǎn)生，主要是由于設(shè)計(jì)時(shí)采用的根底資料有誤或是設(shè)計(jì)中考慮不周、計(jì)算疏忽等失誤造成。對(duì)水池結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)，荷載偏差一般容易由以下因素造成：水池在各種工況下的水位變化、空滿情況、地質(zhì)資料、水溫及氣溫等各種環(huán)境參數(shù)等的根底資料有誤或設(shè)計(jì)中遺漏某種極端工況；結(jié)構(gòu)建模有缺陷，造成內(nèi)力計(jì)算值與實(shí)際受力狀況有較大偏差；設(shè)計(jì)中對(duì)一些內(nèi)力和變形控制點(diǎn)、應(yīng)力集中點(diǎn)把握不準(zhǔn)，或無(wú)視次要構(gòu)件對(duì)內(nèi)力分配的影響；計(jì)算不細(xì)致或漏算等。另外，除設(shè)計(jì)應(yīng)考慮的工況外，其他由于施工不當(dāng)、周邊環(huán)境的突發(fā)因素或因擅自改變水池使用條件等原因造成的荷載變化，本文不作論述。2．2混凝土收縮和溫濕差變形造成裂縫混凝土在其硬化期間放出的大量水化熱，使得混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部的溫度不斷上升，以致在結(jié)構(gòu)外表引起拉應(yīng)力；在其后期的降溫收縮過(guò)程中，又由于受到支座及周邊混凝土的約束而在混凝土結(jié)構(gòu)中出現(xiàn)拉應(yīng)力。因此，水池結(jié)構(gòu)中的混凝土早期收縮裂縫主要出現(xiàn)在裸露外表，混凝土硬化后的收縮裂縫出現(xiàn)在結(jié)構(gòu)件的中部附近較多。由于環(huán)境溫度的變化，會(huì)使混凝土構(gòu)件產(chǎn)生熱脹冷縮，這種由氣候變化產(chǎn)生的溫差，在水池結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中稱為中面季節(jié)溫差。而混凝土結(jié)構(gòu)溫度分布不均，也會(huì)在結(jié)構(gòu)內(nèi)產(chǎn)生溫度應(yīng)力。影響混凝土結(jié)構(gòu)溫度分布的外部因素包括接觸媒介的溫度、風(fēng)速和結(jié)構(gòu)方位朝向。內(nèi)部因素主要有混凝土的導(dǎo)熱系數(shù)、水化熱、結(jié)構(gòu)形狀、是否有鋪裝層、結(jié)構(gòu)外表顏色等[1]。此類造成混凝土結(jié)構(gòu)溫度應(yīng)力的原因，在水池設(shè)計(jì)中一般表現(xiàn)為壁面溫〔濕〕差。季節(jié)溫差產(chǎn)生的溫度應(yīng)力一般可通過(guò)設(shè)置伸縮變形縫或在混凝土中添加外加劑，以及采用設(shè)置加強(qiáng)帶、后澆帶等措施解決，此類方法一般還能同時(shí)消減水化熱的影響。壁面溫〔濕〕差一般由于池壁兩側(cè)接觸的介質(zhì)具有不同的溫度和濕度，從而形成的壁面溫差和濕差，使得溫〔濕〕度較低一側(cè)的結(jié)構(gòu)受拉，從而產(chǎn)生裂縫。這種壁面溫〔濕〕差應(yīng)作為一種荷載作用，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)進(jìn)行相應(yīng)的結(jié)構(gòu)裂縫驗(yàn)算。2．3由于材料質(zhì)量和構(gòu)造不良造成的裂縫混凝土主要由水泥、砂、骨料、拌和水及外加劑所組成。要防止水池結(jié)構(gòu)產(chǎn)生破壞性裂縫,混凝土用料是否適當(dāng)及材料質(zhì)量能否保證,起著重要的作用。因用料不當(dāng)或材料質(zhì)量有問(wèn)題而造成的裂縫，即便經(jīng)修復(fù)后能滿足正常使用，但往往仍留有隱患，所以一定要注重事前的防范。有關(guān)水池結(jié)構(gòu)的節(jié)點(diǎn)等細(xì)部構(gòu)造要求在相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)程中有規(guī)定。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意使水池結(jié)構(gòu)的整體滿足結(jié)構(gòu)選型及布置的合理性外，同時(shí)還應(yīng)保證所采用的水池結(jié)構(gòu)的計(jì)算模型與水池的實(shí)際受力狀態(tài)一致，這就需要通過(guò)構(gòu)造措施來(lái)實(shí)現(xiàn)。如果設(shè)計(jì)采用的構(gòu)造措施不當(dāng)或缺失，就會(huì)使結(jié)構(gòu)實(shí)際受力情況與計(jì)算模型不符，從而難免在結(jié)構(gòu)中形成薄弱部位以致產(chǎn)生破壞性裂縫。3水池設(shè)計(jì)中的裂縫控制根據(jù)《給水排水工程構(gòu)筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》(GB50069–2002)[2]要求，裂縫控制通過(guò)抗裂度驗(yàn)算、裂縫開展寬度驗(yàn)算和構(gòu)造措施來(lái)實(shí)現(xiàn)。對(duì)軸心受拉或小偏心受拉構(gòu)件，應(yīng)按不出現(xiàn)裂縫控制進(jìn)行抗裂度驗(yàn)算。此時(shí)，構(gòu)件的抗裂性能主要由混凝土抗拉強(qiáng)度和構(gòu)件受拉截面大小決定。對(duì)受彎或大偏心受拉〔壓〕構(gòu)件，應(yīng)按限制裂縫寬度控制，在水池設(shè)計(jì)中以此類工況最多。標(biāo)準(zhǔn)[2,3]推薦的裂縫寬度驗(yàn)算公式如下：ωmax=1.8ψ(σsq/Es)(1.5c+0.11d/ρte)(1+α1)νψ=1.1－0.65ftk/(ρteσsqα2)式中ωmax——最大裂縫寬度(mm)；ψ——裂縫間受拉鋼筋不均勻系數(shù)(0.4~1.0)；σsq——縱向受拉鋼筋應(yīng)力(N/mm2)；Es——鋼筋彈性模量(N/mm2)；c——混凝土保護(hù)層厚度(mm)；d——縱向受拉鋼筋直徑(mm)；ρte——按有效受拉混凝土截面面積計(jì)算的縱向受拉鋼筋配筋率；ν——縱向受拉鋼筋外表系數(shù)；α1、α2——按受彎或大偏心受拉〔壓〕情況所采用的系數(shù)；ftk——混凝土軸向抗拉強(qiáng)標(biāo)準(zhǔn)值(N/mm2)。設(shè)計(jì)時(shí)一般先根據(jù)強(qiáng)度計(jì)算結(jié)果初步確定配筋，然后進(jìn)行裂縫寬度驗(yàn)算。在水池結(jié)構(gòu)中，根據(jù)水池的盛水性質(zhì)〔清、污水〕及其使用功能，最大裂縫寬度一般應(yīng)控制在0.2mm或0.25mm。運(yùn)用上述公式進(jìn)行驗(yàn)算時(shí)，可歸納出一些在相同配筋率下有利于裂縫控制的因素。例如，采用直徑較細(xì)的鋼筋，或較高抗拉強(qiáng)度的混凝土等。下面，根據(jù)分析裂縫成因來(lái)探討如何在設(shè)計(jì)中采取恰當(dāng)?shù)拇胧┮钥刂屏芽p的發(fā)生和開展。3．1荷載作用裂縫的控制荷載作用裂縫的控制，就是要求在設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)池體各部位可能產(chǎn)生最大拉應(yīng)力的截面進(jìn)行計(jì)算分析，使之滿足裂縫控制的要求。要防止此類裂縫，首先應(yīng)在水池結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的根底資料的收集使用中做到完整、準(zhǔn)確。這是因?yàn)椋旱叵滤缓屯翆忧闆r的不同，會(huì)使埋地式水池的設(shè)計(jì)水土壓力產(chǎn)生很大變化；根底持力層的不同可能直接影響根底結(jié)構(gòu)形式和池體沉降變形情況；水池在試水、調(diào)試、運(yùn)行、檢修等各種狀態(tài)下的荷載作用，那么關(guān)系到內(nèi)力計(jì)算的準(zhǔn)確性；氣象資料及池內(nèi)水溫情況，決定了溫〔濕〕度應(yīng)力計(jì)算的可靠性。在掌握了全面可靠的荷載作用根底資料后，就需要對(duì)池體結(jié)構(gòu)建立正確的計(jì)算模型和選擇合理的荷載組合，以確保其內(nèi)力及變形的計(jì)算值與水池的實(shí)際工作情況一致。一般而言，此設(shè)計(jì)階段的主要問(wèn)題如下：〔1〕根底梁、板計(jì)算時(shí)采用的地基假定是否合理。目前計(jì)算水池地基反力的三種假定[4]〔地基反力直線分布假定、文克爾假定、半無(wú)限彈性體假定〕的計(jì)算結(jié)果出入較大，所以應(yīng)根據(jù)各假定的適用條件，采用與實(shí)際情況最為接近的理論進(jìn)行計(jì)算?！?〕支座假定是否合理。池體頂板、壁板、底板連接部位的支承條件決定了各構(gòu)件的支座假定，采用合理的支座假定才能據(jù)此計(jì)算出正確的內(nèi)力分布。〔3〕荷載最不利組合是否選擇正確。一般比擬容易疏漏的是施工、試水、檢修階段的荷載組合?！?〕極端溫〔濕〕差出現(xiàn)的部位及取值是否有誤等。具體設(shè)計(jì)時(shí)，一般應(yīng)首先根據(jù)結(jié)構(gòu)方案進(jìn)行初步的荷載和內(nèi)力計(jì)算。通過(guò)對(duì)計(jì)算結(jié)果的分析來(lái)進(jìn)一步調(diào)整結(jié)構(gòu)受力體系，盡量使池體結(jié)構(gòu)的各部位都能做到結(jié)構(gòu)合理、受力明確、經(jīng)濟(jì)可靠。然后對(duì)整體結(jié)構(gòu)所有結(jié)構(gòu)件進(jìn)行詳細(xì)的力學(xué)計(jì)算，得到在各個(gè)起控制作用的工況下各控制斷面的內(nèi)力設(shè)計(jì)控制值。在接下來(lái)的截面配筋設(shè)計(jì)中，應(yīng)區(qū)分各構(gòu)件是否需進(jìn)行裂縫控制設(shè)計(jì)，假設(shè)需進(jìn)行裂縫控制設(shè)計(jì)，那么應(yīng)根據(jù)其受力性質(zhì)分別進(jìn)行抗裂度驗(yàn)算或裂縫開展寬度驗(yàn)算。通過(guò)調(diào)整配筋率、鋼筋規(guī)格、混凝土標(biāo)號(hào)或構(gòu)件截面尺寸，來(lái)到達(dá)裂縫控制。另外，在設(shè)計(jì)中應(yīng)包含溫〔濕〕差應(yīng)力的內(nèi)容[3]。壁面溫〔濕〕差應(yīng)力的計(jì)算較為簡(jiǎn)單，應(yīng)在內(nèi)力計(jì)算時(shí)將其參加可變荷載作用組合。中面季節(jié)溫差應(yīng)力一般通過(guò)設(shè)伸縮縫等構(gòu)造措施解決，在滿足構(gòu)造要求后不參加荷載組合。在做到計(jì)算的全面、合理和準(zhǔn)確后，還要注意一些次要構(gòu)件對(duì)內(nèi)力分配的影響。如水池中常用的一些隔墻、導(dǎo)流墻，當(dāng)采用砌體墻時(shí)，一般可作為荷載作用于池體結(jié)構(gòu)上。而一旦采用現(xiàn)澆混凝土壁板時(shí)，那么應(yīng)考慮其對(duì)池體結(jié)構(gòu)的支點(diǎn)作用，因?yàn)檫@會(huì)改變主體結(jié)構(gòu)內(nèi)力的分配和傳遞。還有，池體變形縫的設(shè)置位置和類型的不同往往會(huì)改變變形縫周邊構(gòu)件的受力情況。因此，在設(shè)計(jì)和工程實(shí)施過(guò)程中，對(duì)一些看似次要部位的調(diào)整，一定要考慮到對(duì)主體結(jié)構(gòu)的影響，以免因此產(chǎn)生破壞性裂縫。3．2混凝土收縮和溫濕差造成裂縫的控制此類裂縫的控制首先應(yīng)根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，嚴(yán)格掌握混凝土配比及其用料的品種規(guī)格和級(jí)配，同時(shí)對(duì)混凝土灌筑和養(yǎng)護(hù)提出設(shè)計(jì)要求。另外，對(duì)大型水池可采取設(shè)伸縮縫、摻添加劑和設(shè)加強(qiáng)帶、后澆帶等措施。下面討論大型水池的裂縫控制。根據(jù)現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)[2，3]要求，現(xiàn)澆鋼筋混凝土水池在基底為土基時(shí)，應(yīng)每隔20m(地面式)或30m〔地下式或有保溫措施〕設(shè)一道伸縮縫，當(dāng)為巖基時(shí)減為15m和20m，當(dāng)為裝配整體式時(shí)可加長(zhǎng)5~10m。按此構(gòu)造，一般能解除中面季節(jié)溫差產(chǎn)生的溫度應(yīng)力并消減混凝土收縮的影響。伸縮縫的設(shè)置將水池結(jié)構(gòu)完全切斷，然而在具體設(shè)計(jì)中，有時(shí)會(huì)由于池形及池內(nèi)分隔復(fù)雜而難以做到，從而采用完全或不完全收縮縫來(lái)替代。這樣做實(shí)現(xiàn)了伸縮縫的局部功能，在實(shí)際應(yīng)用中一般也是有效的，但對(duì)于混凝土在溫度作用下的伸展問(wèn)題并未解決，而這有可能造成混凝土局部壓碎的現(xiàn)象。因此，采用收縮縫除了在構(gòu)造上應(yīng)將外表開槽嵌填密封膠外，更重要的是設(shè)縫位置應(yīng)盡量避開構(gòu)件的主要受壓區(qū)和應(yīng)力集中區(qū)。由于變形縫的設(shè)置需要采取嚴(yán)密的構(gòu)造措施來(lái)保證，對(duì)節(jié)點(diǎn)處理、施工及材料等都有相當(dāng)高的要求，其中任何一個(gè)環(huán)節(jié)的問(wèn)題，都會(huì)造成較嚴(yán)重的后果。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，當(dāng)有經(jīng)驗(yàn)時(shí)，可在混凝土中施加可靠的外加劑或設(shè)后澆帶，減少其收縮變形，從而放寬伸縮縫的最大間距限制。在一些大型水池的設(shè)計(jì)中，已開始越來(lái)越多地采用摻加添加劑、增設(shè)加強(qiáng)帶、后澆帶的方法，以減少或取消伸縮縫。摻加添加劑主要是為了增強(qiáng)混凝土的均勻密實(shí)性能并消減混凝土自身結(jié)硬過(guò)程中的收縮變形。當(dāng)混凝土的均勻密實(shí)性提高后，一旦混凝土因受力變形而開裂時(shí)，出現(xiàn)的裂縫較為細(xì)密，由此起到控制裂縫寬度的目的。目前被普遍采用的添加劑主要有兩類：第一類是以膨脹劑和防水劑為主要成份的抗裂防水劑,它通過(guò)使混凝土膨脹，從而在鋼筋內(nèi)產(chǎn)生一定的預(yù)壓應(yīng)力，當(dāng)混凝土收縮時(shí)起到補(bǔ)償作用，同時(shí)其產(chǎn)生的晶體堵塞和切斷毛細(xì)通道使混凝土密實(shí)。第二類是在混凝土中添加高強(qiáng)合成纖維，制成纖維混凝土，使混凝土的收縮能量被分散至大量高強(qiáng)釬維上，增強(qiáng)了混凝土的韌性，抑制了裂縫的發(fā)生和開展。由于市場(chǎng)上各品牌型號(hào)的添加劑的性能和實(shí)際效果各不相同，同時(shí)標(biāo)準(zhǔn)中也明確了應(yīng)以可靠經(jīng)驗(yàn)作為采用依據(jù)，所以設(shè)計(jì)中應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)方提供的產(chǎn)品參數(shù)及使用方法，結(jié)合已有工程應(yīng)用實(shí)例，針對(duì)具體工程協(xié)同生產(chǎn)方通過(guò)試配檢測(cè)來(lái)確定采用型號(hào)、用量和做法。采用添加劑后，伸縮縫的設(shè)置間距可有效加大，但并不是可以無(wú)限增大。在超過(guò)現(xiàn)有添加劑產(chǎn)品的能力范圍后，如果要求進(jìn)一步加大伸縮縫間距或者不設(shè)縫，設(shè)計(jì)就應(yīng)結(jié)合其他措施的采用以考慮其可能性?？沽逊浪畡╊愄砑觿┮话阌迷诩訌?qiáng)帶處。如前所述，在混凝土收縮和溫度應(yīng)力最大處增設(shè)加強(qiáng)帶來(lái)對(duì)超長(zhǎng)池體進(jìn)行分割。在加強(qiáng)帶處，一般用通過(guò)增加混凝土強(qiáng)度和抗裂防水劑類添加劑的摻量，同時(shí)在加強(qiáng)帶內(nèi)增配溫度鋼筋，來(lái)提高此處混凝土的膨脹率和抗拉強(qiáng)度，消除混凝土內(nèi)累積的拉應(yīng)力。高強(qiáng)合成纖維類添加劑的使用應(yīng)滿足《纖維混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》〔CECS38-2004〕的要求，其效果主要取決于纖維的強(qiáng)度、抗老化性、拌和時(shí)的分散性及其與混凝土的粘合性，其中纖維本身的高彈性模量和高強(qiáng)度最為關(guān)鍵。纖維混凝土在水池結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用還相對(duì)較少，作為當(dāng)水池長(zhǎng)度超過(guò)可靠經(jīng)驗(yàn)范圍后，可參照抗裂防水劑類添加劑的做法，在加強(qiáng)帶處通過(guò)高強(qiáng)合成纖維類添加劑的使用形成強(qiáng)度和性能更高的鋼纖維混凝土。很多水池在設(shè)計(jì)中采用了后澆帶，標(biāo)準(zhǔn)也允許在設(shè)置后澆帶后加大伸縮縫最大間距。實(shí)際上，純粹從后澆帶的意義上理解，其作用是相當(dāng)有限的，因?yàn)楹鬂矌е荒芙鉀Q混凝土初期收縮的應(yīng)力和變形問(wèn)題，而無(wú)法解決混凝土后期收縮應(yīng)力和中面季節(jié)溫差產(chǎn)生的溫度應(yīng)力。但是,后澆帶兩側(cè)為貫穿池體的施工縫，且其中設(shè)有止水帶，實(shí)際上也可看作是設(shè)了兩條構(gòu)造不完整的不完全收縮縫。因此，即使經(jīng)驗(yàn)證明后澆帶能取代伸縮縫，也不說(shuō)明是因?yàn)楹鬂矌鸬淖饔茫且蚝鬂矌У脑O(shè)置而形成了收縮縫。后澆帶更適用于替代沉降縫，對(duì)于伸縮縫或引發(fā)縫〔完全或不完全收縮縫〕，設(shè)計(jì)可直接設(shè)一條縫即可，不必設(shè)成兩條。3．3材料質(zhì)量和構(gòu)造不良造成裂縫的控制在《給水排水工程鋼筋混凝土水池結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)程》[3]中，對(duì)水池結(jié)構(gòu)的材料作了相應(yīng)的規(guī)定，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意遵守并針對(duì)具體工程提出更為明確和嚴(yán)格的要求。首先，澆筑混凝土不應(yīng)使用過(guò)期水泥或由于受潮而結(jié)塊的水泥，否那么將由于水化不完全而降低混凝土的抗?jié)B性和強(qiáng)度。其次，水灰比越大那么混凝土中多余水分蒸發(fā)后形成的毛細(xì)孔也就越多，這些孔隙是造成混凝土開裂的主要原因。砂石粒徑不均勻、級(jí)配不良、粗骨料粒徑過(guò)大且含量過(guò)高、含泥量過(guò)高，都會(huì)降低混凝土的和易性和密實(shí)度，易使裂縫產(chǎn)生和開展。另外，水池混凝土中采用的外加劑也應(yīng)滿足一定的要求，以免影響混凝土的抗裂性。在保證材料質(zhì)量的同時(shí)，池體各部位的構(gòu)造是否合理可靠，同樣對(duì)控制裂縫至關(guān)重要。設(shè)計(jì)時(shí),首先要通過(guò)合理的構(gòu)造措施來(lái)保證水池實(shí)際受力狀態(tài)與整體計(jì)算模型的一致性，然后針對(duì)各個(gè)構(gòu)件、節(jié)點(diǎn)，都應(yīng)按其在結(jié)構(gòu)體系中的作用，分別采用相應(yīng)的構(gòu)造做法。合理、細(xì)致的細(xì)部構(gòu)造設(shè)計(jì)，能起到控制裂縫的作用。對(duì)于影響到整個(gè)結(jié)構(gòu)體系的問(wèn)題，一定要從確定結(jié)構(gòu)方案起，就考慮好相應(yīng)的構(gòu)造措施。理想的計(jì)算模型必須有可靠且可行的構(gòu)造措施來(lái)保證，而當(dāng)難以實(shí)施相應(yīng)的構(gòu)造措施時(shí)，應(yīng)調(diào)整計(jì)算模型使之符合實(shí)際受力情況。諸如應(yīng)對(duì)以下問(wèn)題：水池底板計(jì)算時(shí)采用何種地基反力假定，是否采用構(gòu)造式底板；是采用擋墻式壁板還是整體式壁板；大型水池變形縫的設(shè)置與否及其位置和類型等等，都應(yīng)針對(duì)性地采用適宜的計(jì)算模型。4工程實(shí)例中的裂縫分析和處理下面針對(duì)一些具體工程中出現(xiàn)的池體裂縫，通過(guò)分析其成因及其補(bǔ)救措施，來(lái)進(jìn)一步說(shuō)明水池設(shè)計(jì)中的裂縫控制要點(diǎn)。第一個(gè)工程實(shí)例主要用于說(shuō)明在水池設(shè)計(jì)中一定要抓住結(jié)構(gòu)受力體系的關(guān)鍵點(diǎn)，并應(yīng)相應(yīng)采取可靠措施，如果有所疏漏，就會(huì)造成裂縫事故。例1：某凈化水廠工程的一座大型調(diào)節(jié)池，平面尺寸為115m×25m，池壁高6.5m，埋深1.5m。在距池右側(cè)外壁近20m處有一道隔墻。結(jié)構(gòu)采用帶扶壁的擋水墻壁板，扶壁間距3.1~3.5m，扶壁下設(shè)高1m地梁；底板為構(gòu)造式底板，沿長(zhǎng)度方向設(shè)有三道伸縮縫，在擋水墻壁板及其下根底板的對(duì)應(yīng)位置做有后澆帶；擋水墻根底板與構(gòu)造底板間采用伸縮縫形式的別離式構(gòu)造。其結(jié)構(gòu)平面布置見圖1所示。圖1調(diào)節(jié)池結(jié)構(gòu)平面布置示意圖水池建成后，在試水初始階段即發(fā)現(xiàn)池體的長(zhǎng)向〔96m〕壁板開始發(fā)生水平位移，隨著水位的上升，變形量逐漸增大，并且在長(zhǎng)向壁板的中間出現(xiàn)垂直裂縫，但未發(fā)現(xiàn)有壁板滲水現(xiàn)象。由于此時(shí)水池已滿水，為了查明最終變形情況，決定保持在滿水狀態(tài)下繼續(xù)觀測(cè)。經(jīng)數(shù)周觀測(cè)，長(zhǎng)向壁板根本上未發(fā)生進(jìn)一步的變形，但此時(shí)最大變形量達(dá)50mm左右。本例水池結(jié)構(gòu)中，設(shè)計(jì)采用的池壁擋墻與構(gòu)造底板間結(jié)構(gòu)完全別離，沒有拉結(jié)，同時(shí)由于試水階段時(shí)池外無(wú)回填土，因此水對(duì)池壁擋墻的側(cè)向力完全靠基底摩阻力承受。在設(shè)計(jì)中雖然已對(duì)基底滑移進(jìn)行了驗(yàn)算，但由于摩擦系數(shù)的取值受原始資料和施工等各方面的影響，造成驗(yàn)算值與實(shí)際情況不一致，因而發(fā)生了擋墻滑移。本設(shè)計(jì)在擋水墻壁板及其根底上采用了后澆帶取代伸縮縫，使墻體結(jié)構(gòu)貫穿，從而當(dāng)滑移變形至一定程度后，由于結(jié)構(gòu)水平框架作用的約束作用使其穩(wěn)定下來(lái)。在明確事故原因后，采取的補(bǔ)救措施如下：排空水池后首先檢查底板伸縮縫內(nèi)止水帶有無(wú)破裂；經(jīng)確認(rèn)其完好后，將變形明顯的伸縮縫的上部嵌縫材料去除后重填，并在其中加嵌一條遇水膨脹橡膠條，以加強(qiáng)止水能力；然后對(duì)所有裂縫進(jìn)行清查并采用環(huán)氧樹脂灌漿料進(jìn)行化學(xué)灌漿修補(bǔ)；最后在基坑回填過(guò)程中將池周回填土分層夯實(shí)，消除了擋墻結(jié)構(gòu)再次滑移的隱患。本例水池事故主要是由于設(shè)計(jì)時(shí)的根底資料取值不準(zhǔn)及結(jié)構(gòu)構(gòu)造不夠完善造成。如果能考慮到擋墻基底的摩阻力取值存在著較大的不可靠因素，設(shè)計(jì)時(shí)采取將底板伸縮縫改為不完全收縮縫，并擴(kuò)大擋墻下根底外挑面積，或設(shè)增阻墊層或齒槽等方法，均可防止過(guò)大變形及裂縫的產(chǎn)生。下面的工程實(shí)例表達(dá)了根底資料是否準(zhǔn)確的重要性。例2：某水處理工程的一座圓形集水池。內(nèi)徑為10m，高6m，埋深1m，采用一般的圓筒形池體結(jié)構(gòu)。建成運(yùn)行一段時(shí)間后發(fā)現(xiàn)池體產(chǎn)生裂縫，并逐漸有滲漏現(xiàn)象。裂縫主要位于池體中上部，為垂直裂縫。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，發(fā)現(xiàn)裂縫是由于溫度應(yīng)力過(guò)大所致。這座集水池用于企業(yè)生產(chǎn)廢水的收集，設(shè)計(jì)時(shí)考慮的各股水聚集后的水溫應(yīng)在二十多度，但實(shí)際使用時(shí)的水溫到達(dá)了四十多度。當(dāng)冬季壁面溫差出現(xiàn)極端值時(shí)，溫度應(yīng)力超過(guò)了結(jié)構(gòu)所能承受的強(qiáng)度，由此產(chǎn)生了破壞性裂縫。采取的補(bǔ)救措施除了對(duì)裂縫進(jìn)行灌漿修補(bǔ)外，還自上而下在距池頂0.5m、2m、4m處，沿圓周在外壁環(huán)形貼三道碳纖維布對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了加固。本例的水溫資料不準(zhǔn)是造成裂縫事故的主要原因。因此可以說(shuō)，前期工藝流程及試驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的裂縫控制相當(dāng)關(guān)鍵。由于圓形水池的受力性能較好，所以配筋率一般不大，但如果發(fā)生類似本例這樣的情況，造成了較大的內(nèi)力偏差，就很容易產(chǎn)生破壞性裂縫。最后再舉一個(gè)工程實(shí)例，以說(shuō)明在運(yùn)用較新的或不常時(shí)用結(jié)構(gòu)形式或施工工藝時(shí)，一定要全面細(xì)致地對(duì)設(shè)計(jì)、施工中各個(gè)環(huán)節(jié)把關(guān)，才能防止裂縫事故的產(chǎn)生。例3：某污水廠一座氧化溝，平面尺寸為80m×50m，池壁高4.7m，埋深3m。池體不設(shè)伸縮縫，設(shè)計(jì)采用后張法預(yù)應(yīng)力技