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摘要:污水厂在处理生活污水和工业污水的指标上,需要不断改进,适应现代环境保护的标准,设计人员在对污水厂水池改造的设计过程中,需要考虑改造的可行性和经济性,选择节能低耗的方案。
关键词:污水厂;混凝土;结构裂缝
1 工程分析
某水厂处理池混凝土竣工投入使用后,池壁出现垂直裂缝,但未发生渗水。根据检测分析,综合处理池东侧外壁全长48m,裂缝间隔1~7m,平均间距4.5m,裂缝宽度0.02~0.5mm,地面以上裂缝高度3.0~7.0 m,综合处理池外壁有多条竖向裂缝,其中含少数斜向裂缝,裂缝间隔1.0~8.0 m,平均間距4.00m~5.00m,裂缝宽度0.10~0.80mm,地面以上裂缝高度3.0~7.0m。上述裂缝共计34条,其中裂缝宽度大于0.20 mm的16条,占裂缝总数的40%。
2 混凝土结构裂缝的原因分析
混凝土是一种脆性材料,由粗细骨料、水泥石以及存留在其中的气体和水组成,在温度和湿度变化的条件下,硬化过程中产生体积变形,各种材质变形系数不一样,相互约束产生变形应力,造成在骨料与水泥石结合面或水泥石本身之间出现的裂缝,这种裂缝分布既不规则,也不连贯,但在外力作用或者温差、干缩等情况下,裂缝会扩展或者相互贯通,成为宽度约为0.02~0.2 mm的裂缝。特点是垂直裂缝较多,水平裂缝很少,裂缝宽度在0.03~0.08mm范围内,裂缝长短不一,多数内外不相贯通,处理困难。
2.1 温度裂缝
温度裂缝多发生在大体积混凝土表面,或温度差异比较大的地区的混凝土结构中,他的走向没有一个大致的规律。综合污水处理池为露天结构,在自然条件下,长期受到温差变化的影响。出现这种情况大多是由于较大的温差导致。特别注意的是混凝土在凝结和硬化的这个时间,水泥和水分子产生一系列的化学反应,并且释放出水化热,使它的内部温度上升,而混凝土表面的散热较快,使得混凝土的表面和内部温差很大,从而产生很大的温度应力。而混凝土的早期抗拉强度和弹性模量都很低,故而形成表混凝土面裂缝,此种混凝土结构裂缝的出现会引起钢筋的锈蚀,混凝土的碳化,降低混凝土的抗冻融、抗疲劳及抗渗能力等。
2.2 收缩裂缝
由于混凝土流动性不足或流动性过大,在硬化前未压实或压实不足或不规则都会产生裂缝。这种裂缝在浇筑施工后的1~4h出现,混凝土在塑性阶段,几乎没有抵抗力,受高温风力的影响,混凝土表面失水过快,产生较大的负压而使混凝土体积急剧收缩,此时,混凝土的强度不能承受其自身的收缩,因此出现裂缝[1-2]。
2.3 腐蚀裂缝
腐蚀裂缝在实际工程中常被忽视。其出现的原因是氯离子的渗入或混凝土的炭化,使混凝土脱离引起深度腐蚀,进而引发其他类型的裂缝,使水池的阻力降低和损坏。对于污水处理池,这种腐蚀性流体的来源可能是待处理的污水,也可能是地下土壤或地下水。根据地质资料显示,该目的地的污水和地下土壤具有很强的腐蚀性,详见表1。在设计期间,污水池结构的耐久性将是一个非常大的考验。
3 混凝土裂缝防治技术及措施
3.1 加强构造措施
设计阶段可通过加强水池构造措施达到控制裂缝的效果。对池壁薄弱位置增配构造钢筋进行局部强化处理,选择合理的保护层厚度;对长度较长的钢筋混凝土水池设置伸缩缝或后浇带,以减小混凝土收缩时所出现的不利温差影响;还可以通过在混凝土中掺加膨胀剂,改善结构使用期间温度变形的适应能力,而实现对水池混凝土温度裂缝的有效控制。
3.2 避免高温季施工
水池施工阶段,根据自然气候条件,合理安排作业时间,避免温差带来的不利因素,浇筑混凝土前应将模板浇水湿透,避免吸收混凝土中水分。根据上年本市的气象资料,6-9月间平均气温20°C~34°C,而11月一2月期间平均气温为7°C~15°C,因此安排在11月至次年2月份施工是合适的,这个时间段施工池壁比高温季节施工将减少气温差13°C~19°C,能有效的减少温差导致的变形,这对于池壁砼施工时满足内表温差≤25°C的温控指标所起到的作用是很大的。尽量选用低热或中热水泥,如矿渣水泥、粉煤灰水泥等,最大限度降低温凝土的入模温度。混凝土浇筑后,应及时保温覆盖,认真养护,防止干风吹袭,烈日曝晒,控制和延长养护期,确保混凝土表面温度缓慢冷却。
3.3 裂缝处理
池壁原设计结构自密封,池壁外部回填粘土压实。裂缝是结构防水的薄弱环节。裂缝宽且内外贯穿使其结构的强度降低,耐久性、完整性降低。应对裂缝进行处理,弥补强度损失,提高耐久性[3-5]。对池壁上大于0.1mm的裂缝,采用压力灌浆处理。灌浆材料可采用水泥砂浆(3 mm以上裂缝)和水泥浆(3 mm以下裂缝)。嵌缝法是裂缝封堵中最常用的一种方法,它通常是沿裂缝凿槽,在槽中嵌填止水材料,以达到封闭裂缝的目的。工艺流程:裂缝部位开槽、清理松动部分,开槽施工见图3,将裂缝处混凝土表面打毛、清刷干净,浇水湿润。灌浆嘴沿裂缝向每隔500mm左右布置,其埋入墙体深度稍>50mm,以“V”字槽嵌缝不堵塞孔口为宜。灌浆嘴的嵌塞工作先使嘴子与墙体固结,再进行封闭、填满“V"槽,表面抹光表面。
灌浆压力为0.3~0.5Mpa,自下而上连续灌浆,内外同时进行灌浆施工。每个孔口分两阶段制作,第一阶段使用0.3 MPa的压力填充大空洞和孔腺填满,第二阶段使用0.5MPa的压力来填充空隙,需要连续进行两个阶段,以避免灌浆固化并造成堵塞。当灌浆嘴溢桨时,用木塞堵住,然后灌浆嘴保持0.5MPa的恒压约5分钟。这一点完成后转下一个关节孔进行。同一裂缝的接缝工作必须连续进行。为提高此处结构的整体性和耐久性,待灌浆结束7个工作日后在裂缝处挂网涂刷。裂缝处理完成后,继续对池壁第二施工层和顶盖的钢筋混凝土进行施工、经蓄水试验和池壁结构裂缝观察,除池壁小面积有水痕外,裂继处无渗漏现象,说明裂缝发展已趋稳定,同时也说明裂缝处理方案是可行的。
4 结束语
污水处理厂的水池作为该厂的核心结构,应具有高强度、防水防渗性、以及能够在长期使用中保持耐久的水密性、抗腐性和抗冻性。在污水处理池的结构设计时,需要对所有相关条件因素进行深入研究,因地制宜采取相应的设计方案,以满足大型污水处理厂的用水需求。
参考文献
[1]倪万户.水厂混凝土构筑物裂缝成因及防范[J].建筑,2012(18):84.
[2]孙伟张斌.污水处理厂混凝土裂缝防治技术[J].黑龙江科技信息,2012,(1):272.
[3]吕文良.混凝土裂缝防治技术在工程中的应用[J].混凝土.2011,(10):136-138.
[4]王拉明.水工混凝土裂缝防治技术初探[J].陕西水利. 2010,(02):87-88.
[5]史美东.补偿收缩混凝土的应用技术[M].北京.中国建材工业出版社,2006.
关键词:污水厂;混凝土;结构裂缝
1 工程分析
某水厂处理池混凝土竣工投入使用后,池壁出现垂直裂缝,但未发生渗水。根据检测分析,综合处理池东侧外壁全长48m,裂缝间隔1~7m,平均间距4.5m,裂缝宽度0.02~0.5mm,地面以上裂缝高度3.0~7.0 m,综合处理池外壁有多条竖向裂缝,其中含少数斜向裂缝,裂缝间隔1.0~8.0 m,平均間距4.00m~5.00m,裂缝宽度0.10~0.80mm,地面以上裂缝高度3.0~7.0m。上述裂缝共计34条,其中裂缝宽度大于0.20 mm的16条,占裂缝总数的40%。
2 混凝土结构裂缝的原因分析
混凝土是一种脆性材料,由粗细骨料、水泥石以及存留在其中的气体和水组成,在温度和湿度变化的条件下,硬化过程中产生体积变形,各种材质变形系数不一样,相互约束产生变形应力,造成在骨料与水泥石结合面或水泥石本身之间出现的裂缝,这种裂缝分布既不规则,也不连贯,但在外力作用或者温差、干缩等情况下,裂缝会扩展或者相互贯通,成为宽度约为0.02~0.2 mm的裂缝。特点是垂直裂缝较多,水平裂缝很少,裂缝宽度在0.03~0.08mm范围内,裂缝长短不一,多数内外不相贯通,处理困难。
2.1 温度裂缝
温度裂缝多发生在大体积混凝土表面,或温度差异比较大的地区的混凝土结构中,他的走向没有一个大致的规律。综合污水处理池为露天结构,在自然条件下,长期受到温差变化的影响。出现这种情况大多是由于较大的温差导致。特别注意的是混凝土在凝结和硬化的这个时间,水泥和水分子产生一系列的化学反应,并且释放出水化热,使它的内部温度上升,而混凝土表面的散热较快,使得混凝土的表面和内部温差很大,从而产生很大的温度应力。而混凝土的早期抗拉强度和弹性模量都很低,故而形成表混凝土面裂缝,此种混凝土结构裂缝的出现会引起钢筋的锈蚀,混凝土的碳化,降低混凝土的抗冻融、抗疲劳及抗渗能力等。
2.2 收缩裂缝
由于混凝土流动性不足或流动性过大,在硬化前未压实或压实不足或不规则都会产生裂缝。这种裂缝在浇筑施工后的1~4h出现,混凝土在塑性阶段,几乎没有抵抗力,受高温风力的影响,混凝土表面失水过快,产生较大的负压而使混凝土体积急剧收缩,此时,混凝土的强度不能承受其自身的收缩,因此出现裂缝[1-2]。
2.3 腐蚀裂缝
腐蚀裂缝在实际工程中常被忽视。其出现的原因是氯离子的渗入或混凝土的炭化,使混凝土脱离引起深度腐蚀,进而引发其他类型的裂缝,使水池的阻力降低和损坏。对于污水处理池,这种腐蚀性流体的来源可能是待处理的污水,也可能是地下土壤或地下水。根据地质资料显示,该目的地的污水和地下土壤具有很强的腐蚀性,详见表1。在设计期间,污水池结构的耐久性将是一个非常大的考验。
3 混凝土裂缝防治技术及措施
3.1 加强构造措施
设计阶段可通过加强水池构造措施达到控制裂缝的效果。对池壁薄弱位置增配构造钢筋进行局部强化处理,选择合理的保护层厚度;对长度较长的钢筋混凝土水池设置伸缩缝或后浇带,以减小混凝土收缩时所出现的不利温差影响;还可以通过在混凝土中掺加膨胀剂,改善结构使用期间温度变形的适应能力,而实现对水池混凝土温度裂缝的有效控制。
3.2 避免高温季施工
水池施工阶段,根据自然气候条件,合理安排作业时间,避免温差带来的不利因素,浇筑混凝土前应将模板浇水湿透,避免吸收混凝土中水分。根据上年本市的气象资料,6-9月间平均气温20°C~34°C,而11月一2月期间平均气温为7°C~15°C,因此安排在11月至次年2月份施工是合适的,这个时间段施工池壁比高温季节施工将减少气温差13°C~19°C,能有效的减少温差导致的变形,这对于池壁砼施工时满足内表温差≤25°C的温控指标所起到的作用是很大的。尽量选用低热或中热水泥,如矿渣水泥、粉煤灰水泥等,最大限度降低温凝土的入模温度。混凝土浇筑后,应及时保温覆盖,认真养护,防止干风吹袭,烈日曝晒,控制和延长养护期,确保混凝土表面温度缓慢冷却。
3.3 裂缝处理
池壁原设计结构自密封,池壁外部回填粘土压实。裂缝是结构防水的薄弱环节。裂缝宽且内外贯穿使其结构的强度降低,耐久性、完整性降低。应对裂缝进行处理,弥补强度损失,提高耐久性[3-5]。对池壁上大于0.1mm的裂缝,采用压力灌浆处理。灌浆材料可采用水泥砂浆(3 mm以上裂缝)和水泥浆(3 mm以下裂缝)。嵌缝法是裂缝封堵中最常用的一种方法,它通常是沿裂缝凿槽,在槽中嵌填止水材料,以达到封闭裂缝的目的。工艺流程:裂缝部位开槽、清理松动部分,开槽施工见图3,将裂缝处混凝土表面打毛、清刷干净,浇水湿润。灌浆嘴沿裂缝向每隔500mm左右布置,其埋入墙体深度稍>50mm,以“V”字槽嵌缝不堵塞孔口为宜。灌浆嘴的嵌塞工作先使嘴子与墙体固结,再进行封闭、填满“V"槽,表面抹光表面。
灌浆压力为0.3~0.5Mpa,自下而上连续灌浆,内外同时进行灌浆施工。每个孔口分两阶段制作,第一阶段使用0.3 MPa的压力填充大空洞和孔腺填满,第二阶段使用0.5MPa的压力来填充空隙,需要连续进行两个阶段,以避免灌浆固化并造成堵塞。当灌浆嘴溢桨时,用木塞堵住,然后灌浆嘴保持0.5MPa的恒压约5分钟。这一点完成后转下一个关节孔进行。同一裂缝的接缝工作必须连续进行。为提高此处结构的整体性和耐久性,待灌浆结束7个工作日后在裂缝处挂网涂刷。裂缝处理完成后,继续对池壁第二施工层和顶盖的钢筋混凝土进行施工、经蓄水试验和池壁结构裂缝观察,除池壁小面积有水痕外,裂继处无渗漏现象,说明裂缝发展已趋稳定,同时也说明裂缝处理方案是可行的。
4 结束语
污水处理厂的水池作为该厂的核心结构,应具有高强度、防水防渗性、以及能够在长期使用中保持耐久的水密性、抗腐性和抗冻性。在污水处理池的结构设计时,需要对所有相关条件因素进行深入研究,因地制宜采取相应的设计方案,以满足大型污水处理厂的用水需求。
参考文献
[1]倪万户.水厂混凝土构筑物裂缝成因及防范[J].建筑,2012(18):84.
[2]孙伟张斌.污水处理厂混凝土裂缝防治技术[J].黑龙江科技信息,2012,(1):272.
[3]吕文良.混凝土裂缝防治技术在工程中的应用[J].混凝土.2011,(10):136-138.
[4]王拉明.水工混凝土裂缝防治技术初探[J].陕西水利. 2010,(02):87-88.
[5]史美东.补偿收缩混凝土的应用技术[M].北京.中国建材工业出版社,2006.