建筑设计论文:浅谈北流城区给水工程水池的施工以及裂缝的控制

　　近年来，国内建筑工程中混凝土工程的体积量日渐增大，尤以基础地下室和大型水池为甚，因而在基础大体积混凝土施工和水池内外墙混凝土施工中，如何采用正确而合理的施工方法来保证大体积混凝土的施工质量，有效防止和控制混凝土变形裂缝的出现和发展，显得非常重要。本文结合北流城区给水工程实例，介绍了在施工中通过控制配合比、浇筑、养护等一系列措施来预防大体积水池混凝土和墙板混凝土出现变形裂缝。

　　一、混凝土裂缝产生的原因分析

　　(一)基础大体积混凝土裂缝产生的原因

　　温度裂缝多发生在大体积混凝土表面的混凝土结构中。混凝土浇筑后，在硬化过程中，水泥水化产生大量的水化热，(当水泥用量在350-550kg/m3，每立方米混凝土将释放出17500～27500kJ的热量，从而使混凝土内部温度升达70℃左右甚至更高)。由于混凝土的体积较大，大量的水化热聚积在混凝土内部而不易散发，导致内部温度急剧上升，而混凝土表面散热较快，这样就形成内外的较大温差，较大的温差造成内部与外部热胀冷缩的程度不同，使混凝土表面产生一定的拉应力(实践证明当混凝土本身温差达到25℃～26℃时，混凝土内便会产生大致在10Mpa左右的拉应力)。当拉应力超过混凝土的抗拉强度极限时，混凝土表面就会产生裂缝;此种裂缝一般产生在混凝土浇筑后的第3天(升温阶段)。

　　混凝土降温阶段，由于逐渐降温而产生收缩，再加上混凝土硬化过程中，由于混凝土内部拌合水的水化和蒸发以及胶质体的胶凝等作用，促使混凝土硬化时收缩。这两种收缩由于受到基底或结构本身的约束，也会产生很大的拉应力，直至出现收缩裂缝。

　　(二)水池墙板混凝土裂缝产生的原因

　　水池墙板混凝土裂缝主要是收缩裂缝。混凝土降温产生的收缩和硬化时的收缩，受到结构本身和基坑边壁等的约束，产生较大的拉应力，直至出现收缩裂缝。

　　二、混凝土配合比的选定

　　(一)混凝土配合比

　　根据上述对大体积混凝土产生裂缝的原因，混凝土配合比的选定是至关重要的。经工程实验室反复试配，每立方米混凝土配合比为32.5#矿渣水泥342kg，连续级配碎石(粒径5-30mm)1062kg，中粗砂708kg，掺合料(粉煤灰)39kg，HEA高效防水剂为12.2kg，水185kg，坍落度140—160mm。

　　(二)、原材料的选用

　　1、水泥：选用海螺水泥厂325#矿渣水泥，出厂后贮存7d以上，使用前经复试，合格后方能使用。严禁使用安定性不合格的水泥;

　　2、砂、石料：采用细度模数大于2.4的中砂，5～30mm碎石，级配良好。石子的含泥量控制在1%以内，砂的含泥量控制在1%以内。

　　3、掺合料：在混凝土中掺用的粉煤灰不仅能够节约水泥，降低水化热，增加混凝土和易性，而且能够大幅度提高混凝土后期强度。

　　4、外加剂：HEA高效防水剂会使混凝土产生适度膨胀在钢筋部位的约束下产生0.2-0.8Mpa的预应力，能有效的补偿混凝土的干缩和冷缩，同时由于HEA水化形成的大量钙矾石晶体，具有填充细孔缝作用，使混凝土中孔径下降，总空隙减少，大大改善了混凝土中孔结构的分布，使混凝土更加密实，显著提高混凝土的抗掺抗裂性能及耐久性和抵抗周围环境介质侵蚀的能力，防止钢筋锈蚀。

　　三、混凝土施工

　　(一)基础底板大体积混凝土施工

　　1、本工程水池底板基础，分别厚1000～1500mm，平面形状为矩形，长56.4m×宽21.9m，基础混凝土强度等级C30，抗渗等级P6，基础底板混凝土约1800m3。

　　由于水池混凝土工程量大，基坑较深，为确保基础结构的整体性的安全性，考虑施工搭接和雨季施工的困难，内设一条宽1000mm后浇带，基础底板以后浇带为界分成A、B两段施工：A段为后浇带以北的部分，混凝土量800m3;B段为后浇带以南的部分，混凝土量1000m3。每段水平向不留施工缝，一次性浇筑;竖向在墙板以上500mm处设施工缝。

　　2、混凝土制备和浇灌机械的选择

　　采用现场机械搅拌，现场设置了3台0.5m3强制式搅拌机，配有自动计量系统。按照每段浇灌约1000m3，每段浇灌时间24小时来计算，则每小时计划浇灌混凝土数量为41.6m3/h。经计算，根据现场实际情况选用两台HBT-80C地泵，可以保证连续浇灌。

　　3、混凝土的浇灌

　　对于混凝土浇灌线路的布置，首先必须保证能够覆盖所有的工作面，不能留死角;另外，就是要保证相邻的线路交圈;同时，还要选择最短的浇灌路线;考虑到南北向为最长边，尺寸为56.4m，因此在垂直于短边方向平行布置2道布料管，平行连接地泵，确保混凝土连续不断的浇灌。

　　后浇带将整个水池底板分为两块，由于泵送混凝土的坍落度大，每块底板混凝土采用“平推浇筑法”，能提高泵送效率，保证上下层混凝土浇筑间隔不超过初凝时间。由于底板上面有内外墙板，因此底板部分先浇筑并注意振捣密实，内外墙板在底板部分浇捣后2h再行浇筑，使底板混凝土有一定的沉落时间，底板混凝土浇筑至设计标高后，用长刮尺刮平，消除残余浮浆后用木槎板三次槎压，使其表面密实，混凝土收水后再用铁板反复压光，压闭混凝土表面毛细孔，提高混凝土防水性能和表面观感。

　　(二)水池墙板混凝土施工

　　地下室墙厚600～800mm之间，总延长米约为300m，混凝土C30，抗渗等级P6。与基础施工相同，以后浇带为界，分成A、B两段施工。由于墙体高9米，因此竖向共设2条施工缝，采用钢板止水带止水。为确保墙板混凝土浇筑的整体性、连贯性，加大砼的浇灌强度，缩短砼的浇灌时间，降低冷量的浇灌过程中的损失。我们采用了如下浇灌方式：

　　墙板混凝土浇筑采用了2台混凝土泵车，其中1台汽车泵停放在基坑西侧;另一台置于基坑东侧，也为汽车移动泵，较管摆布。每台泵输出混凝土量为20m3/h左右。墙体混凝土浇筑从后浇带开始，应分层、连续浇筑，每层浇筑厚度控制在300mm左右。砼浇筑时，下落的自由高度不超过2m。根据当时的气温和混凝土的初凝时间，每浇筑一段长度，及时调整泵送管，循序循环推进，以避免出现施工冷缝。

　　为避免墙板混凝土收缩裂缝(一般以竖向裂缝的方式出现)的产生，本设计要求在墙板外侧设水平温度钢筋，间距不大于150mm，钢筋间距过大，易引起钢筋之间的砼开裂;且严格控制混凝土的保护层厚度严禁超厚。

　　四、后浇带的处理

　　该工程底板和墙板由于平面尺寸较大，为了减少每次浇筑长度上的蓄热量，防止水化热的聚积，减少温度应力，经与业主方现场技术人员联系，基础底板设置一条后浇带，把底板分为两部分;内外墙和管廊顶板也在后浇带位置处断开，同样留置后浇带。后浇带宽1m;后浇带的封堵要在水池顶板结构施工完毕后40天左右方可进行。后浇带是混凝土结构属防水的薄弱环节，为此加设凹槽和钢板止水带并进行凿毛处理、空压机吹洗外，在新浇混凝土浇筑前，浇筑前应消除水泥、薄膜、松动的石子;后浇带封堵混凝土采用C30、P6混凝土，混凝土中参入适量微膨胀剂，浇筑新混凝土时充分振捣。

　　五、混凝土的测温和养护

　　为防止大体积混凝土内外温差超过限值而产生温度裂缝，在混凝土基础平面内布置测温点，掌握基础内部实际温度变化情况，监视温差波动，以指导养护工作。同时严格控制混凝土入模温度，把混凝土的入模温度控制在15～25℃;施工过程中遇上太阳暴晒时我们及时对碎石洒水降温和在泵管上绑一层湿润的草袋降温。我们在混凝土表面用木搓紧压整平后，立即覆盖一层塑料薄膜，并浇水湿润。

　　由于采用木模，故保持模板的完全湿润可以使得混凝土内部拌合水的水化过程中，保持湿润环境，补充水源。浇水养护基本上采取连续循环的方式，浇水面为墙板的内外侧面。在混凝土达到一定的强度后，松开对销螺栓，使得模板与混凝土界面可以蓄水，带模养护，规定20d后拆模。

　　六、结束语

　　通过对北流市城区给水工程水池底板和池壁混凝土的施工以及抗渗措施的研究、探讨、实施，工程的整体质量取得了显著的效果，此水池经盛水实验检测均无漏，一次性通过验收，达到了较好的水平，减少了因修补带来的工期拖延和人力物力的浪费，并且积累了较丰富和全面的经验。