摘要：通过对A2/O生物池池壁裂缝的最大间距的理论计算，联系现场的施工条件，从优化混凝土配合比，原材料的质量控制，混凝土的浇筑，养护，碱含量的控制等方面采取有效措施控制混凝土裂缝的出现。
关键词：混凝土；半地下式结构；池壁；温差；混凝土收缩；碱含量；碱一硅酸反应；裂缝；控制
1 工程概况
我单位承建的柳州市龙泉市污水处理厂设计规模为日处理污水10万吨，有二组污水处理组合池；A2/O生物池为半地下式结构，平面尺寸为58.2m×51.4m，底板厚800mm，10cm厚混凝土垫层下设600mm厚碎石反滤层，池壁高7.8m，厚750mm~500mm，露出地面1.5m，沿池底纵横方向各设有一道变形缝将池体分为四块，纵向长都为29.085m，横向长分别为28.1m和23.25m；混凝土强度等级为C25，抗渗标号为S6，混凝土碱含量不能超过3.0kg/m3，池壁水平钢筋为Φ18@200mm，池底及内外池壁为免抹灰，采用现场搅拌泵送混凝土，模板为木胶合板。
2 理论计算可能出现裂缝的最大间距
在施工前，结合文献[1]提供的计算公式及数据，理论计算池壁由于温度变化，混凝土收缩等多种原因引起的裂缝的最大间距。
按不掺粉煤灰和减水剂计算裂缝的最大间距。
（1）混凝土的水化热温差T1
工程使用普通硅胶盐水泥，C25水泥用量按常规（不掺粉煤灰等）取W=360kg/m3，散热量Q=334×103J/kg，比热C=0.96×103J/kg℃，重度γ=2400kg/m3，散热系数K=0.5
（2）气温差T2
气候温度从高温至低温（冬季平均最低温度）时温差将在混凝土池壁受到外部约束时产生温度应力，根据气象资料在柳州地区的气温温差：T2=19℃
（3）收缩当量温差T3
混凝土标准状态下的最终收缩量，取3.24×10-4
b—经验系数，取0.01
修正系数Mi各值为
M1=1.0，M2=1.13，M3=1.0，M4=1.15，M5=1.00，M6=0.93，M7=0.88，M8=0.6，M9=1.0，M10=1.0，
按6个月的收缩量考虑时，
则当测量温差
(4)池壁混凝土总温差
T=T1+T2+T3=26+19+17=62℃
(5)池壁裂缝的最大间距
E=2.8×104Mpa，α=1.0×10-5，Cx=1.0N/mm2
当施工条件（材质、养护、降温等）为中间状况时，取εp=1.3×10-4
最大裂缝间距：
当施工条件好（材质优选，养护优良，缓慢降温）时，取εp=2×10-4
则：
最大裂缝间距：
当施工条件差（材质不佳，养护不良）时，取εp=0.5×10-4
则：
最大裂缝间距：
由以上理论计算可知，当施工条件差时，最大裂缝间距为12.5m，当施工条件为中间状况时，最大裂缝间距为21.1m，当施工条件好时，最大裂缝间距为27.8m，在以上三种条件下，池壁都将出现裂缝。
3 裂缝控制措施
规范规定浇筑钢筋混凝土矩形水池伸缩缝的最大间距：露天20m，地下式30m；如果地下式水池由于施工条件等因素，外露时间较长，按露天条件考虑。并且根据以上理论计算裂缝最大间距知道当按常规施工方法施工时，虽然该工程伸缩缝间距小于30m池壁仍然会开裂；并且根据施工总体安排，结构施工时间为11月至次年3月，满水试验合格，池外管网安装好后才能回填，由于阀门等设备为进口，5月底才能到货，故回填将在6月底，外露时间将较长。如果不采取一定的裂缝控制措施，不精心施工，将出现裂缝，这是设计不允许的。
3.1 设计构造措施
考虑设计方面采取构造措施，通过与设计及甲方联系：
（1）想把池壁水平筋和间距改为小直径和间距为100～150㎜，但由于整个组合池增加了钢筋量，甲方不同意。
（2）采用补偿收缩混凝土，设计、甲方不同意。
最后只有从施工方面采取一定的措施来控制裂缝的出现，通过把理论计算的结果紧密联系现场的施工条件，综合加以考虑，制定了切实可行的施工方案和施工措施，有效地控制了裂缝的出现。主要措施如下：
3.2 混凝土配合比及材料
3.2.1 配合比设计原则
泵送混凝土属于大流态混凝土，与过去现场拌制的塑性混凝土相比，有坍落度大，砂率大，水泥用量多三个显著特点，因此泵送混凝土出现的裂缝概率也较以往更多；针对上述情况，本工程混凝土配合比设计时选用低水化热及低碱水泥，采用双掺技术，对水灰比严格控制（＜0.5），减少水泥用量，并采用降低入泵时混凝土的坍落度以减少用水量，控制混凝土碱含量不超过3kg/m3的设计原则。
3.2.2 原材料选择
（1）水泥选用柳州地区水泥厂生产的桂柳牌强度等级为32.5的P.0散装水泥，水化热较低，经检测碱含量最大为0.37％，不超过0.6％，属于低碱水泥。
（2）粉煤灰选用柳州电厂生产的Ⅱ级粉煤灰，用粉煤灰代替部份水泥，减少水泥用量，降低了水化热和抑制碱-硅酸反应，含碱量最大值为1.673％。
（3）粗细骨料选用柳州本地碎石和柳江中砂，碎石粒径控制在5～40㎜，含泥量控制在1％以下；中砂细度模数为2.6～3.0，含泥量控制在1.5％以下。
（4）外加剂选用柳州二元化工厂生产的EY-I型缓凝高效减水剂，掺量为水泥用量的2％，测得Na2SO4含量最大值为9％，最大含碱量为5.09％。
3.2.3 配合比确定
经过试验室多次试配，最后确定的最佳配合比如下表1
表1 C25 S6混凝土配合比 kg/m3
水灰比为0.472，坍落度控制在10～12㎝。
3.3 混凝土浇筑及养护
3.3.1 现场准备
现场设一个集中搅拌站，微机计量，选用1台HBT-60型固定式混凝土输送泵。
3.3.2 混凝土浇筑
（1）严格计量，严格按配合比要求控制水灰比和坍落度。
（2）池壁按伸缩缝分段施工，每段池壁分三次浇筑，第一次为底板上来0.5m，第二次为底板上来5.0m，第三次到顶；采用分层连续浇筑，分层厚度不大于500㎜；严格控制振捣的时间及插入深度，防止漏振，混凝土振捣时间为20～30S，在振捣上一层混凝土时，应插入下一层5～10㎝，以消除两层间的接缝，振捣以表面出现浮浆及不再冒气泡，不再明显下沉为宜。
（3）采用二次振捣技术，在下层混凝土初凝前或在上层混凝土浇筑前，对下层混凝土给予再次振捣，以混凝土表面翻浆为好，将增加混凝土的密实度，减少内部微裂和提高混凝土的强度，提高清理抗渗性能。
（4）混凝土的施工缝留凹缝，凿毛清理干净，在第二次浇筑混凝土前，先浇水湿润，铺一层20㎜厚同水灰比的水泥砂浆。
（5）控制混凝土出机温度及浇筑温度。当气温较高时为防止太阳的直接辐射，砂、石堆设置遮阳棚，必要时尚须喷射水雾；混凝土输送管用麻袋包裹并经常用冷水浇湿降温，减少混凝土泵送过程中吸收太阳的辐射热。
3.3.23混凝土养护
A2/O生物池施工期在冬春季节，前期养护以保温为主；池壁模板为18㎜厚木胶合板，保温性能较好，帯模保温、保湿养护5～7d，拆模后，用对拉螺栓固定麻袋覆盖墙面，定人定时洒水养护不少于28d。
3.4 控制混凝土中碱含量
（1）混凝土中碱含量的多少，是影响碱-硅酸反应的重要因素之一，碱含量低于一定值时，碱-硅酸反应便难于发生或反应程度较轻，混凝土不会开裂破坏。限制混凝土碱含量主要是控制原材料碱含量限值和使用量，主要从以下几个方面加以限制。
① 使用低碱水泥（碱含量小于0.6％和减少水泥用量，它是降低混凝土总碱量的关键。本工程使用强度等级为32.5的普通硅酸盐水泥，水泥用量为280kg/m3，最大含碱量为0.37％；
②掺入一定量的粉煤灰等活性掺合料，它能有效控制碱-硅酸反应；粉煤灰掺量为80 kg/m3，最大碱含量为1.673％。
③不使用含NaCI和KCI的海沙、海石或海水。
④不用或少用含碱外加剂：EY-I型高效缓凝减水剂掺量为水泥用量的2％，测得NaSo4含量最大值为9％，最大碱含量为5.09％。
（2）混凝土碱含量的计算
根据CECS53：93《混凝土碱含量限值标准》公式计算，混凝土最大碱含量为1.522kg/m3，小于设计要求的3 kg/m3，表明碱含量的控制在安全限值内，在预防碱-骨料反应上石安全可靠的。
4结语
该工程于3月份结构施工完毕，由于施工条件限制，到9月份还有一部份池壁还外露着；经过了低温和高温季节，经外观检查及满水试验，未发现任何裂缝和渗水现象，很好地控制了裂缝的发生，主体工程被评为优良。这说明，半地下式水池当外露时间较长，伸缩缝最大间距还按30m设置时，只要施工措施得当，组织工程落实，精心施工，完全可以控制裂缝的发生。
参考文献：
[1]王铁梦﹒工程结构裂缝控制﹒北京﹒中国建筑工业出版社1997﹒
[2]CECS53：93，混凝土碱含量限值标准﹒
作者简介：
彭华，男，1965年10月出生，本科学历，副总工程师，高级工程师职称，高级爆破工程技术人员安全作业B证，一级建造师，主要从事建筑及市政工程施工技术管理，爆破工程的设计及施工技术管理。
论文作者:彭华
论文发表刊物:《基层建设》2019年第7期
论文发表时间:2019/6/25
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