超长水池结构设计问题与实例分析

超长水池结构设计问题与实例分析
【摘要】水池无缝结构设计需要能够达到抗裂及防腐蚀的效果，设计上要提出控制指标，生产工艺的布置具有最大灵活性，膨胀剂的使用要满足国家规范的有关规定，加强对施工现场的技术指导，为各专业节约投资，减少水池结构总造价。

文章将详细分析水池无缝结构设计的具体过程。

【关键词】无缝设计；结构设计；抗裂；防腐蚀
引言
水池不超长一般不会开裂，超长而不设缝则容易开裂。

如不设缝，通常设置混凝土后浇带、使用补偿收缩混凝土，长度过大时增设加强带、使用预应力技术。

对超长池体，如不设温度缝，而设置1～2m宽后浇带，在所设后浇带两侧混凝土浇筑完毕后，2个月左右再进行浇注，整个水池连成整体。

这种措施，可解决施工阶段产生的拉应力，不能解决季节负温差所产生拉应力问题，长期使用仍可能开裂。

在混凝土内掺加膨胀剂，利用膨胀剂在混凝土中产生膨胀应力，补偿浇筑、凝固过程中产生的水化热和干缩等效温差拉应力，实现混凝土成型时不出现干缩裂缝。

当长度超限较大时，除在混凝土内掺加膨胀剂外，还要每30～40m设置一道膨胀加强带。

而膨胀剂产生的膨胀应力是有限的，加强带与后浇带一样，只能解决施工阶段产生的拉应力，不能很好解决长期使用阶段因季节负温差所产生的温度拉应力。

因此，在不少工程中，靠掺外加剂，仍未能较好解决
超长的水池出现竖向裂缝问题。

长期以来，人们未对产生水池裂缝的不同时期的温差因素区别开来，水化热等效温差、干缩等效温差及季节温差，均由预应力筋承受，导致配筋过多造成浪费。

同时，由于混凝土从浇筑至张拉阶段，仍需要一段时间，此阶段仍会发生干缩裂缝。

1、无缝结构设计
裂缝产生的原因实质是混凝土受到的拉应力超过了抗拉强度。

因此，降低混凝土拉应力是防止产生裂缝的有效途径。

施工阶段和长期使用阶段产生拉应力的原因是不同的。

施工阶段产生的拉应力为水化热和干缩等效温差拉应力，而长期使用阶段产生的拉应力为季节温差所产生的温度拉应力。

采用补偿收缩混凝土，该混凝土是掺加3%～10%含有氧化钙或硫铝酸钙的膨胀剂，经水化反应生成膨胀性结晶物质——水化硫铝酸钙（钙矾石）和氢氧化钙，在混凝土内形成自压应力。

通过计算确定补偿收缩混凝土限制膨胀率（控制在0.02%～0.05%），在混凝土中建立0.2～0.7mpa的膨胀自压应力，以彻底抵消混凝土浇筑、凝固过程中的水化热等效温差应力、干缩等效温差拉应力，确保混凝土在浇筑和凝固过程中不出现拉应力，实现混凝土浇筑成型时不出现干缩裂缝。

此阶段措施机理完全同传统补偿收缩混凝土方法，但需抵消的是凝固过程中的水化热等效温差应力和干缩等效温差应力，而不需要抵消长期使用的环境温差应力，限制膨胀率仅为传统补偿收缩混凝土方法的35%～50%，所掺膨胀剂量仅为传统补偿收缩
混凝土方法的50%左右。

当混凝土强度达到70%～75%时，使用抗拉强度标准值为1860mpa 的钢绞线作为预应力筋，对池体施加预压应力，用以抵抗长期使用阶段的环境温差应力，避免出现结构裂缝。

由于预应力筋所负担的仅为季节温差所产生的温度应力，预应力筋减少35%～50%。

与现有设计措施比较，即更好地发挥了补偿收缩混凝土和预应力筋的作用，又能降低工程建设费用。

2、工程实例
2.3 经济比较
算例中采用本文提出的方法，池壁配筋φs2×15.2@400，采用传统的预应力设计方法池壁配筋φs2×15.2@225，节省预应力筋（1234-700）/1234=43.3%，仅池壁就节省预应力筋：7850×6×60×5×（1234-700）×10-6= 7.6t，增加混凝土膨胀剂6×0.35×60×5×340 ×0.08=17.1t
节省工程费用：7.6×2-17.1×0.08=13.8万。

这仅是池壁节省的费用，底板和顶板均采用该法设计将非常可观。

同时使混凝土浇筑过程中避免出现裂缝。

3、结语
本文提出的钢筋混凝土水池无缝结构设计方法，施工阶段采用补偿收缩混凝土，解决水化热等效温差、干缩等效温差应力，实现混凝土浇筑成型时不出现干缩裂缝。

由于预压应力筋仅为抵抗环境温差应力所需，较传统预应力法所用预应力筋减少35%～50%。

对产生
水池裂缝的不同时期温差因素采用不同设计方案，发挥膨胀剂和预应力筋各自优势，实现水池一次浇筑成型且不开裂，使混凝土水池的整体性、抗震性、抗渗裂性和耐久性得到提高，两个措施分别解决施工阶段干缩裂缝和长期使用阶段的结构，与现有设计措施比较，既能更好地解决超长水池各阶段的无缝问题，又能降低工程建设费用。

参考文献：
[1]cecs138：2002，给水排水工程钢筋混凝土水池结构设计规程[s].
[2]sh/t3132-2002，石油化工钢筋混凝土水池设计规范[s].
[3]gb50069-2002，给水排水工程构筑物结构设计规范[s].
[4]jgj/t178-2009，补偿收缩混凝土应用技术规程[s].
[5]jgj92-2004无粘结预应力混凝土结构技术规程[s].
[6]王铁梦.工程结构裂缝控制[m].北京：中国建筑工业出版社.
[7]gb50496-2009大体积砼施工规范[s].。