污水处理厂水池结构的裂缝控制

污水处理厂水池结构的裂缝控制

发表时间：2018-10-01T15:04:19.153Z 来源：《基层建设》2018年第23期作者：刘达

[导读] 摘要：目前，污水处理厂的建设是我国解决污水问题的重要举措。其已经成为我国城市建设、工业发展和生活净化污水不可缺少的建设。

天津市市政工程设计研究院天津市 300392

摘要：目前，污水处理厂的建设是我国解决污水问题的重要举措。其已经成为我国城市建设、工业发展和生活净化污水不可缺少的建设。所以设计一种安全使用、技术先进、质量可靠以及经济合理的污水处理厂是我国治理环境污染的一项重要任务。我国的生产生活都离不开污水处理厂，在建设污水处理厂的过程中，水池结构的设计是十分重要的，一定要按照注意其建设的结构要点。本文就污水处理厂水池结构的裂缝控制进行了分析和探讨。

关键词：污水处理厂；水池结构；裂缝控制

一、水池结构的设计要点

1、设计要符合相关的规定

水池的各种结构的类别以及形式的数尺都要进行相应的强度检验测算。按照工程的地质条件、荷载条件以及水文地质条件来决定验算结构的稳定性。具体验算内容有以下几种：

1.1结构强度的验算。无论是哪种结构类别和结构形式的水池都必须进行结构强度的演算。设计师在进行结构计算之前，必须参考相应的工程地质勘察资料和当地水文地质报告，针对项目本身的荷载条件进行强度演算及校核验算。特别是对于处于不同岩层结构上的水池，更需要对起地基基础及结构稳定性进一步验算，避免由于地质问题带来的结构问题，造成重复建设及维修困难。

1.2抗裂度或裂缝宽度的验算。如果是采用钢筋混凝土的污水池，需要进行抗裂度或裂缝宽度的验算。如果荷载作用下，构件截面为轴心受拉或小偏心受拉的受力状态时，要进行抗裂度的验算。而荷载作用下构件截面为受弯、大偏心受压或大偏心受拉的受力状态时，则应进行裂缝宽度的验算。

2、荷载和荷载的组合

水池结构的荷载主要包含水压、土压力、地下水压力以及湿度和温度荷载；荷载组合包括水压加自重、水压加自重加冬季温差、水压加自重加湿差以及土压加自重。一般情况下在进行结构验算时会用以下几种荷载组合方式：

2.1基本组合：水压+自重。这是水池结构设计的最基本组合，也是最粗放的设计模式。无论是哪种水池结构都必须达到这一要求。对于一些小型的二次污水处理池及净水池，由于其侧面土压和温度湿度荷载忽略不计，也可以单纯以这一模式进行结构设计。

2.2南方组合：水压+自重+冬季温差。这种荷载组合综合考虑了温差、湿差和水压的共同作用，特别是在北方冬天，这种设计组合往往不能满足需要。

2.3应性组合：水压+自重+湿差。这种荷载组合，充分考虑了温差、湿差和水压的共同作用。但是这种荷载考虑在晨暮温差较大的地区，则容易造成水池表面结构龟裂。

3、截面设计的关键点

设计强度的安全系数。其主要包括水池顶盖设计强度的附加安全系数、池壁设计强度的附加安全系数以及底板设计强度的安全系数；水池截面产生的裂缝；配筋的构造；经济配筋率。

二、污水处理混凝土构件的裂缝类型及原因分析

1、塑性收缩裂缝

混凝土构件在凝结之前，会因水分的流失而收缩。这种收缩多见于大风或温度较高天气，裂缝形式枣核状，中间宽，两侧细且长短不一，且不连通。裂缝长度一般20-30厘米，较长的裂缝可达2-3米，宽度一般1-5毫米。这种裂缝产生的原因为：混凝土构件在凝结之前强度很低，受到外部环境影响，例如较高的温度或大风的影响，表面水分流失严重，造成毛细管中产生较大的负压而使混凝土体积急剧收缩，混凝土此时的强度又难以抵抗这种收缩力，因此会产生开裂。这种裂缝影响的因素有很多，如混凝土的凝结时间、水灰比、大气环境、风速、温、湿度等。

2、化学反应裂缝

化学反应裂缝包含钢筋锈蚀引起的裂缝及碱骨料反应裂缝，是混凝土裂缝产生的常见形式。碱骨料反应裂缝是膨胀性裂缝，在没有约束的情况下出现网状裂缝，当有外部约束的情况下，由于受到限制，膨胀力较大区域会出现于钢筋两侧，会导致顺筋裂缝的产生。另外，二氧化碳溶于水会形成碳酸，可与混凝土材料发生化学反应，形成碳酸钙，即所谓的碳化反应，导致钢筋缺乏保护，碳化还会破坏混凝土内钢筋的氧化膜引起生锈，进而导致钢筋与混凝土的剥离，混凝土构件缺乏整体性，影响混凝土结构的安全性及正常使用。

3、干缩裂缝

这种裂缝多出现于混凝土浇筑完毕一段时间之后，主要是由于混凝土内外水分蒸发不一致所引起的，裂缝形式为网状浅细裂缝或表面性的平行线状，此种裂缝宽度多在0.05-0.2mm之间，严重者超过0.2mm，裂缝没有规律性，其走向纵横交错，这种裂缝在梁，板类构件中多沿短向分布，混凝土构件变截面处也易产生，平面裂缝多延伸到变截面部位或块体边缘，对于大体积的混凝土，此种裂缝在平面部位较为多见，这种收缩裂缝是不可逆的。

4、内外约束产生的裂缝

外约束是指结构物的边界条件，除结构自身之外的约束条件如支座等，支座沉降可产生结构的开裂。内约束是指较大断面的结构，如大体积混凝土，由于其内部非均匀的温度及收缩分布，各质点变形不均匀而产生的相互约束。如大体积的混凝土底板由于受到池壁及自身内部约束，易产生裂缝。

三、混凝土裂缝控制措施

1、设置伸缩缝

混凝土结构的伸（膨胀）缝、缩（收缩）缝合称伸缩缝。伸缩缝是结构缝的一种，目的是为减小由于温差（早期水化热或使用期季节温差）和体积变化（施工期或使用早期的混凝土收缩）等间接作用效应积累的影响，将混凝土结构分割为较小的单元，避免引起较大的约

束应力和开裂。

2、掺加复合型抗裂防水剂

现代水泥强度等级提高、水化热加大、凝固时间缩短，结构的体量越来越大以及为满足混凝土泵送、免振等工艺而造成混凝土组分的变化，近年由此而引起的混凝土体积收缩呈增大趋势，现浇混凝土结构的裂缝问题比较普遍。通过补偿收缩混凝土的自应力补偿混凝土收缩产生的拉应力，可以提高混凝土的抗裂性能，并改善混凝土的变形性能。

3、加强施工阶段的早期控制

施工阶段采取的措施对于早期防裂最为有效，例如，加强浇筑后的养护；采用跳仓法、后浇带、控制缝等施工措施。后浇带是避免施工期收缩裂缝的有效措施，但间隔期及具体做法不确定性很大，难以统一规定时间，由施工、设计根据具体情况确定。应该注意的是：设置后浇带可适当增大伸缩缝间距，但不能代替伸缩缝。控制缝也称引导缝，是采取弱化截面的构造措施，引导混凝土裂缝在规定的位置产生，并预先做好防渗、止水等措施，或采用建筑手法（线脚、饰条等）加以掩饰。

4、采取结构措施

结构在形状曲折、刚度突变，孔洞凹角等部位容易在温差和收缩作用下开裂，在这些部位增加构造配筋可以控制裂缝。此外，施加预应力也可以有效地控制温度变化和收缩的不利影响，减小混凝土开裂的可能性。对于容易受到温度变化和收缩影响的结构部位是指施工期的大体积混凝土（水化热）以及暴露的部位（季节温差）等，在这些部位应分别采取针对性的措施（如施工控温、设置保温层等）以减少温差和收缩的影响。

5、其他措施

第一，加强保温措施，对于长而高的池壁，可以在池壁外侧砌墙或其他保温材料，施工时不仅可以作为模板使用，而且可以作为水池池壁的保温膜，减少池壁的内外温差。第二，减少施工缝数量，对于较薄的池壁，导致裂缝产生的原因是收缩，池壁应尽量一次性成模，以减少施工冷缝，要尽量预防急剧的温、湿度变化。第三，采取适当地降温措施，在夏季施工时，要采取措施降低温度。例如，设置遮阳棚、埋设冷却水管及定期喷洒冷水等。第四，做好保温措施，在冬季施工时，因为昼夜温差较大，空气温度非常低，不利于混凝土的养护，覆盖棉被做好混凝土的保温。

结束语

污水处理的建设是我国实行环境保护的重要举措，其中水池结构的设计是污水处理厂建设的重中之重，所以在水池结构设计和施工的时候，必须严格按照相关规范和图纸来进行，要时刻注意水池裂缝现象的发生以及上浮现象的出现，施工人员必要注意设计和施工细节，保证水池结构的质量。

参考文献

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[2]宁海燕.西部小城镇污水厂、垃圾站的经济指标分析[J].中国给水排水，2011，（11）.