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【摘要】进入“十二五”以来，我国对环境保护愈加重视，各地新建或改扩建污水处理厂日益增多，经过多年的设计与现场施工指导，积累了一定的经验，但也发现了不少问题。其中污水处理厂水池混凝土裂缝给工程带来不同程度的危害，同时给建设方带来一定的经济损失。本文将对此进行分析，并在此基础上提出一些有效的治理措施，以供参考。
【论文关键词】污水处理工程混凝土裂缝成因治理研究
中图分类号：U664.9+2文献标识码： A 文章编号：
进入“十二五”以来，随着我国社会经济的快速发展和城市化建设进程的不断加快，各类污水排放量不断增加，为了遏制水环境受到严重污染，我国许多大中城市、乡镇相继兴建污水处理厂。本文中的污水处理厂水池，主要指曝气沉砂地、沉淀池、A2/O生化池、浓缩池、水解酸化池等钢筋混凝土池类构筑物。这些池类结构对裂缝出现的数量、宽度有着严格的限制要求，如何有效控制此类大型构筑物的裂缝，并兼顾投资的经济性，是污水处理厂土建设计施工中的一个重点与难点。
一、国家规范对污水处理构筑物裂缝的规定
污水处理厂钢筋混凝土构筑物内一般均为污水，工程建设完成后要防止污水外渗，避免因污水的渗漏造成的地下水体或者土体的污染，因此国家规范或协会标准对此类构筑物混凝土的强度等级、抗渗等级、裂缝宽度等均做了严格规定。《地下工程防水技术规范》GB 50108—2008中第4.1.7条中要求裂缝宽度不得大于0．2mm，并不得贯通。《给水排水工程构筑物结构设计规范》GB 50069-2002中第5.3.4条规定污水处理构筑物最大裂缝宽度限值ωmax=0.20mm，《给水排水工程钢筋混凝土水池结构设计规程》CECS 138:2002第5.3.4条规定钢筋混凝土水池结构构件的最大裂缝宽度限值： 污水处理构筑物0.20m。
二、混凝土裂缝类型及成因分析
污水处理厂的混凝土构筑物出现裂缝而造成渗透是一个普遍存在的质量问题，也是迫切需要解决的问题。在一些外在因素的作用下，混凝土构筑物可能出现损伤，形成微小的裂纹，这些裂纹一旦在大小和数量上超出了污水处理结构对裂缝的相关规定，污水中的介质和腐蚀性物质就可能渗入，从而造成进一步的破坏，影响混凝土构筑物的使用年限，甚至引起结构安全问题。据从实践来看，能够引起渗漏的裂缝主要有以下几种：
塑性收缩裂缝。
塑性收缩是指混凝土在凝结之前，表面因失水较快而产生的收缩。塑性收缩裂缝一般在干热或大风天气出现，裂缝多呈中间宽，两侧细且长短不一，互不连贯状态。较短的裂缝一般长20～30厘米，较长的裂缝可达2～3米，宽l～5毫米。其产生的主要原因为：混凝土在终凝前几乎没有强度或强度很小，或者混凝土刚终凝而强度很小时，受高温或较大风力的影响，混凝土表面失水过快，造成毛细管中产生较大的负压而使混凝土体积急剧收缩，而此时混凝土的强度又无法抵抗其本身收缩，因此产生龟裂。影响混凝土塑性收缩开裂的主要因素有水灰比、混凝土的凝结时间、环境温度、风速、相对湿度等。
2、化学反应裂缝
碱骨料反应裂缝和钢筋锈蚀引起的裂缝是钢筋混凝土结构中最常见的由于化学反应而引起的裂缝。混凝土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, 在有钢筋约束的情况下, 由于钢筋妨碍膨胀, 钢筋两侧的膨胀力较大,因而出现顺筋裂缝。空气中的二氧化碳溶入溶液中形成碳酸，可与孔隙中的Ca(OH)发生化学反应，生成水和碳酸钙，进而产生碳化收缩现象(水分蒸发会使混凝土收缩)，碳化还会破坏混凝土内钢筋的氧化膜引起生锈严重一些的会导致混凝土的开裂和剥离，同时钢筋的锈蚀会消弱其与混凝土的围裹性，结构变得较为脆弱，常常还会引发其他形式的裂缝。
3、干缩裂缝
干缩裂缝多出现在混凝土养护结束后的一段时间或是混凝土浇筑完毕后的一周左右,主要是由于混凝土内外水分蒸发程度不同而导致变形不同的结果.裂缝为表面性的平行线状或网状浅细裂缝,宽度多在0.05-0.2mm之间，严重者超过0.2mm,其走向纵横交错,没有规律.较薄的梁,板类构件,多沿短向分布,整体性结构多发生在结构变截面处.平面裂缝多延伸到变截面部位或块体边缘,大体积混凝土在平面部位较为多见,较薄的梁板中多沿其短向分布。这种收缩裂缝是不可逆的。
4、内外约束产生的裂缝
约束条件一般可概括为两类：即外约束和内约束。外约束是指结构物的边界条件，一般指支座或其他外界因素对结构物变形的约束。如由于结构地基土质不均匀沉降所致或因为模板刚度不足等导致的基础变形裂缝。内约束是指较大断面的结构，由于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。如因抗浮设计需要池体底板较厚的结构，其断面尺寸较大，底板可因内约束导致裂缝。
5、温度裂缝
对于温度变化作用，暴露在大气中的构筑物长年承受，只是程度不同。当池内水温度较高，池壁较厚且池外温度较低时，如冬季处理高温废水的构筑物，可能会出现因温度产生的裂缝。
三、混凝土裂缝的有效防治措施
基于以上对污水处理厂水池结构混凝土裂缝问题及其成因分析，笔者认为，要进一步加强混凝土裂缝防治措施，可以从以下几个方面入手：（一）合理的结构设计在污水处理厂工程结构设计过程中，大体积或大面积混凝土要合理布置施工缝和伸缩缝，对于超长结构要按规范要求布置后浇带或伸缩缝。对于超长结构有经验时，经计算也可以对大型池底板采用无缝施工法在底板收缩应力最大的地方设置“加强带”，使得底板一次性成型，这样做还可以在一定程度上加快施工进度，在混凝土中根据规范要求掺加膨胀抗裂剂用以补偿混凝土的收缩变形。另外，设计中还可以通过改善混凝土自身性能来减少裂缝的产生。根据池类构筑物的特点合理配筋，避免应力集中，必要时可设置温度钢筋提高混凝土的抗裂性能。
（二）加强混凝土施工过程的监管
1、混凝土材料配制过程控制
混凝土材料配制过程中，如果有吸收率比较大的施工骨料，而且骨料中的含泥量、干縮量也比较大，那么混凝土干缩性会增加。因此，混凝土材料配比设计时，工作人员和管理人员一定要到施工现场进行实地考察，综合分析施工现场混凝土浇捣工艺和构件截面等因素，并及时的调整砂石等施工原料的配比。2、合理安排混凝土施工流程
施工前要有混凝土浇筑方案,应采用分层分段法浇筑混凝土,有利于混凝土水化热的散失,减小混凝土内外温差。每块每段均为一次混凝土连续浇筑,水平浇筑或分层浇筑要保证上下层混凝土在初凝前结合好,不致形成施工缝。由于泵送混凝土坍落度较大,混凝土浇筑后及时排除表面积水,雨季施工时,采用分段搭设雨篷进行混凝土浇筑,混凝土在硬前1～2小时均用抹压,以防沉降裂缝的产生。后浇带的浇筑采用微膨胀水泥混凝土,后浇带保留时间越长越好,一般不应少于40 天,最宜60 天。在浇筑后浇带混凝土时,应将原混凝土凿毛、浇水、湿润,再浇筑后浇带。
对成型的混凝土要加强早期养护，以防止干缩引起的裂缝。
污水处理厂工程中钢筋混凝土构筑物采用的混凝土多有抗渗等级、抗冻等级的要求，对成型的混凝土加强早期养护，显得十分重要。防水混凝土初凝后，应在12h内加以覆盖并浇水养护，时间不少于14d，地下池体应及时回填分层夯实，不使其长期暴露，以避免因干缩和温差产生裂缝，并有利于混凝土后期强度的增长和抗渗性提高。
4、降低混凝土人模温度，以减少混凝土冷缩引起的开裂。
为了减少混凝土日后冷缩引起的开裂,应尽量降低混凝土入模温度,施工时采用温度较低的水,混凝土泵输送管均加以覆盖。选择较适宜的气温浇筑混凝土,尽量避开炎热天气浇筑混凝土,堆骨料进行护盖或设置遮阳装置,避免日光直晒,以降低混凝土拌和物的入模温度。
四、混凝土裂缝的处理方法
1、表面抹浆补漏法
这是一种应对比较小的裂缝的有效方法，适用于无承载能力的剪力墙表面裂缝处理，以前常常用水泥—水玻璃注浆涂抹裂缝，以达到修补的目的，目前有各种新型的防腐和防水的涂料，(聚合物改性水泥基复合涂料)，这种涂料对于静止裂缝修补的效果比较好，有效时间长。
2、料浆填充法
为了有效防渗，对于大于0．3毫米的裂缝，要进行封堵，常用的方法为嵌缝法，即先在裂缝处凿凹槽，清理裂缝周围松动的部分，再加注刚性止水物质，必要的时候可以灌注水凝浆(快干类型)，如果混凝土构筑物已经发生渗漏，对于有水的情况，可采用埋注聚氨酯浆的方法。
3、压力注浆法
压力注浆分为水泥注浆、水泥-水玻璃注漿、化学注浆等。这种方法适用较广，可结合前两种方法联合使用，特别是结合市场上各种新型的防水材料，能修补处理常见类型的裂缝。
五、结语
总之，对于污水处理厂来说，裂缝是混凝土结构中普遍存在的一种现象，它的出现不仅会降低水池的抗渗能力，影响水池的使用功能，而且当裂缝宽度超出允许范围时，它会引起钢筋的锈蚀，进而影响结构安全。因此要对混凝土裂缝进行认真研究分析，采用合理的方法进行处理，并在施工中采取各种有效的预防措施来预防裂缝的出现和发展，保证构筑物和构件安全、稳定地工作。施工中混凝土裂缝问题，已经成为当前施工管理工作的一项重要内容，
只有在实践中不断的加强思想重视和施工技术创新，才能避免在工程中出现影响工程使用安全的裂缝。
参考文献：
[1] 《地下工程防水技术规范》GB 50108—2008
[2] 《给水排水工程钢筋混凝土水池结构设计规程》CECS 138:2002
[3] 《给水排水工程构筑物结构设计规范》GB 50069-2002
[4]编委会编 简明特种结构设计施工资料集成[M].北京:中国电力出版社，2005，203-216
[5]张道生 污水处理厂混凝土构筑物裂缝原因及预防措施[J].给水排水，2012，07（下），118-118
【论文关键词】污水处理工程混凝土裂缝成因治理研究
中图分类号：U664.9+2文献标识码： A 文章编号：
进入“十二五”以来，随着我国社会经济的快速发展和城市化建设进程的不断加快，各类污水排放量不断增加，为了遏制水环境受到严重污染，我国许多大中城市、乡镇相继兴建污水处理厂。本文中的污水处理厂水池，主要指曝气沉砂地、沉淀池、A2/O生化池、浓缩池、水解酸化池等钢筋混凝土池类构筑物。这些池类结构对裂缝出现的数量、宽度有着严格的限制要求，如何有效控制此类大型构筑物的裂缝，并兼顾投资的经济性，是污水处理厂土建设计施工中的一个重点与难点。
一、国家规范对污水处理构筑物裂缝的规定
污水处理厂钢筋混凝土构筑物内一般均为污水，工程建设完成后要防止污水外渗，避免因污水的渗漏造成的地下水体或者土体的污染，因此国家规范或协会标准对此类构筑物混凝土的强度等级、抗渗等级、裂缝宽度等均做了严格规定。《地下工程防水技术规范》GB 50108—2008中第4.1.7条中要求裂缝宽度不得大于0．2mm，并不得贯通。《给水排水工程构筑物结构设计规范》GB 50069-2002中第5.3.4条规定污水处理构筑物最大裂缝宽度限值ωmax=0.20mm，《给水排水工程钢筋混凝土水池结构设计规程》CECS 138:2002第5.3.4条规定钢筋混凝土水池结构构件的最大裂缝宽度限值： 污水处理构筑物0.20m。
二、混凝土裂缝类型及成因分析
污水处理厂的混凝土构筑物出现裂缝而造成渗透是一个普遍存在的质量问题，也是迫切需要解决的问题。在一些外在因素的作用下，混凝土构筑物可能出现损伤，形成微小的裂纹，这些裂纹一旦在大小和数量上超出了污水处理结构对裂缝的相关规定，污水中的介质和腐蚀性物质就可能渗入，从而造成进一步的破坏，影响混凝土构筑物的使用年限，甚至引起结构安全问题。据从实践来看，能够引起渗漏的裂缝主要有以下几种：
塑性收缩裂缝。
塑性收缩是指混凝土在凝结之前，表面因失水较快而产生的收缩。塑性收缩裂缝一般在干热或大风天气出现，裂缝多呈中间宽，两侧细且长短不一，互不连贯状态。较短的裂缝一般长20～30厘米，较长的裂缝可达2～3米，宽l～5毫米。其产生的主要原因为：混凝土在终凝前几乎没有强度或强度很小，或者混凝土刚终凝而强度很小时，受高温或较大风力的影响，混凝土表面失水过快，造成毛细管中产生较大的负压而使混凝土体积急剧收缩，而此时混凝土的强度又无法抵抗其本身收缩，因此产生龟裂。影响混凝土塑性收缩开裂的主要因素有水灰比、混凝土的凝结时间、环境温度、风速、相对湿度等。
2、化学反应裂缝
碱骨料反应裂缝和钢筋锈蚀引起的裂缝是钢筋混凝土结构中最常见的由于化学反应而引起的裂缝。混凝土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, 在有钢筋约束的情况下, 由于钢筋妨碍膨胀, 钢筋两侧的膨胀力较大,因而出现顺筋裂缝。空气中的二氧化碳溶入溶液中形成碳酸，可与孔隙中的Ca(OH)发生化学反应，生成水和碳酸钙，进而产生碳化收缩现象(水分蒸发会使混凝土收缩)，碳化还会破坏混凝土内钢筋的氧化膜引起生锈严重一些的会导致混凝土的开裂和剥离，同时钢筋的锈蚀会消弱其与混凝土的围裹性，结构变得较为脆弱，常常还会引发其他形式的裂缝。
3、干缩裂缝
干缩裂缝多出现在混凝土养护结束后的一段时间或是混凝土浇筑完毕后的一周左右,主要是由于混凝土内外水分蒸发程度不同而导致变形不同的结果.裂缝为表面性的平行线状或网状浅细裂缝,宽度多在0.05-0.2mm之间，严重者超过0.2mm,其走向纵横交错,没有规律.较薄的梁,板类构件,多沿短向分布,整体性结构多发生在结构变截面处.平面裂缝多延伸到变截面部位或块体边缘,大体积混凝土在平面部位较为多见,较薄的梁板中多沿其短向分布。这种收缩裂缝是不可逆的。
4、内外约束产生的裂缝
约束条件一般可概括为两类：即外约束和内约束。外约束是指结构物的边界条件，一般指支座或其他外界因素对结构物变形的约束。如由于结构地基土质不均匀沉降所致或因为模板刚度不足等导致的基础变形裂缝。内约束是指较大断面的结构，由于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。如因抗浮设计需要池体底板较厚的结构，其断面尺寸较大，底板可因内约束导致裂缝。
5、温度裂缝
对于温度变化作用，暴露在大气中的构筑物长年承受，只是程度不同。当池内水温度较高，池壁较厚且池外温度较低时，如冬季处理高温废水的构筑物，可能会出现因温度产生的裂缝。
三、混凝土裂缝的有效防治措施
基于以上对污水处理厂水池结构混凝土裂缝问题及其成因分析，笔者认为，要进一步加强混凝土裂缝防治措施，可以从以下几个方面入手：（一）合理的结构设计在污水处理厂工程结构设计过程中，大体积或大面积混凝土要合理布置施工缝和伸缩缝，对于超长结构要按规范要求布置后浇带或伸缩缝。对于超长结构有经验时，经计算也可以对大型池底板采用无缝施工法在底板收缩应力最大的地方设置“加强带”，使得底板一次性成型，这样做还可以在一定程度上加快施工进度，在混凝土中根据规范要求掺加膨胀抗裂剂用以补偿混凝土的收缩变形。另外，设计中还可以通过改善混凝土自身性能来减少裂缝的产生。根据池类构筑物的特点合理配筋，避免应力集中，必要时可设置温度钢筋提高混凝土的抗裂性能。
（二）加强混凝土施工过程的监管
1、混凝土材料配制过程控制
混凝土材料配制过程中，如果有吸收率比较大的施工骨料，而且骨料中的含泥量、干縮量也比较大，那么混凝土干缩性会增加。因此，混凝土材料配比设计时，工作人员和管理人员一定要到施工现场进行实地考察，综合分析施工现场混凝土浇捣工艺和构件截面等因素，并及时的调整砂石等施工原料的配比。2、合理安排混凝土施工流程
施工前要有混凝土浇筑方案,应采用分层分段法浇筑混凝土,有利于混凝土水化热的散失,减小混凝土内外温差。每块每段均为一次混凝土连续浇筑,水平浇筑或分层浇筑要保证上下层混凝土在初凝前结合好,不致形成施工缝。由于泵送混凝土坍落度较大,混凝土浇筑后及时排除表面积水,雨季施工时,采用分段搭设雨篷进行混凝土浇筑,混凝土在硬前1～2小时均用抹压,以防沉降裂缝的产生。后浇带的浇筑采用微膨胀水泥混凝土,后浇带保留时间越长越好,一般不应少于40 天,最宜60 天。在浇筑后浇带混凝土时,应将原混凝土凿毛、浇水、湿润,再浇筑后浇带。
对成型的混凝土要加强早期养护，以防止干缩引起的裂缝。
污水处理厂工程中钢筋混凝土构筑物采用的混凝土多有抗渗等级、抗冻等级的要求，对成型的混凝土加强早期养护，显得十分重要。防水混凝土初凝后，应在12h内加以覆盖并浇水养护，时间不少于14d，地下池体应及时回填分层夯实，不使其长期暴露，以避免因干缩和温差产生裂缝，并有利于混凝土后期强度的增长和抗渗性提高。
4、降低混凝土人模温度，以减少混凝土冷缩引起的开裂。
为了减少混凝土日后冷缩引起的开裂,应尽量降低混凝土入模温度,施工时采用温度较低的水,混凝土泵输送管均加以覆盖。选择较适宜的气温浇筑混凝土,尽量避开炎热天气浇筑混凝土,堆骨料进行护盖或设置遮阳装置,避免日光直晒,以降低混凝土拌和物的入模温度。
四、混凝土裂缝的处理方法
1、表面抹浆补漏法
这是一种应对比较小的裂缝的有效方法，适用于无承载能力的剪力墙表面裂缝处理，以前常常用水泥—水玻璃注浆涂抹裂缝，以达到修补的目的，目前有各种新型的防腐和防水的涂料，(聚合物改性水泥基复合涂料)，这种涂料对于静止裂缝修补的效果比较好，有效时间长。
2、料浆填充法
为了有效防渗，对于大于0．3毫米的裂缝，要进行封堵，常用的方法为嵌缝法，即先在裂缝处凿凹槽，清理裂缝周围松动的部分，再加注刚性止水物质，必要的时候可以灌注水凝浆(快干类型)，如果混凝土构筑物已经发生渗漏，对于有水的情况，可采用埋注聚氨酯浆的方法。
3、压力注浆法
压力注浆分为水泥注浆、水泥-水玻璃注漿、化学注浆等。这种方法适用较广，可结合前两种方法联合使用，特别是结合市场上各种新型的防水材料，能修补处理常见类型的裂缝。
五、结语
总之，对于污水处理厂来说，裂缝是混凝土结构中普遍存在的一种现象，它的出现不仅会降低水池的抗渗能力，影响水池的使用功能，而且当裂缝宽度超出允许范围时，它会引起钢筋的锈蚀，进而影响结构安全。因此要对混凝土裂缝进行认真研究分析，采用合理的方法进行处理，并在施工中采取各种有效的预防措施来预防裂缝的出现和发展，保证构筑物和构件安全、稳定地工作。施工中混凝土裂缝问题，已经成为当前施工管理工作的一项重要内容，
只有在实践中不断的加强思想重视和施工技术创新，才能避免在工程中出现影响工程使用安全的裂缝。
参考文献：
[1] 《地下工程防水技术规范》GB 50108—2008
[2] 《给水排水工程钢筋混凝土水池结构设计规程》CECS 138:2002
[3] 《给水排水工程构筑物结构设计规范》GB 50069-2002
[4]编委会编 简明特种结构设计施工资料集成[M].北京:中国电力出版社，2005，203-216
[5]张道生 污水处理厂混凝土构筑物裂缝原因及预防措施[J].给水排水，2012，07（下），118-118