沉井泵房混凝土开裂风险及防治措施分析

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1、白龙港污水处理厂沉井、地下泵房混凝土开裂风险、防治措施分析及纤维选型1引言污水处理系统的沉井、泵房属于大体积地下工程，技术复杂，投资巨大，服役环境恶劣，混凝土除强度等级要满足结构要求外，还必须考虑混凝土，结构的耐久性和可靠性，渗漏就是一个重要的控制环节。从现浇混凝土结构渗漏机理来分析：主要原因是由于混凝土自身的孔隙、裂缝、施工缝造成的，而裂缝的危害最大，因此，对混凝土结构的开裂原因及防治措施的研究是一个重要的课题。2混凝土典型的开裂类型表1混凝土典型的开裂类型开裂类型常见地方主要原因次要原因/因素出现的时间范围塑性沉降远离中心段过度泌水早期快速干燥10m

2、in~3h柱体顶部板槽部塑性收缩路面和桥面早期快速干燥轻微泌水30min~6h混凝土板面增强处混凝土板面增强处早期快速干燥，以及靠近表面的钢筋过热早期热缩（又称温度裂缝）厚墙过热温度梯度过大快速冷却1d~3周厚板长期干缩薄墙或板接缝效率低过度收缩养护效率低几周或几个月龟裂混凝土表面模板不透气混合料过多缺乏养护1~7d钢筋锈蚀混凝土板柱和梁预制混凝土过于铲面缺少保护氯化钙过多缺乏养护2年以上其他耐久性裂缝碳化、硫酸盐侵蚀、冻融等1年以上3白龙港污水处理厂沉井、地下泵房混凝土开裂风险及防治措施本项目的混凝土构筑物尺寸如下，沉井——长48.2m、宽28.4m、

3、深22m、侧壁厚1.2m、底板厚？m；泵房——直径50m、深？m、侧壁厚1.2m、底板厚？m，都属于地下大体积混凝土，根据结构特点，本项目的开裂风险主要决定于早期热缩及长期干缩。具体防治措施分析如下表。表2本项目混凝土开裂风险及措施开裂类型本项目风险评估防治机理可选措施塑性一般减小泌水增加混凝土塑性阶段抗拉强度优化配合比二次振捣、二次抹面添加纤维热缩最大降低水化热减小混凝土温升推迟放热峰值出现时间减小混凝土内外温差增加混凝土早期抗拉强度或极限拉伸使用低热水泥、外掺矿物掺合料布置冷却水管、降低混凝土入模温度使用缓凝剂或其他延缓水化放热的外加剂加强混凝土保温

4、养护减小混凝土原生微裂缝添加纤维干缩大减少干缩量增加混凝土早期抗拉强度或极限拉伸减少混凝土中水泥浆体比例减小孔隙率延长拆模时间加强养护减小混凝土原生微裂缝添加纤维钢筋锈蚀大提高混凝土抗渗性减小钢筋与水泥浆体界面过渡区的原生缺陷减少酸性等杂质离子侵入通道提高钢筋抗锈蚀能力优化混凝土配合比减小混凝土原生微裂缝减少其他裂缝的措施钢筋表面阻锈处理4纤维选型本项目纤维掺量设计为0.9kg/m3，体积掺量为0.1%左右，属于低体积掺量（<1%）。根据现有的研究结论及实际应用情况看，对于聚丙烯类传统低强低弹模纤维来说，此掺量下纤维对混凝土力学性能影响不大，主要作用表现

5、在增强混凝土抵抗早期裂缝产生，同时纤维的存在会影响混凝土坍落度、混凝土表面饰面等影响施工性能。纤维素纤维属于聚丙烯类纤维的更新换代产品，除了在提高混凝土早期抗开裂性能的加强外，还对混凝土孔隙结构及混凝土匀质性、保水性等性能均有改善作用，另外，纤维素纤维克服了聚丙烯类纤维减小混凝土坍落度，在混凝土表面起毛结球等弊端，纤维素纤维对传统聚丙烯类纤维的技术升级见表3。表3纤维素纤维对传统聚丙烯类纤维的技术升级技术升级聚丙烯纤维纤维素纤维说明纤维与水泥浆体的握裹力机械摩擦力氢键及机械摩擦力水化产物生长在纤维素纤维表面纤维分散性不均匀，有成团现象均匀聚丙烯类憎水纤维

6、在混凝土中有成团驱动力，纤维素纤维亲水性有分散驱动力坍落度影响较大基本不影响，具有保坍作用纤维素纤维长度短，同时具有亲水性分散均匀，保水性防止离析改善混凝土孔隙结构无降低混凝土孔隙率纤维素纤维“吸水——释放”作用能够促进水泥进一步水化，具有内养护作用提高混凝土匀质性、减小界面过渡区缺陷及原生裂缝无防止混凝土离析，减小粗骨料界面聚集水膜趋势纤维素纤维具有保水作用混凝土饰面结球、起毛现象混凝土表面光洁纤维素纤维长度短且水化产物在纤维表面生长使纤维融合在混凝土内备注：聚丙烯纤维及纤维素纤维在混凝土中的结合情况及饰面效果比较图1聚丙烯纤维在混凝土中的结合情况图2

7、纤维素纤维在混凝土中的结合情况图3聚丙烯纤维混凝土表面情况图4纤维素纤维混凝土表面情况同济大学材料学院许碧莞等通过压汞法研究不同掺量下纤维对混凝土水泥硬化浆体孔隙结构的影响，结果显示与基准水泥净浆试样相比，聚丙烯纤维仅在掺量0.15%时，孔隙率明显下降,其下降幅度约为33.79%；而后随着纤维掺量的增加而明显增大，掺量0.23%时，孔隙率已高出基准试样31.62％。而UF500纤维的掺入使水泥浆体孔隙率下降45.39%以上，其中以掺量0.23%最为明显。相同纤维掺量下，纤维素纤维水泥浆体孔隙率要比聚丙烯纤维硬化水泥浆体低38.14%以上，见图5。图5纤维

8、素纤维、聚丙烯纤维水泥浆体孔隙率中国水电顾问集团成都勘测设计研究院科研所研究表明