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摘 要：通过工程实例，从外加剂、配合比、加强带、预应力等多个方面，介绍了超长混凝土结构无缝化施工的技术要点，并提出了在施工中采取的主要质量控制措施。
关键词：
构筑物;超长结构;加强带;施工技术
中图分类号：TU
文献标识码：A
文章编号：1672-3198（2011）08-0290-02
1 引言
随着国家可持续发展战略的不断推进，中小城市开始新一轮污水处理厂工程的建设。污水处理厂中的核心建筑是氧化沟和二沉池，均为盛水构筑物，由于其是集中盛放及处理污水的容器，对其抗渗抗漏的要求更高。但这种盛水构筑物本身容积较大，又是钢筋混凝土结构，经常出现超长结构，比如氧化沟、生化池往往长达100～200m、宽50～100m，容易产生收缩裂缝，对抗渗漏不利。如何解决这种矛盾，是本文论述的重点。
根据《给水排水工程构筑物结构设计规范》（GB50069—2002）要求，钢筋混凝土现浇结构的矩形构筑物伸缩缝间距在地下室或有保温措施的条件下最大不得大于30m（详见表1），而在实际施工中由于构筑物工程量较大，且在池体施工后必须做完闭水试验方可回填，此间的间隔时间往往会长达二个月之长，按照目前研究的结果，混凝土在二个月后自身塑性收缩基本完成，部分构筑物会出现收缩裂缝，因此污水处理厂内盛水构筑物应按露天条件设计，即伸缩缝间最大间距不得大于20m。
2 超长结构裂缝的产生原因
在众多的盛水构筑物中会出现不同程度不同形式的裂缝，这是一个相当普遍的现象。混凝土构筑物有裂缝是绝对的，无裂缝是相对的。
结构裂缝分为两大类：荷载引起的裂缝及变形引起的裂缝。本文主要分析变形引起的裂缝。导致变形裂缝产生的因素主要是温度、湿度，具体为，温度：水化热、气温、生产热、太阳辐射等;湿度：自收缩、失水干缩、碳化收缩、塑性收缩等。
3 超长结构的设计与施工措施
当池体等构筑物超长时，规范要求设置能够释放变形的伸缩缝，在污水处理厂工程的设计中，往往采用以下四种措施解决混凝土温度、湿度变化而形成的收缩裂缝。
3.1 在构筑物中设置永久收缩缝
按现行设计规范，将一个构筑物（如水池）按要求分成两段或多段，每段长度限制在规范规定的允许范围之内（如20m或30m之内）。在伸缩缝处将钢筋断开，用橡胶止水带连接，施工完后用聚硫密封胶等材料填塞。这种方法是目前常用的方法，或者和别的方法结合使用，但该方法在施工均需要十分小心，否则容易造成橡胶止水带破裂，从而造成接缝处的渗漏。
3.2 在构筑物中设置后浇带
每隔20～30m左右设一条后浇带，后浇带宽度为800～1000mm，后浇带内的混凝土待两侧混凝土浇筑完后二个月左右再用微膨胀混凝土浇实。后浇带只能解决混凝土在施工期间的收缩问题，并不能解决季节温差所产生的温度应力问题。尤其对于暴露在地上的薄壁池体，随着时间的延续，后浇带很难保证其不发生开裂渗水。
3.3 预应力钢筋混凝土技术
此方法一般应用在圆形薄壁混凝土构筑物中，通过张拉后预应力筋回弹挤压，使混凝土截面受到对内压力，以抵消收缩变形作用产生的拉应力，使结构基本或完全处于受压状态。与普通钢筋混凝土相比，预应力混凝土提高了结构的抗裂度和刚度，增加结构的耐久性，同时还能充分发挥高强度混凝土和高强钢材性能，提高综合经济效益。其还具有调整结构内力和减少甚至取消大面积工程伸缩缝设置的特点。此种方法是圆形薄壁混凝土构筑物消除裂缝最好、最彻底的方法，适用于超长结构。
3.4 超长钢筋混凝土结构无缝设计
该种方法是以补偿收缩混凝土为结构材料，以加强带取代后浇缝（带）连续浇筑施工的一种新技术和工艺。补偿收缩混凝土中掺入膨胀剂后形成一种适度膨胀的混凝土，钢筋对它的膨胀产生限制作用，钢筋本身也因与混凝土一起膨胀而产生拉应力，同时产生相应的压应力，以其膨胀来抵消混凝土的全部或大部分收缩，因而避免或大大减轻了混凝土的开裂。另一方面膨胀结晶体钙矾石具有填充、阻塞毛细孔缝，改善孔结构，使普通混凝土抗渗能力得到大幅度提高，可以实现混凝土刚性结构自防水，并且可以达到取消工程底板迎水面部位外防水的设置。此种方法是本文重点介绍的一种方法。
4 超长钢筋混凝土结构无缝设计施工
4.1 基本原理
膨胀混凝土在硬化过程中产生膨胀作用，在钢筋和邻位约束下，钢筋受拉，而混凝土受压，当钢筋拉应力与混凝土压应力平衡时，则：Ac•σc=As•Es•ε2
设：μ=As/Ac，
则σc=μ•Es•ε2（1）
式中c——混凝土预压应力（MPa）；
As——钢筋截面积；
μ——配筋率（%）；
Ac——混凝土截面积;
Es——钢筋弹性模量（MPa）；
ε2——混凝土的限制膨胀率（%）。
由（1）式可见，σc与ε2成正比例关系，而限制膨胀率ε2随外加剂的掺量增加而增加。所以，通过调整外加剂的掺量，可使混凝土获得0.2～0.7MPa的预压应力，根据水平法向力σx分布曲线，在应力大的位置施加较大的膨胀应力σc，而在两侧施加较小的膨胀应力，全面地补偿结构的收缩应力，控制有序裂缝的出现。
4.2 外加剂特性
由某厂生产的TB-22抗裂泵送防水剂集抗渗、抗裂、抗冻、泵送、调凝、增强、耐久等功能于一体，使用后可以使超长建筑混凝土补偿收缩，使其具有较高的抗渗、抗裂性能。
主要性能：掺量6%～8%（胶凝材料总和可等量代替水泥）；7d水养限制膨胀率≧0.028%；抗渗等级可达到P12以上；抗冻等级≧D200；28d抗压强度比为100%～120%；减水率可达16%～22%，可节约水泥10%～15%；坍落度增大值≧14cm，1h坍落度保留值16cm；凝结时间可根据季节和地区在2～8h内调整，可降低水化热峰值。
5 结语
在盛水构筑物中用膨胀剂配制防水混凝土实现补偿收缩作用和结构的抗裂防渗是有效的。盛水构筑物池壁在设计配筋时往往都是按照挡土墙设计的，竖向钢筋在外侧，水平钢筋在里侧，且竖向钢筋的配筋率大于水平钢筋的配筋率。建议以后在设计超长结构混凝土盛水构筑物时加大池壁水平钢筋的配筋率，且把水平钢筋设置在外侧，一来可以减少裂缝的产生，二来给施工过程带来方便。只有在科学理论的指导下，正确应用膨胀剂，精心组织施工，协调各方面影响因素，才能取得理想的效果。
参考文献
［1］王瑶，卢建昌.康城330kV变电站大体积混凝土施工防裂措施探讨［J］.中国电力教育，2010，（S2）:579-580，587.
［2］李刚.浅析地下大体积混凝土施工中的裂缝控制［J］.中国电力教育，2010，（S2）:601-602.
［3］庄占龙.基于性能的石渣粉砌块填充墙裂缝的防治［J］.黎明职业大学学报，2010，（4）:32-34，41.
［4］钟鑫.FRP-OFBG智能钢绞线在结构开裂时的监测研究［J］.新余高专学报，2010，（6） :73-74，85.
注：“本文中所涉及到的图表、公式、注解等请以PDF格式阅读”
关键词：
构筑物;超长结构;加强带;施工技术
中图分类号：TU
文献标识码：A
文章编号：1672-3198（2011）08-0290-02
1 引言
随着国家可持续发展战略的不断推进，中小城市开始新一轮污水处理厂工程的建设。污水处理厂中的核心建筑是氧化沟和二沉池，均为盛水构筑物，由于其是集中盛放及处理污水的容器，对其抗渗抗漏的要求更高。但这种盛水构筑物本身容积较大，又是钢筋混凝土结构，经常出现超长结构，比如氧化沟、生化池往往长达100～200m、宽50～100m，容易产生收缩裂缝，对抗渗漏不利。如何解决这种矛盾，是本文论述的重点。
根据《给水排水工程构筑物结构设计规范》（GB50069—2002）要求，钢筋混凝土现浇结构的矩形构筑物伸缩缝间距在地下室或有保温措施的条件下最大不得大于30m（详见表1），而在实际施工中由于构筑物工程量较大，且在池体施工后必须做完闭水试验方可回填，此间的间隔时间往往会长达二个月之长，按照目前研究的结果，混凝土在二个月后自身塑性收缩基本完成，部分构筑物会出现收缩裂缝，因此污水处理厂内盛水构筑物应按露天条件设计，即伸缩缝间最大间距不得大于20m。
2 超长结构裂缝的产生原因
在众多的盛水构筑物中会出现不同程度不同形式的裂缝，这是一个相当普遍的现象。混凝土构筑物有裂缝是绝对的，无裂缝是相对的。
结构裂缝分为两大类：荷载引起的裂缝及变形引起的裂缝。本文主要分析变形引起的裂缝。导致变形裂缝产生的因素主要是温度、湿度，具体为，温度：水化热、气温、生产热、太阳辐射等;湿度：自收缩、失水干缩、碳化收缩、塑性收缩等。
3 超长结构的设计与施工措施
当池体等构筑物超长时，规范要求设置能够释放变形的伸缩缝，在污水处理厂工程的设计中，往往采用以下四种措施解决混凝土温度、湿度变化而形成的收缩裂缝。
3.1 在构筑物中设置永久收缩缝
按现行设计规范，将一个构筑物（如水池）按要求分成两段或多段，每段长度限制在规范规定的允许范围之内（如20m或30m之内）。在伸缩缝处将钢筋断开，用橡胶止水带连接，施工完后用聚硫密封胶等材料填塞。这种方法是目前常用的方法，或者和别的方法结合使用，但该方法在施工均需要十分小心，否则容易造成橡胶止水带破裂，从而造成接缝处的渗漏。
3.2 在构筑物中设置后浇带
每隔20～30m左右设一条后浇带，后浇带宽度为800～1000mm，后浇带内的混凝土待两侧混凝土浇筑完后二个月左右再用微膨胀混凝土浇实。后浇带只能解决混凝土在施工期间的收缩问题，并不能解决季节温差所产生的温度应力问题。尤其对于暴露在地上的薄壁池体，随着时间的延续，后浇带很难保证其不发生开裂渗水。
3.3 预应力钢筋混凝土技术
此方法一般应用在圆形薄壁混凝土构筑物中，通过张拉后预应力筋回弹挤压，使混凝土截面受到对内压力，以抵消收缩变形作用产生的拉应力，使结构基本或完全处于受压状态。与普通钢筋混凝土相比，预应力混凝土提高了结构的抗裂度和刚度，增加结构的耐久性，同时还能充分发挥高强度混凝土和高强钢材性能，提高综合经济效益。其还具有调整结构内力和减少甚至取消大面积工程伸缩缝设置的特点。此种方法是圆形薄壁混凝土构筑物消除裂缝最好、最彻底的方法，适用于超长结构。
3.4 超长钢筋混凝土结构无缝设计
该种方法是以补偿收缩混凝土为结构材料，以加强带取代后浇缝（带）连续浇筑施工的一种新技术和工艺。补偿收缩混凝土中掺入膨胀剂后形成一种适度膨胀的混凝土，钢筋对它的膨胀产生限制作用，钢筋本身也因与混凝土一起膨胀而产生拉应力，同时产生相应的压应力，以其膨胀来抵消混凝土的全部或大部分收缩，因而避免或大大减轻了混凝土的开裂。另一方面膨胀结晶体钙矾石具有填充、阻塞毛细孔缝，改善孔结构，使普通混凝土抗渗能力得到大幅度提高，可以实现混凝土刚性结构自防水，并且可以达到取消工程底板迎水面部位外防水的设置。此种方法是本文重点介绍的一种方法。
4 超长钢筋混凝土结构无缝设计施工
4.1 基本原理
膨胀混凝土在硬化过程中产生膨胀作用，在钢筋和邻位约束下，钢筋受拉，而混凝土受压，当钢筋拉应力与混凝土压应力平衡时，则：Ac•σc=As•Es•ε2
设：μ=As/Ac，
则σc=μ•Es•ε2（1）
式中c——混凝土预压应力（MPa）；
As——钢筋截面积；
μ——配筋率（%）；
Ac——混凝土截面积;
Es——钢筋弹性模量（MPa）；
ε2——混凝土的限制膨胀率（%）。
由（1）式可见，σc与ε2成正比例关系，而限制膨胀率ε2随外加剂的掺量增加而增加。所以，通过调整外加剂的掺量，可使混凝土获得0.2～0.7MPa的预压应力，根据水平法向力σx分布曲线，在应力大的位置施加较大的膨胀应力σc，而在两侧施加较小的膨胀应力，全面地补偿结构的收缩应力，控制有序裂缝的出现。
4.2 外加剂特性
由某厂生产的TB-22抗裂泵送防水剂集抗渗、抗裂、抗冻、泵送、调凝、增强、耐久等功能于一体，使用后可以使超长建筑混凝土补偿收缩，使其具有较高的抗渗、抗裂性能。
主要性能：掺量6%～8%（胶凝材料总和可等量代替水泥）；7d水养限制膨胀率≧0.028%；抗渗等级可达到P12以上；抗冻等级≧D200；28d抗压强度比为100%～120%；减水率可达16%～22%，可节约水泥10%～15%；坍落度增大值≧14cm，1h坍落度保留值16cm；凝结时间可根据季节和地区在2～8h内调整，可降低水化热峰值。
5 结语
在盛水构筑物中用膨胀剂配制防水混凝土实现补偿收缩作用和结构的抗裂防渗是有效的。盛水构筑物池壁在设计配筋时往往都是按照挡土墙设计的，竖向钢筋在外侧，水平钢筋在里侧，且竖向钢筋的配筋率大于水平钢筋的配筋率。建议以后在设计超长结构混凝土盛水构筑物时加大池壁水平钢筋的配筋率，且把水平钢筋设置在外侧，一来可以减少裂缝的产生，二来给施工过程带来方便。只有在科学理论的指导下，正确应用膨胀剂，精心组织施工，协调各方面影响因素，才能取得理想的效果。
参考文献
［1］王瑶，卢建昌.康城330kV变电站大体积混凝土施工防裂措施探讨［J］.中国电力教育，2010，（S2）:579-580，587.
［2］李刚.浅析地下大体积混凝土施工中的裂缝控制［J］.中国电力教育，2010，（S2）:601-602.
［3］庄占龙.基于性能的石渣粉砌块填充墙裂缝的防治［J］.黎明职业大学学报，2010，（4）:32-34，41.
［4］钟鑫.FRP-OFBG智能钢绞线在结构开裂时的监测研究［J］.新余高专学报，2010，（6） :73-74，85.
注：“本文中所涉及到的图表、公式、注解等请以PDF格式阅读”