補償收縮混凝土在紹興污水處理廠中的應(yīng)用

[摘要] 污水處理廠的各種水池皆為大尺寸薄壁結(jié)構(gòu), 抗裂防滲問題較為突出。紹興污水處理廠一、二期工程中采用HLC- I混凝土抗裂防滲劑配制補償收縮混凝土, 以大幅度提高混凝土抗?jié)B性能, 并大大減少或避免混凝土開裂。工程施工中, 特別加強補償收縮混凝土質(zhì)量控制和養(yǎng)護, 共澆注補償收縮混凝土30多萬m3。工程實踐表明: 補償收縮混凝土較好地解決了紹興污水處理廠大尺寸薄壁結(jié)構(gòu)的抗裂防滲問題。

[關(guān)鍵詞] 污水處理廠薄壁結(jié)構(gòu)補償收縮混凝土抗裂防滲

1 前言

　　混凝土裂縫是混凝土病害的主要表現(xiàn)之一。目前, 幾乎所有的混凝土工程都存在不同程度的裂縫?；炷廉a(chǎn)生裂縫的原因很復雜, 最常見的是在限制條件下混凝土的收縮而引起開裂, 產(chǎn)生裂縫。近幾十年來, 國內(nèi)外采用的補償收縮混凝土能夠避免或大大減少混凝土的開裂, 并且還具有抗?jié)B性能好、早期強度高等優(yōu)點, 因此在地下工程、水工建筑物、貯水結(jié)構(gòu)等大體積混凝土或填充混凝土中大量推廣應(yīng)用。污水處理工程構(gòu)筑物中主要是不同形狀、尺寸和不同用途的水池,這些水池皆為薄壁結(jié)構(gòu), 要求不滲不漏, 為保證這一性能, 使用補償收縮混凝土是較為簡便而又經(jīng)濟的技術(shù)措施。

2 工程概況

　　紹興污水處理廠是浙江省的重點工程之一, 它位于浙江省兩大河流曹娥江及錢塘江交匯入海口處, 設(shè)計一期、二期的污水處理能力均為30萬噸/日,遠期為80萬噸/日, 是國內(nèi)規(guī)模最大的綜合污水處理廠, 也是迄今世界上最具規(guī)模的印染污水集中治理工程。一期工程總投資5.16億元, 混凝土總方量達11多萬m3, 2000年4月動工建設(shè), 到2001年6月建成并投入試運行, 2004年8月通過浙江省環(huán)保局驗收。二期工程占地面積550余畝, 總投資6.5億元人民幣, 混凝土總方量達22萬m3, 2002年9月開工建設(shè), 2005年12月通過國家環(huán)保局驗收。紹興污水處理廠各構(gòu)筑物具體尺寸見表1, 調(diào)節(jié)池、厭氧池、曝氣池為長方形薄壁結(jié)構(gòu), 沉淀池為圓形薄壁結(jié)構(gòu)。

3 補償收縮混凝土配制

　　補償收縮混凝土的變形, 除局部不受限制或受到極少的限制外, 都是限制膨脹和限制收縮。限制收縮是導致混凝土開裂的根本原因, 因此, 要控制混凝土的開裂, 必須用適量的限制膨脹來補償限制收縮。補償收縮混凝土能提高早期強度、改善密實性, 同樣都能延遲由于收縮開裂的時間, 順利度過早期抗拉強度低容易開裂的危險階段。一方面提高早期的抗裂能力, 一方面延遲可能開裂的時間, 以待混凝土強度的進一步提高, 都有助于達到避免或減輕開裂的目的[1]。紹興污水處理廠各構(gòu)筑物均為超大、超長、超深池體, 均屬國內(nèi)同類構(gòu)筑物中規(guī)模最大的構(gòu)筑物, 混凝土的抗裂防滲問題較為突出, 因此, 設(shè)計采用補償收縮混凝土來提高混凝土抗?jié)B抗裂性能。

3.1 混凝土原材料

　　紹興污水處理廠一期工程使用普通硅酸鹽525R和425R水泥, 由紹興八方水泥廠生產(chǎn); 二期工程采用普通硅酸鹽42.5級和32.5級水泥, 浙江虎山集團生產(chǎn)。一期工程的細骨料為紹興產(chǎn)河砂, 多數(shù)為中砂, 少量細砂; 二期工程的細骨料為嵊州產(chǎn)河砂, 中砂。一期工程的粗骨料為石灰?guī)r碎石, 大部分為5~31.5mm連續(xù)級配, 小部分是5~16mm和16~31.5mm的單粒級配; 二期工程的粗骨料為錢清產(chǎn)碎石, 5~25mm連續(xù)級配。一、二期工程中混凝土的摻合料均為Ⅱ級粉煤灰。一、二期工程采用的外加劑均為南京水利科學研究院南京瑞迪高新技術(shù)公司生產(chǎn)的HLC- I抗裂防滲劑。

　　HLC- I抗裂防滲劑是一種有機和無機復合材料, 不僅具有優(yōu)異的抗裂防滲性能, 而且具有減水、緩凝、增強作用, 是多功能的混凝土添加劑。抗裂防滲劑與水泥水化產(chǎn)物發(fā)生化學反應(yīng), 使混凝土早期產(chǎn)生適度膨脹, 同時抗裂防滲劑具有早強作用, 提高混凝土早期強度, 從而防止和減少混凝土開裂, 抗裂防滲劑能大幅度減水, 減少了混凝土中有害的多余水, 減少了孔隙率。上述特性提高了混凝土的質(zhì)量,防止和減少混凝土的裂縫, 達到抗裂防滲目的。當HLC- I內(nèi)摻10%, 參照GB50119- 2003《混凝土外加劑應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》附錄B測試混凝土限制膨脹率和限制干縮率, 試驗結(jié)果見表2, 結(jié)果符合GB50119- 2003《混凝土外加劑應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》的規(guī)定?；炷林袚饺?1%的HLC- I混凝土抗裂防滲劑, 抗?jié)B能力大大提高, 計算抗?jié)B標號>S50, 結(jié)果見表3。

3.2 施工配合比

　　混凝土的設(shè)計標號根據(jù)構(gòu)筑物部位不同, 其標號也不同。各部位的混凝土設(shè)計標號( 包括強度及抗?jié)B標號) 及配合比見表4。其中, 一期工程中, 設(shè)計標號為C40S8 混凝土使用普通硅酸鹽525R級水泥, 其余采用普通硅酸鹽425R級水泥;二期工程中, 設(shè)計標號為C40S8混凝土使用普通硅酸鹽42.5級水泥, 其余采用普通硅酸鹽32.5級水泥。

4 混凝土施工及養(yǎng)護

　　除了小型構(gòu)筑物外, 大型的調(diào)節(jié)池、厭氧池、沉淀池、曝氣池等都用泵送法施工, 混凝土自攪拌樓出料后由攪拌車運到澆筑點, 底板及長方形池池壁混凝土都通過輸送管泵入倉內(nèi), 而圓形池壁混凝土則用汽車泵泵入倉內(nèi)。

　　由于紹興污水處理工程許多構(gòu)筑物外形尺寸大、壁薄, 混凝土表面系數(shù)大; 一期工程中大量的混凝土施工時間是在6~9月份的高溫季節(jié), 其間, 還有臺風過

境, 水分蒸發(fā)快, 混凝土表面易干燥; 二期工程中, 大量的混凝土在冬季施工; 再之摻HLC- I抗裂防滲劑的混凝土需特別注意養(yǎng)護等因素。因此, 工程施工中根據(jù)不同季節(jié)、不同部位采用了不同的養(yǎng)護方法:

　?、傩钏B(yǎng)護法: 對于圓形池底板及長方形池底板在混凝土達到終凝后用潮濕麻袋覆蓋養(yǎng)護1~2d, 以后就蓄水養(yǎng)護, 總養(yǎng)護時間最少為14d。

　?、趪娝B(yǎng)護法: 圓形池壁及長方形池池壁因為表面積較大, 且池壁高度也高, 為保證混凝土池壁兩面始終保持潮濕狀態(tài), 有的標段采用PVC管上鉆上許多小孔, 把PVC管固定在池壁頂端, 當PVC管中通上自來水以后, 水從PVC管的小孔中向著池壁表面噴淋, 這樣, 只要水壓足夠, 無需人工值班晝夜?jié)菜? 節(jié)省勞動力, 又能保證養(yǎng)護質(zhì)量, 大大減少裂縫的發(fā)生。

　?、廴斯⑺? 也有的標段采用內(nèi)外壁掛上潮濕麻袋, 人工不停的澆水, 因為氣溫高, 蒸發(fā)快,濕麻袋很快干燥, 用這種方法養(yǎng)護化人工多, 需要專人負責養(yǎng)護灑水。

　?、車娡勘砻骛B(yǎng)護劑: 有些標段在拆模后往池壁混凝土表面噴養(yǎng)護劑, 在混凝土表面形成防止水分散失的薄膜, 養(yǎng)護效果也較好。

　?、荻诠こ淘诙臼┕r, 采用木模板, 適當延長拆模時間, 拆模后, 及時覆蓋塑料薄膜, 外加草簾保溫; 在溫度低于0℃時, 禁止有水養(yǎng)護。

5 混凝土工程質(zhì)量

　　一期工程混凝土取樣強度統(tǒng)計見表5, 從攪拌樓取樣的混凝土經(jīng)標準養(yǎng)護后的抗壓強度都符合設(shè)計要求, 從各個標段在澆筑點取樣經(jīng)自然養(yǎng)護后所測得的混凝土抗壓強度都高于標養(yǎng)的強度,這是由于自然養(yǎng)護時的平均溫度( 7月~10月) 都高于標準養(yǎng)護時的溫度。混凝土的抗?jié)B等級都在S8以上, 滿足設(shè)計要求。

　　二期工程中, 混凝土取樣后, 送養(yǎng)護室進行標準養(yǎng)護, 到規(guī)定的齡期, 進行抗壓強度和抗?jié)B試驗。表6 為混凝土強度和抗?jié)B等級統(tǒng)計分析,

　　C25S8、C30S8、C35S8、C40S8混凝土的抗壓強度和抗?jié)B等級都滿足設(shè)計要求。

　　紹興污水處理廠一、二期工程的調(diào)節(jié)池、厭氧池、沉淀池、曝氣池底板因蓄水養(yǎng)護充分, 沒有發(fā)現(xiàn)裂縫; 各池池壁中, 少數(shù)養(yǎng)護不到位的部位外基本沒有發(fā)現(xiàn)裂縫。

6 結(jié)語

　　紹興污水處理廠各構(gòu)筑物均為超大、超長、超深池體, 且結(jié)構(gòu)厚度較小, 混凝土的抗裂防滲問題較為突出。一、二期工程中, 采用HLC- I抗裂防滲劑配制補償收縮混凝土, 以適量的限制膨脹來補償限制收縮, 達到抗裂防滲目的。工程實踐表明:HLC- I抗裂防滲劑可解決大尺寸薄壁混凝土結(jié)構(gòu)的抗?jié)B和抗裂問題。

[參考文獻]

　　[1]吳中偉.補償收縮混凝土[M].北京.中國建筑工業(yè)出版社.1979.