事故简介

某水池长76m，宽46m，高10m，池壁厚400mm，基础底板为C40P8混凝土，底板施工后约20d浇筑池壁C40P8混凝土，砂细度模数为2.0，设计要求抗裂防水剂掺量为6%。为防止胀模，池壁分两次浇筑。第一次于8月上旬施工，环境温度约30℃，浇筑后第二天未拆模但池壁上部发现裂纹，3d后拆模，墙体长向中部发现池壁内外约有7～8条裂缝，短向中部也有1～2条裂纹，数日后两个方向陆续出现一批竖向等距离裂缝，裂缝间距约3～4m，两周后，裂缝数量增加至70余条，裂缝在池壁两侧几乎对称。建设、施工、监理、混凝土公司共同开会，查找原因。业主认为混凝土强度增长过快是主要原因；混凝土公司则对超长结构未设加强带，抗裂防水剂掺量偏低，墙体抗裂水平筋偏粗、间距过大及带模养护时间过短等提出异议。

在总结第一次施工问题的基础上，9月上旬继续施工水池上半部墙体。墙体上端有纵横7道大梁，如图1-1所示，相当于墙的长度减少了。混凝土公司更换了水泥品种，改进了砂石质量，适当调整了混凝土配合比；经设计单位同意，将抗裂防水剂掺量提至8%；施工单位加强了养护工作，墙体带模养护10d，浇筑混凝土后第四天松动模板对拉螺栓，从墙体上部设水管喷淋浇水，拆模后墙体裂纹数量较第一次施工明显减少，裂纹主要发生在池壁长向中部，短向基本没有发现裂纹。

图1-1 污水池平面图、剖面图

原因分析

1.混凝土原材料及配合比

两次混凝土配合比见表1-1。

表1-1 混凝土配合比

第一次浇筑：池壁下部5m墙体采用某厂P.O42.5水泥（水泥强度：R₃=32MPa，R₂₈=48.7MPa），水泥用量320kg/m³，胶结料总用量（在这里，胶结料总用量=水泥用量+粉煤灰用量+矿渣粉用量+HEA膨胀剂用量）480kg/m³，用量偏大。由于该水泥早期强度高，且C₃A（铝酸三钙）含量高，发热量也必然高（该品牌水泥熟料中C₃A含量高、水化速率快、导致发热量大），导致混凝土收缩较大，这是水池开裂的原因之一。下部墙体采用的砂细度模数为2.0，砂偏细对控制裂纹不利。

第二次浇筑：水池上部改用P.S32.5水泥配制，C40混凝土胶结料总量下降至460kg/m³，水泥用量为370kg/m³（水泥强度：R₃=17.2MPa，R₂₈=43.5MPa），降低了混凝土早期发热量（换水泥后，控制了C₃A含量，水化速率慢，发热量小，但P.O42.5水泥和P.S32.5水泥中C₃A含量由生产厂商控制，与强度等级无直接关系）。同时改用优质机制砂，细度模数为2.9，从而使上部裂纹得到有效控制。

2.设计方面

1）王铁梦教授在《建筑物的裂缝控制》一书中写到：“混凝土墙体在均匀降温及收缩作用下，受到基础底板对墙体的强劲约束，这种约束应力可导致结构的贯穿性裂纹”，这是裂纹产生的主要原因。露天池壁往往经受两种温差及收缩的共同作用，即均匀的温差与收缩引起长墙的约束应力和池壁内外不均匀温差与收缩引起的弯曲应力，两者叠加形成偏拉受力结构，一般表现为壁外宽、壁内窄的贯穿裂纹，壁外表面裂纹多于内表面。

2）该水池平面尺寸为76m×46m，属超长结构，按设计规范要求，地上露天剪力墙应每隔20m设后浇带或加强带，但该工程上下两层混凝土墙均未设加强带，裸露在地上，混凝土收缩和拆模后，墙体表面水分大量流失，很容易开裂。池壁上端纵横有4道大梁，减小了池壁的自由长度，对裂纹控制有利，这应该是上部裂纹较少的原因之一。

3）抗裂防水剂使用说明书要求，当结构长度>60m时，掺量应为8%，但该工程设计图样却要求掺量为6%，下部混凝土检测报告证明掺量为6%时混凝土限制膨胀率仅为0.019%，达不到0.025%。上部墙体抗裂防水剂掺量提高到8%，有利于墙体裂纹的减少。

4）设计中剪力墙水平抗裂筋为22@250，而且设置在主筋内侧。第二次浇筑时，设计单位未采纳混凝土公司的建议，修改水平抗裂筋的直径与间距，这对控制混凝土表面的裂缝不利。

3.施工方面

第一次浇筑混凝土3d后拆模，拆模偏早。当时正值8月炎热天气，日照强烈，环境温度在30℃左右，天气干燥，浇水养护不及时。第二次施工池壁上部养护得到改善，是裂纹减少的重要原因。

事故处理(www.daowen.com)

第二次混凝土浇筑后一个月，裂纹发展基本稳定，池内壁用环氧树脂稀浆滚涂两遍。池外壁渗水处裂缝凿开一V形缝，用水泥基结晶抗渗材料嵌缝，修补后保湿养护，以确保其结晶充分膨胀。经再次试水，未发现渗漏。

预防措施

1.设计方面

1）地上长剪力墙易出现裂缝，按《混凝土结构设计规范》（GB 50010—2010）规定，钢筋混凝土结构伸缩缝最大间距应为30m（室内或土中）或20m（露天），长剪力墙应设膨胀加强带。

2）按《补偿收缩混凝土应用技术规程》（JGJ/T 178—2009）规定，剪力墙限制膨胀率应≥0.02%。

3）墙体水平抗拉筋应进行温度应力验算，且应采用小直径、小间距钢筋，并设置在主筋外侧，如钢筋直径在8～14mm之间，间距为150mm较合理。

4）墙体混凝土强度等级不宜大于C35。

5）近年来有的设计单位采用底板和墙体分离的设计方法（某污水处理池大放角图如图1-2所示）。王铁梦教授对混凝土裂纹控制提出了“放”和“抗”的观点，这是对裂纹控制最本质的阐述。

“放”是降低对混凝土结构的约束程度。采用混凝土墙体与底板分离的办法，可减少底板对墙体的约束。图中阴影部分为“大放角”，施工顺序为：预应力混凝土底板→预应力混凝土墙→大放角，预应力混凝土墙底部有滑动层，采用4层0.18mm厚塑料薄膜，墙体及大放角与基础底板接触处涂防水胶泥。这样既使底板对墙体的约束取消了，又由于大放角的存在，增长了渗漏水的“爬行路途”，对控制墙体裂纹十分有利。

图1-2 某污水处理池大放角图

2.混凝土生产方面

1）要高度重视超长结构配合比设计，采用级配良好的砂石，不宜采用细砂和含泥量>3%的砂，以减少混凝土收缩。在满足泵送的前提下，尽量降低砂率和坍落度。

2）水泥和胶结料用量不是越多越好，C40混凝土控制胶结料用量不宜>450kg/m³，以减小混凝土收缩，并根据设计要求和抗裂防水剂产品使用说明书，合理选用水泥品种、水泥用量和确定抗裂防水剂掺量，对配合比强度和限制膨胀率进行测试，这些必须满足设计要求。

3）严格控制混凝土坍落度（坍落度是指混凝土的和易性，包括混凝土的保水性、流动性和黏聚性），坍落度越大，混凝土收缩就会越大。混凝土应确保连续供应，防止冷缝的产生（冷缝处极易产生渗漏）。

3.施工方面

1）混凝土应分层浇筑，每层宜在300～500mm，不得漏振或过振，宜采用二次复振。二次复振有利于提高混凝土密实度和强度，从而提高混凝土的抗裂性，减少裂纹。

2）要高度重视超长结构的养护工作。混凝土带模养护时间为5～7d，浇筑后3d松开对拉螺栓并从墙体上部用小流量水喷淋湿润混凝土，这样不仅可以保湿养护，也可以防止墙体与环境的温度差、湿度差过大，减少混凝土开裂的概率。