混凝土盛水构筑物渗漏成因及防治措施

　　摘要：渗漏是混凝土盛水构筑物常见的病害，主要是裂缝渗水、止水带断裂漏水、穿越池壁的管道边缘渗漏水、混凝土施工缝渗水、对拉螺栓渗漏水等常见渗漏现象，它不仅影响使用功能，也会降低结构混凝土的使用性能和使用寿命，本文对混凝土盛水构筑物工程中常见的一些渗漏成因进行探讨分析总结，并针对具体情况进行了一些预防、处理措施。
　　关键词：混凝土盛水构筑物，渗漏，成因，防治，措施
　　1概述
　　目前污水处理厂、自来水厂、排水泵站等大部分盛水构筑物均是钢筋混凝土结构，这些构筑物中常设有止水带、穿越池壁的管道、混凝土施工缝、池壁对拉螺栓等，而这些部位往往是薄弱环节，处理不好容易造成池体渗漏，加上混凝土结构自身产生的裂缝，导致渗漏的现象出现较为普遍，大多数为微细的、不规则的表面裂缝（裂缝宽度小于0.05mm），危害性不大，一般不危及构筑物的安全和正常使用，有许多细小裂缝混凝土自身会修复。按GB50069-2002《给水排盛水程构筑物设计规范》规定，水处理构筑物是允许产生裂缝的，最大裂缝限值为0.2㎜。但是盛水构筑物抗渗要求高且污水一般具有一定的腐蚀性，构筑物尤其是要避免和控制有害贯穿性裂缝的出现，裂缝产生后会对钢筋产生腐蚀，如不及时处理，严重时会危及结构安全。
　　某污水处理厂部分水池池壁产生裂缝，裂缝均产生于水平施工缝以上部分，沿池壁竖问展开部分到池壁顶，裂缝沿水平方向分布较均匀，且具规律性。裂缝宽度0.2～0.55㎜，部分为贯通缝，水池满水试验分别呈现润水（有潮湿痕迹无明显渗水）、渗水（滴水形式渗水）现象。本文通过对此污水处理厂20多个钢筋混凝土结构盛水构筑物渗漏现象成因、处置方法进行分析总结。
　　2、产生渗漏的原因
　　混凝土盛水构筑物常见渗漏主要是裂缝渗水、止水带断裂漏水、穿越池壁的管道边缘渗漏水、混凝土施工缝渗水等常见渗漏现象。其中最常见的也是危害最大的是池体裂缝导致渗漏的现象。
　　2.1混凝土盛水构筑物池体裂缝原因
　　混凝土裂缝产生的原因很多，主要有变形引起的裂缝（如温度变化、收缩、膨胀）、不均匀沉陷、外载作用、养护环境不当和化学作用等原因引起的裂缝。
　　混凝土是一种由砂石骨料、水泥、水及其他外加材料混合而形成的非均质脆性材料，在其微观结构相组成之间主要的结合力是范德华力，因此其抗拉强度远低于抗压强度，当混凝土内部产生拉应力超过其抗拉强度时就会产生裂缝。因此，混凝土发生开裂的条件就是：变形的大小、约束的程度、实时抗拉强度。不受约束的自由变形不会产生应力；抗拉强度足以抵抗所产生的拉应力时则不会开裂。也就是说不能笼统地认为收缩必然开裂。所产生的应力大小和实时的弹性模量有关，和能够松弛应力的徐变有关；是否引起开裂还和混凝土的抗拉强度有关。
　　2.1.1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，水泥浆中水分的蒸发会产生干缩，且这种收缩是不可逆的。干缩裂缝的产生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：混凝土受外部条件的影响，表面水分损失过快，变形较大，内部湿度变化较小变形较小，较大的表面干缩变形受到混凝土内部约束，产生较大拉应力而产生裂缝。相对湿度越低，水泥浆体干缩越大，干缩裂缝越易产生。干缩裂缝多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，大体积混凝土中平面部位多见，较薄的梁板中多沿其短向分布。混凝土干缩主要和混凝土的水灰比、水泥的成分、水泥的用量、集料的性质和用量、外加剂的用量等有关。
　　2.1.2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、两端细且长短不一，互不连贯状态。较短的裂缝一般长20～30cm，较长的裂缝可达2～3ｍ，宽1～5mm。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、相对湿度等等。
　　2.1.3沉陷裂缝
　　沉陷裂缝的产生是由于结构地基土质不匀、松软，或回填土不实或浸水而造成不均匀沉降所致；或者因为模板刚度不足，模板支撑间距过大或支撑底部松动等导致，特别是在冬季，模板支撑在冻土上，冻土化冻后产生不均匀沉降，致使混凝土结构产生裂缝。此类裂缝多为深进或贯穿性裂缝，其走向与沉陷情况有关，一般沿与地面垂直或呈30°-45°角方向发展，较大的沉陷裂缝，往往有一定的错位，裂缝宽度往往与沉降量成正比关系。裂缝宽度受温度变化的影响较小。地基变形稳定之后，沉陷裂缝也基本趋于稳定。
　　2.1.4温度裂缝
　　温度裂缝多发生在大体积混凝土表面或温差变化较大地区的混凝土结构中。混凝土浇筑后,在硬化过程中,水泥水化产生大量的水化热，（当水泥用量在350～550kg/m3，每立方米混凝土将释放出17500～27500kJ的热量，从而使混凝土内部温度升达70℃左右甚至更高）。由于混凝土的体积较大，大量的水化热聚积在混凝土内部而不易散发，导致内部温度急剧上升，而混凝土表面散热较快，这样就形成内外的较大温差，较大的温差造成内部与外部热胀冷缩的程度不同，使混凝土表面产生一定的拉应力（实践证明当混凝土本身温差达到25℃～26℃时，混凝土内便会产生大致在10MPa左右的拉应力）。当拉应力超过混凝土的抗拉强度极限时，混凝土表面就会产生裂缝，这种裂缝多发生在混凝土施工中后期。在混凝土的施工中当温差变化较大，或者是混凝土受到寒潮的袭击等，会导致混凝土表面温度急剧下降，而产生收缩，表面收缩的混凝土受内部混凝土的约束，将产生很大的拉应力而产生裂缝，这种裂缝通常只在混凝土表面较浅的范围内产生。
　　2.2变形缝渗水
　　矩形盛水构筑物超过一定长度(通常为30m)宜设置完全缝（包括沉降缝和伸缩缝）。完全缝防水构造多采用埋入式遇水膨胀橡胶止水带或金属止水带。[!--empirenews.page--]
　　沿变形缝缝隙渗漏水，多发生在变形缝下部及止水带的转角处。严重的发生变形缝错位导致止水带断裂漏水。主要原因是：
　　①止水带固定方法不当，混凝土浇捣时被挤推，造成其位置偏移。
　　②止水带两翼的混凝土包裹不严，振捣不密实。
　　③浇捣混凝土前，止水带周围积灰、木屑等杂物未清除干净。
　　④钢筋过密，混凝土浇筑方法不当，骨料集中在下部。
　　⑤固定止水带时在膨胀带内侧穿孔，用铁丝等物固定止水带。
　　2.3、穿越池（井）壁、底板套管渗漏水
　　泵房、污水沉淀池等盛水构筑物在池内水压力作用下，池内水体或地下水沿预埋管或穿墙套管与混凝土接触部位渗出，影响构筑物的正常使用。
　　池（井）壁或底板上的预埋管或穿墙套管一般均为钢管或铸铁管，外壁表面比较光滑，与混凝土较难牢固、紧密地结合，其接触交界部位就易成为渗漏水的主要通道。导致渗漏水的主要原因有：①在浇筑混凝土时，由于预先在池（井）壁或底板内埋入管道，当管径较大时，管底部的混凝土捣操作较为困难，不易振捣密实，在此部位混凝土容易出现疏松、蜂窝，成为渗水的通道。②由于穿墙管道接触部位的混凝土固结硬化后收缩，形成微细缝隙，成为渗水通道。③施工前没有认真清除管件表面锈蚀，致使管道与混凝土粘结不严密。在施工或使用中，管道受到敲击、振动而松动，管壁与混凝土间产生缝隙而渗漏水。
　　3、预防措施
　　3.1混凝土盛水构筑物池体裂缝
　　⑴选用收缩量较小的水泥，一般采用中低热水泥和粉煤灰水泥，降低水泥的用量。
　　⑵、在混凝土配合比设计、施工中应尽量控制好水灰比的选用，同时掺加合适的减水剂。
　　⑶、选用碱活性小的砂石骨料。选用低碱水泥和低碱或无碱的外加剂、合适的掺和料抑制碱骨料反应。
　　⑷、浇筑混凝土之前，将基层和模板浇水均匀湿透加强混凝土的早期养护，并适当延长混凝土的养护时间。在高温和大风天气要设置遮阳和挡风设施，及时养护。冬季施工时要适当延长混凝土保温覆盖时间，并涂刷养护剂养护。
　　3.2变形缝渗水预防措施
　　止水带应平整，尺寸准确，其表面的油污应清除干净，不得有砂眼，钉孔。橡胶止水带的形状，尺寸及其材料的物理性能均应符合设计要求，且无裂缝、无气泡。金属止水带的接头，应按其厚度分别采用折叠咬接或搭接，搭接长度不得小于20㎜。咬接或搭接必须采用双面焊接。橡胶止水带宜整条制作，如需接长时，应采用热接接头，但不得采用叠接，接缝应平整牢固，不得有裂口胶胶现象。T字形、十字形和Y字形接头，应在工厂加工成型。止水带应安装牢固，位置准确，与变形缝垂直，其中心线与变形缝中心线对正。不得在止水带上穿孔或用铁钉固定就位。止水带两翼的混凝土必须严密牢固，特别是底板的止水带下面，混凝土振捣必须密实，应防止止水带周围骨料过于集中，钢筋过密的现象。在变形缝构造处理上，应使变形缝具有防止垂直错位，阴止剪切破坏的功能。
　　3.3预埋管道渗漏预防措施
　　为使管道周围混凝土有良好的密实度，两者间有较好的粘结力和抗渗能力，应认真选定混凝土的坍落度（一般8～12㎝）。浇捣较大型穿墙管道周围混凝土时，在浇至管底下20～30㎜时，应先将管道处混凝土捣实振平，然后管道两侧成三角形状、均匀、对称地浇筑混凝土，并逐步扩大三角形区域，此时振捣棒斜振，最后混凝土继续浇捣至管顶以上30～50㎜。
　　4、渗漏的治理方法
　　4.1出现裂缝渗漏治理方法
　　灌浆法主要适用于对结构整体性有影响或有防渗要求的混凝土裂缝的修补，它是利用压力设备将胶结材料压入混凝土的裂缝中，胶结材料硬化后与混凝土形成一个整体，从而起到封堵加固的目的。常用的胶结材料有水泥浆、环氧树脂、甲基丙烯酸酯、聚氨酯等化学材料。嵌缝法是裂缝封堵中最常用的一种方法，它通常是沿裂缝凿槽，在槽中嵌填塑性或刚性止水材料，以达到封闭裂缝的目的。常用的塑性材料有聚氯乙烯胶泥、塑料油膏、丁基橡胶等等；常用的刚性止水材料为聚合物水泥砂浆。
　　⑴表面处理法，对于裂缝宽度小于0.2mm及部分0.2mm-0.3mm渗漏不严重的裂缝，沿裂缝方向开凿20mm-50mm，随后用“水不漏”防水材料填补密实，表面处理平整；
　　⑵高压注浆法，对于裂缝宽度大于0.2mm的裂缝，均在裂缝两边、沿裂缝方向间距300mm钻孔高压灌注防水材料：“聚氨酯”，最后表面用“水不漏”将钻孔填补密实，表面处理平整；高压灌注法的优点是可以在满水试验的同时进行补漏，无须将水排空。
　　⑶仿生自愈合法，对于有些池体池壁上裂缝宽度小于0.2mm，水在通过裂缝渗流时和混凝土裂缝处的CaO化合形成Ca（OH），Ca（OH）和空气中CO2化合生成CaCO3沉积在裂缝中，裂缝可以逐渐封闭而自愈未做补漏处理。
　　另外还可以根据裂缝的成因不同采取结构加固法、混凝土置换法、电化学防护法等不同手段解决池体开裂造成的渗漏。
　　4.2变形缝出现渗漏治理方法
　　已完成的变形缝出现渗漏水，可先用聚氨酯或氰凝等堵漏剂压浆堵漏，待堵住渗漏，表面干燥后，可在其表面粘贴或涂刷氯丁胶片，作为第二道防水线，对由于轻微错位引起的变形缝漏水，应先对支撑土体作适当的加固措施，以稳定地基，阻止错位的继续扩大。然后按上述的方法作适当的堵漏加固处理。对于严重错位，已断裂的止水带，在地基加固、临时堵漏生效后，应凿去变形缝处的部分混凝土，重新正确安装止水带。
　　4.3管道穿越池壁渗漏治理方法
　　由于管道穿越池壁或底板，出现渗水后处理较为困难。对此有不同的堵漏方法和经验。在此介绍两个常用的处理方法。
　　⑴速效抗渗堵漏材料（水不漏）堵漏法。先在混凝土池（井）壁的外侧沿管道四周凿一条宽50mm左右，深50mm左右的U型凹槽，用清水洗干净，直至无渣、无尘为止。用砂纸打掉管外锈蚀。在集中漏水点处继续凿深至100mm左右，用一根塑料软管对准漏水点，再用速效抗渗堵漏材料（水不漏）将其固结，使渗漏水集中于软管内流出。然后用建筑密封材料嵌于槽内25mm深左右，再用速效抗渗堵漏材料（水不漏）对漏水部位逐点进行封堵，直至全部封堵完毕。最后在速效抗渗堵漏材料（水不漏）表面涂刷柔性结合防水层一道，厚约1.6mm，待24小时后，再用防水砂浆做保护层，厚约15～20mm，并抹平压光，湿润养护5d。在确认管壁四周已无渗漏后，将软管拔出，然后用“速效抗渗堵漏材料（水不漏）封堵孔洞。[!--empirenews.page--]
　　⑵遇水膨胀橡胶堵漏法。先沿穿壁管道的周围混凝土壁面（最好在迎水面）上凿出宽50mm，深约50mm的U型凹槽，清洗缝隙，去除杂物。然后剪一条宽约30mm，厚30mm的遇水膨胀橡胶条，长度以绕管一周为准。在接头处插入一根塑料引水软管，并使其对准漏水点，经过一昼夜后，待遇水膨胀橡胶已充分膨胀，主要的渗水点已被封住后，拔出引水管，用速效抗渗堵漏材料（水不漏）堵住孔洞。然后在表面加抹一层防水砂浆。
　　5总结
　　经过对几个混凝土构筑物工程出现不同部位、不同原因造成的渗、漏后的处理情况看，效果很好，尽管渗漏得到了有效治理，堵漏堵得再好，它不过只是一种亡羊补牢的办法，一种消极的办法，它不但要造成浪费，而且要投入大量的人力和物力，在工程投入使用后也会发生种种意想不到的问题。关键是要强对混凝土的施工管理工作，做到预防为主，严格把好混凝土的施工质量关，避免和减少混凝土结构的裂缝。由于混凝土是由多种材料组成的一种刚性材料，在施工过程中往往很难保证混凝土结构不出现裂缝，尽最大努力控制尽量少出现裂缝。一旦出现裂缝，则应针对裂缝产生的原因采取相应的堵漏方法对渗漏进行有效封堵，确保工程质量。
　　
　　参考文献
　　1钢筋混凝土结构设计规范1999
　　2混凝土裂缝抑制措施的研究进展.混凝土2002
　　3混凝土施工中的裂缝控制2000
　　4混凝土裂缝防治的两种新方法.施工技术2002
　　5给水排盛水程构筑物设计规范GB50069-2002
　　6普通混凝土配合比设计规程JGJ55-2000
　　7混凝土结构设计规范（GB50010－2002）
　　8混凝土结构工程施工质量验收规范GB5204－2002

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