摘要：水池裂縫控制提始終是難點問題。首先對鋼筋混凝土開裂影響因素進行了全面的分析，然后針對圓形水池池壁進行具體分析，分析過程中充分考慮了非荷載因素的影響。 

　　關鍵詞：圓形水池裂縫控制溫度收縮變形混凝土 

　　中圖分類號：TU37 文獻標識碼：A 文章編號： 　　 

　　 鋼筋混凝土水池屬于市政特種結構，它與鋼水池、素混凝土水池和砌體水池相比，不但具有施工簡單、造價低、成型方便，而且具有較好的防滲、防腐和耐久性能，所以它也是使用最廣泛的水池類型。圓形水池受力合理、節(jié)省材料、施加預應力方便，在大、中、小型水池中均有廣泛應用。對于容量大于3000m3的水池，由于環(huán)向拉力大容易導致池壁開裂，一般建議采用預應力鋼筋混凝土水池。但是由于近些年國內建設發(fā)展迅速，一些大型水池的施工單位并不具備大型的復雜的預應力施工設備或者為了施工方便，仍然采用了普通鋼筋混凝土結構，這就給水池的裂縫控制提出了新的要求。本文先對鋼筋混凝土開裂影響因素進行了全面的分析，然后針對圓形水池池壁進行具體分析。 

　　一、鋼筋混凝土開裂的影響因素 

　�。ㄒ唬┗炷�土的材料特性 

　　在混凝土的凝固過程中，水泥砂漿失水收縮的變形遠大于粗骨料的變形。由此導致的應力場的局部應力可能很大，以致在骨料的截面中產生微裂縫。微裂主要有三種：粘著裂縫，水泥石裂縫，骨料裂縫。在這三種裂縫中，前兩種較多，而骨料裂縫較少，所以混凝土的微裂主要是指粘著裂縫和水泥石裂縫。結硬混凝土材料中所有未被原材料和生成物所占據(jù)的非密實部分形成空隙，這包括因硬化混凝土中游離水的作用而形成的毛細孔、因混凝土拌合物夾帶的空氣未被完全排除而形成的氣孔和水泥凝膠體之間的凝膠孔等。隨著混凝土硬化條件的不同，毛細孔和凝膠孔還可以被水或空氣填充。由于空隙的存在，加速了微裂縫的擴展，這是產生微裂縫的關鍵因素之一。 

　�。ǘ�）混凝土的收縮變形 

　　由混凝土中所含水分的變化、溫度變化和化學反應等因素引起的混凝土體積縮小均稱為混凝土的收縮。根據(jù)產生的原因，混凝土的收縮變形其可分為以下五類：1、自生收縮，即自縮；2、塑性收縮；3、溫度收縮即冷縮；4、失水收縮，即干縮；5、碳化收縮。 

　�。ㄈ�）混凝土的徐變變形 

　　混凝土在荷載長期作用下即壓力不變的情況下，它的應變隨時間繼續(xù)增長的現(xiàn)象稱為混凝土徐變。一般認為徐變與收縮是相互聯(lián)系的現(xiàn)象，因為二者之間有很多相似之處。關于混凝土徐變產生的原因，通常的解釋是，混凝土硬結以后，骨料之間水泥漿的一部分變?yōu)橥耆珡椥缘慕Y晶體，另一部分變?yōu)樘畛溆诰�體間的凝膠體，后者具有黏結流動的性質�；炷�土內部微裂縫在荷載長期作用下不斷發(fā)展和增加，導致應變的增加。 

　�。ㄋ模┩饧觿┑挠绊懺诨炷�土的拌制過程中加入各種外加劑，可以節(jié)省水泥、提高施工速度與施工質量、改善工藝與勞動條件和改善混凝土的性能。在混凝土中摻入適量的減水劑可以分散水泥顆粒并調節(jié)凝結時間，從而改善混凝土的和易性、提高強度并節(jié)省水泥。在混凝土中摻入引氣劑可以在混凝土中引進一定數(shù)量的氣泡，以減少混凝土在流動過程中對管壁的摩擦阻力。適當?shù)貞�用高性能礦渣摻和料等量取代部分水泥，能起到增加流動性和提高強度的作用。 

　　二、鋼筋混凝土圓形水池池壁的非預應力抗裂分析 

　�。ㄒ唬┧�池概況 

　　以內力分布和經濟比較來說，最有利的形式是圓形水池。因為圓形水池的池壁大部分是受拉，這將由池壁中的環(huán)向鋼筋來承受。另外，當水池容量相同時，圓形水池的表面積比矩形水池表面積小，相應的其材料消耗也就小。但是從適應地形的能力、布置是否緊湊和占地面積等方面考慮，采取矩形水池則更加有利�？傊�，水池形式的合理選用必須考慮工藝要求、土建結構和施工條件等因素。 

　　相對于其他水池，作用在敞口等厚圓形水池上的荷載，大致可分為以下幾種：自重，液壓力，土壓力，活荷載，地基反力，等等。由于這些荷載并非同時作用于水池各構件上，所以設計時還須考慮各組成構件的最不利荷載組合情況。水池的設計內容包括以下三個方面： 

　�。�1）抗裂度驗算和限制裂縫寬度的驗算； 

　�。�2）穩(wěn)定性的演算； 

　�。�3）地基強度的演算。 

　�。ǘ�）溫（濕）度應力的分析 

　　溫度變化對水池池壁的影響可以分為兩種情況考慮：一種是由于水池池內的水溫與池外空氣或填土的溫度不同，使池壁內外壁面產生溫差，稱為壁面溫差；另一種是由于施工期間混凝土閉合時的溫度與水池使用時的最高或最低溫度之差，稱為中面季節(jié)平均溫差簡稱中面溫差。一般來說，由于混凝土具有熱脹冷縮的物理特性，溫度變化就會使池壁發(fā)生變形。結構產生變形變化時，不同結構之間和內部各質點之間都會產生約束，前者稱為“外約束”，后者稱為“內約束”。外約束可分為自由、全約束和彈性約束三種狀態(tài)。具體到圓形水池池壁，壁面溫差造成池壁溫度高的一側膨脹，而溫度低的一側收縮。這將導致圓環(huán)曲率的改變，由于封閉環(huán)形池壁自身阻礙了這種曲率的改變，致使溫度低的一側不能自由收縮而產生拉力，溫度高的一側不能自由伸長而產生壓力。這種阻礙自身變形的作用即為自約束，而由于溫度變形受到其阻礙作用而產生的應力即為溫度應力。另外，圓形水池池壁的殼體變形不但受到自約束的限制，而且受到邊界約束條件的限制。 

　　鋼筋混凝土不但有熱脹冷縮現(xiàn)象，而且有濕脹干縮現(xiàn)象。因此當池外大氣溫度、池內液體溫度和池壁濕度發(fā)生變化時，池壁會發(fā)生變形，當這些變形受到約束時，就會在池壁內部形成附加內力。當這種附加內力超過混凝土的抗拉強度時便會產生裂縫，而當裂縫寬度超過限制時就會對結構產生不良影響。 

　�。ㄈ�）荷載應力的分析 

　　敞口等厚圓形水池所受的外荷載主要池內外液壓力、土壓力和地面活荷載通過池壁外側土壤傳給池壁的水平側壓力。根據(jù)前面所討論，溫度應力影響最大的水池類型是地面水池，且其主要荷載為池內液壓力，故為簡便起見，此處只考慮地面水池的池內液壓荷載作用。 

　�。ㄋ模┖奢d因素與非荷載因素綜合抗裂分析 

　　在求出荷載因素與非荷載因素產生的內力后，就可進行水池池壁的設計計算。在一般情況下環(huán)向力沿池壁高度的大小分布是不相同的，為了達到配筋合理，可以采用分段計算分段配筋的辦法來設計環(huán)向鋼筋。環(huán)向鋼筋可取雙排配置，以便與豎向鋼筋整體連接。故通常水池的池壁鋼筋都是雙排雙向的。 

　　對于變形引起的裂縫問題，僅看到混凝土結構的抗拉強度是不全面的，更重要的是要看“材料的抗變形能力”，即材料的極限拉伸值。在工業(yè)和民用建筑領域中，對抗壓強度的研究與應用較為注重，規(guī)范和規(guī)程都把抗壓強度作為控制工程質量的主要指標，然而絕大多數(shù)工程的裂縫問題是抗拉強度和極限拉伸的問題。對于配筋對混凝土極限拉伸的影響，在國內外一直是有爭議的，一種觀點認為，鋼筋對混凝土的極限拉伸沒有影響；另一種觀點認為，配筋可以提高混凝土的極限拉伸。在這種情況下傳統(tǒng)的不考慮非荷載因素的抗裂設計方法顯然是不充分的。同時上面兩種觀點都認為，混凝土中配置鋼筋能夠起到控制裂縫擴展和減少裂縫寬度的作用。 

　　三、結語鋼筋混凝土圓形水池因其具有施工簡單、造價低、成型方便，而且具有較好的防滲、防腐和耐久性能等優(yōu)點，在實際工程中得到廣泛使用。但是有必要對水池池壁的裂縫控制進行重點分析。本文基于以上工程背景對大型鋼筋混凝土圓形水池池壁的裂縫控制進行了分析研究，分析中討論了鋼筋混凝土開裂的普遍因素，對鋼筋混凝土圓形水池池壁分別進行了非預應力抗裂分析和無黏結預應力抗裂分析。 

　　參考文獻 [1]羅井國．鋼筋混凝土水池設計的幾個問題[J]．黑龍江冶金，2003，