超長混凝土水池結構無縫設計方法技術

本發明專利技術涉及一種超長混凝土水池結構無縫設計方法，是通過以下步驟實現的：水池長度總長度一般超過６０至７０米以上；將該水池長度分段，每段的長度宜為等長，范圍在３０～６０米；混凝土應采用補充收縮混凝土；所述補充收縮混凝土摻加６～８％的膨脹劑，膨脹后澆帶帶寬１～２．５米，摻加１０～１２％的膨脹劑；先分段澆筑池壁混凝土，當強度達到７０－７５％時，進行分段內的預應力筋張拉；進行膨脹后澆帶混凝土澆筑；當強度達到７０－７５％時進行后澆帶內預應力筋張拉；當池壁閉合且所有混凝土達到１００％強度后，進行整體第二次預應力張拉；本發明專利技術的有益效果是：使得超長混凝土水池的抗滲裂性能和結構整體性得到了有效提高，同時不設縫的設計，結構的抗震性和耐久性也得以提高。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種超長混凝土水池結構，尤其涉及該結構的無縫設計方法。
技術介紹
實現超長水池結構的無縫設計，主要目的在于是以提高水池結構的防滲和抗裂性能，并通過不設置結構縫的技術方法來提高超長水池的整體性、抗震性和耐久性，目前采用的技術方法主要有：第一，補償收縮類混凝土。這是一種單從混凝土材料的角度，進行材料改良實現無縫設計的方法，主要通過在水泥中摻加一定數量的膨脹劑，拌水后生成膨脹性結晶化合物-水化硫鋁酸鈣(即鈣礬石3CaO·Al2O3·3CaSO4·32H2O)并使混凝土適度的膨脹，在鋼筋和鄰位的約束下，在結構中建立0.2～0.7MPa的預壓應力以抵消或部分抵消混凝土在硬化過程中產生的收縮拉應力，或使其小于混凝土的拉伸極限，從而有效地解決砼硬化過程中的收縮裂縫問題和提高砼水池的抗滲裂性能。第二，設置溫度伸縮縫。當混凝土結構構件在長度或寬度方向超過一定范圍時，需要設置伸縮縫。所謂一定范圍，即現有規范《給水排水工程構筑物結構設計規范》(GB50069-2002)規定的混凝土結構最大間距，其主要作用是考慮季節溫(濕)差作用對結構的影響，克服由荷載(或作用)產生的結構性裂縫，從設計的角度來看，通常認為只要按此規定設縫，理論上水池應不會產生滲裂問題。但工程實踐表明，鋼筋混凝土水池的滲漏往往是不可避免的，特別是設縫的池類結構、地下室等，大多數情況下均-->存在著滲漏，除材料本身密實度不夠外，滲漏主要發生在設縫的位置處，主要原因在于伸縮縫的設置構造復雜，施工質量難于保證，且止水材料易腐蝕老化，一旦滲漏很難修復。第三，設置施工膨脹后澆帶。施工后澆帶技術實現的是為減小砼在施工期出現的溫(濕)差應力作用所產生的收縮裂縫(非控制沉降性質)的一項裂滲預防控制技術。由于結構構件的約束和長度這兩個因素對溫(濕)差作用十分敏感，所以在砼澆筑施工中采用后澆帶可有效地降低構件的約束，特別是長度對這一作用的影響，只要使澆灌后澆帶的前后，結構砼由施工期溫(濕)差作用和收縮應力相疊加的應力值小于混凝土抗拉強度，就可以達到消除大部分收縮裂縫的目的，進而減少或取消伸縮縫的設置。第四，加強帶取代后澆帶技術。目前混凝土結構的無縫設計施工主要是指以摻入膨脹劑的補償收縮混凝土為結構材料，以加強帶取代后澆帶，從改良材料性能角度和施工技術措施上實現連續澆筑超長混凝土結構的一種新技術，通常當結構長度在60米左右設置一個后澆加強帶，帶寬2米，帶內采用大摻量膨脹劑的混凝土，混凝土強度等級高于帶外混凝土5MPa以上，并適當增加帶內鋼筋配筋量。顯然，這一技術針對的是材料本身滲裂的問題，最早是由中國建筑材料科學研究院提出的。第五，預應力技術。從補償收縮混凝土和施工后澆帶的作用機理不難看出，兩者主要解決的是砼的早期收縮問題，并不能解決季節溫(濕)差所產生的溫度應力、砼的后期膨脹以及混凝土徐變等因素所造成的滲裂問題，特別是對于長度較長的混凝土水池結構，如果單純依靠增加配筋量、改善砼性能以及施工養護等措施，不足以真正有效地解決砼的滲裂問題，而設置溫度伸縮縫盡管可以彌補這一缺陷，但其主要針對的還是使用階段混凝土的伸縮變形問題，而同時卻也帶來了結構性的滲漏隱患。采用預應力技術，主要是通過布置在砼構件中的預應力鋼筋對混凝土構件預先施加-->一定大小的預壓應力，達到調整、改變和均勻構件的內力分布，降低截面拉應力峰值，實現結構構件的小偏心受壓甚至全截面受壓，從而使結構在使用階段也能滿足不開裂或減小裂縫寬度，而預應力結構特有的良好的變形恢復性能，能有效地促使早期收縮裂縫的減小與閉合，因此，利用預應力技術可大大地提高砼水池的防滲特別是抗裂性能，其整體性、抗震性、耐久性等都是傳統分縫水池無可比擬的。這種方法目前較多地用在較大直徑的圓形池類或長度一般小于60-70米的矩形水池結構中，因為圓形池類結構，其直徑大，相應周長也大，目前采用的無縫設計主要是沿弧段分段的預應力方法。由于圓形結構具有特殊的幾何自封閉特性，因而這一技術主要解決的對象是大直徑帶來的環向應力過大的荷載作用問題，并不針對混凝土材料本身(補償收縮)的問題。預應力混凝土結構的出現是傳統混凝土結構發展史上的一個重要技術革命。預應力筋可以替代、也可以部分替代普通鋼筋與混凝土一起工作。從技術經濟角度來看，在普通鋼筋混凝土結構中，由于較多地受裂縫寬度的限制，高強度鋼材的強度一般是很難被充分利用的，而在預應力結構中，高強度鋼材則是預先施加了較高的預拉力，因而可以使高強鋼材在構件破壞前達到其屈服強度，另外，混凝土材料優良的抗壓特性，在預應力作用下能得到更充分的發揮。事實上，正是基于這一特點，預應力混凝土結構的工程造價比傳統結構要節約7～20％。所以，解決水池結構滲裂問題的最有效方法，就是采用預應力。近二、三十年來，預應力技術(主要是無粘結)在池類結構中的應用已逐漸趨于普遍，較多的是應用于圓形的水池結構中，矩形水池采用預應力技術的相對來說則要少得多。圓形水池結構預應力通常采用的是在池壁外設置若干個扶壁柱，沿環向分弧段布置和張拉，每一分段(弧段)至少跨越一個扶壁柱，同時連續兩個預應力筋弧段彼此相互錯位搭接一個扶壁柱段。隨著預應力筋的張拉，-->預應力沿環向作用至池壁，使池壁的環向產生預壓應力，不僅有效地使得早期混凝土的收縮裂縫得以減小與閉合，而且能極大地減少和抵消池壁內荷載或溫度作用產生的環向應力。而目前采用預應力技術的矩形水池，結構長度一般在60-70米以內時，大多數采用的是沿長方向(或短方向)分別整段布置預應力(有時增加扶壁柱)，雙向張拉，而沿池壁豎向設置單向張拉預應力布置，實現整體一次澆筑。預應力的作用不僅在于解決了沿長度方向的結構設縫問題，而且有效地減小了池壁厚度，從而進一步降低溫差對水池的作用。與圓形水池的受力方式(主要為環向作用)不同，大型矩形水池池壁主要受池壁內外的靜水壓力和側向土壓力的作用，通常按懸臂構件簡化計算，而在池壁水平方向，主要是考慮混凝土材料早期的固有收縮影響以及使用階段溫(濕)差作用的影響，前者產生材料收縮裂縫，后者產生結構性伸縮裂縫。因而，沿池壁水平方向布置預應力，是在以解決結構性裂縫為主的同時，解決材料的收縮裂縫。從上述現有實現超長混凝土水池結構無縫設計的技術來看，除圓形水池固有的幾何力學特性適宜采用預應力技術外，對于構件長度在60-70米以上的超長水池，既要滿足防滲和抗裂的要求、又要達到不設縫的目的，這些方法的實現是非常困難的。預應力技術在理論上可以采用整體連續預應力筋布置的方式，但由于各種因素的影響，實際應用上是存在一定問題的，這些因素包括：1.隨著池壁長度的增加，所施加的預壓應力對混凝土池壁中段的影響可能會削弱，預應力分布不均勻；2.較大的預應力損失；3.預應力鋼筋穿越、架設、分級張拉等施工操作困難；4.超長混凝土早期收縮裂縫劇烈產生，并導致普通鋼筋初始應力增加；-->因此，在現有材料和施工技術條件下，當混凝土水池長度較長時，要實現類似于圓形水池整體連續預應力布置的方法，無論從混凝土的角度還是從預應力的設計、施工等角度來看，都是比較困難的。如何克服上述的問題是工程技術人員要解決的。
技術實現思路
本專利技術需要解決的技術問題是提供了一種超長混凝土水池結構無縫設計方法，旨在解決上述的問題。為了解決上述技術本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種超長混凝土水池結構無縫設計方法，是通過以下步驟實現的：　水池長度總長度一般超過６０至７０米以上；　將該水池長度分段，每段的長度宜為等長，范圍在３０～６０米；　混凝土應采用補充收縮混凝土；所述補充收縮混凝土摻加６～８％的膨脹劑，膨脹后澆帶帶寬１～２．５米，摻加１０～１２％的膨脹劑；　先分段澆筑池壁混凝土，當強度達到７０－７５％時，進行分段內的預應力筋張拉；　進行膨脹后澆帶混凝土澆筑；　當強度達到７０－７５％時進行后澆帶內預應力筋張拉；　當池壁閉合且所有混凝土達到１００％強度后，進行整體第二次預應力張拉。

【技術特征摘要】
1.一種超長混凝土水池結構無縫設計方法，是通過以下步驟實現的：水池長度總長度一般超過60至70米以上；將該水池長度分段，每段的長度宜為等長，范圍在30～60米；混凝土應采用補充收縮混凝土；所述補充收縮混凝土摻加6～8％的膨脹劑，膨脹后澆帶帶寬1～2....

【專利技術屬性】
技術研發人員：何國富，應付釗，
申請(專利權)人：中國石油化工集團公司，中國石化集團上海工程有限公司，
類型：發明
國別省市：11[中國|北京]