摘 要:针对常规混凝土薄壁水池形体外观质量和渗漏问题,在施工中通过加强模板工序质量控制和防渗设置来解决。以材料选用及作用原理的阐述和理论计算为基础,总结了“螺栓加固模板工艺法”,能提高池壁混凝土形体外观质量,混凝土表面平整、光洁,表面糙率小于0. 015 和控制变形在0. 2 mm 左右。采用2 种方法和不同材料进行防渗设置,截断渗透途径,避免分期混凝土接触面渗漏,达到止水、节水目的,抗渗达到S9 。加强模板工序质量控制和防渗设置来提高混凝土质量的施工方法确实可行,对类似工程有生产指导意义,值得推广。
关键词:混凝土薄壁水池;施工研究;螺栓;模板;防渗设置
中图分类号: TU991. 34 + 3 文献标识码:B
1 混凝土薄壁水池研究问题的提出
(1) 常规薄壁混凝土外观质量难保证及采取的常规防渗措施。薄壁混凝土除具有强度、刚度和耐久性要求外,还必须满足防渗要求,达到止水、节水目的。常规混凝土浇筑漏浆容易出现蜂窝、麻面、露筋等质量问题。模板强度、刚度达不到要求,则造成混凝土尺寸走样、变形。为防止混凝土薄壁渗(漏)水,常采用加大混凝土厚度(大于30 cm ,增大渗径) 、混凝土表面处理(抹面、粉刷,隔断渗透) 和灌浆(压密、充填) 等防渗措施来克服“跑、冒、滴、漏”现象。
(2) 施工缝和适应性问题。施工缝处理不慎,则易形成渗(漏) 水通道。常规抹面、粉刷部位低温环境易剥蚀、跳壳、脱落,不耐久。混凝土施工保证率低,不能满足通仓浇筑条件,难于对付浇筑时的突发事件,造成池壁、池底、池顶易形成渗漏。
2 研究内容
一是保障薄壁混凝土尺寸不走样,改善薄壁混凝土平整度和光洁度。混凝土表面糙率应小于0. 015 和控制变形在0. 2mm 左右,抗渗达到S9 ,省去混凝土收尾阶段的抹面、粉刷等工序。二是克服、避免分期浇筑混凝土接触面渗漏。改善混凝土作业条件,提高施工保证率,从而提高混凝土质量的总体水平和水池本身的使用效益。
3 研究方法
3. 1 加强模板工序质量控制
3. 1. 1 材料选用和作用原理
加强模板工序质量控制, 模板选用胶合板, 固定模板采用螺栓, 即“螺栓加固模板工艺法”, 是集支撑和围令为一体的组合体, 它的部件通过连杆同主件连在一起。模板采用1. 8m ×0. 9 m 的9 层胶合板, 厚15 mm。胶合板重量轻、面积大、平整、吸水及保湿性好、变形小、裁切拼接方便、装拆方便、有利于低温环境施工的特点, 对混凝土“三护”工作及提高抗渗性能极为有利。螺栓制作选用Φ12 钢筋(A3 滑钢) , 抽丝方便, 用螺帽紧固, 用于承受拉力的连接, 起固定模板作用。在螺栓中部设置60 mm ×60 mm ×6 mm 的钢板止水片与螺栓焊接, 截断水沿螺栓渗透, 同时满足混凝土设计几何尺寸。“三点”带止水片(60 mm ×60 mm ×6 mm 的钢板) 的钢筋支脚支撑DN40 架子管, 满足混凝土运输要求。
用50 mm 厚木方作龙骨, 用40 mm ×40 mm ×4 mm 钢板与螺栓焊接作横向支撑, 圆形水池支撑于接缝处, 木楔加劲, 保证混凝土设计厚度。模板拼缝采用贴胶带纸( b = 50 mm) 方法, 内外粘贴, 避免接缝漏浆。脱模后螺栓裸露部分切割后用M10水泥砂浆抹平或涂防腐油漆防锈蚀。
3. 1. 2 池壁螺栓和模板设计
螺栓和模板是保证模板工序质量的前提。以会泽县金钟镇三家塘村人畜饮水工程200 m3 清水池为例,池壁高3. 0 m ,壁厚180 mm。
(1) 基本荷载[1 ] :振捣混凝土时产生的荷载,按1. 0 kN/ m2计,单宽压力为1 ×3 = 3 kN/ m。混凝土最大侧压力Pm 值见表1 。有效压力水头计算按式(1) 计算:
hm = Pm /γe (1)
式中: hm 为有效压力水头,m; Pm 为最大侧压力,根据浇筑速度和温度(会泽年平均温度12. 7 ℃) ,取25 kPa ; γe 为混凝土容重,取2. 4 t/ m3 。
经计算, hm = 1. 04 m。压力分布图及计算:因2. 5 hm =2. 61 m < H = 3. 0 m ,计算图形如图1 。由图1 可知,单宽压力为52. 1 kN/ m ,单宽总压力N 为54. 06 kN/ m。
(2) 螺栓和龙骨间距核定[2 ] :每个螺栓承载力设计值按容许应力法计算,按式(2) 计算:
Nbt= 3. 14 d2e/ (4 ×δbt) (2)
式中: de 为螺栓内径,10. 12 mm;δbt为普通螺栓抗拉容许应力,取123 N/ mm2 。
经计算Nbt= 9. 89 kN。每米宽所需螺栓数目及间距按式(3) 计算:n = N/ Nbt(3)式中: n 为个数,根。
经计算, n = 54. 06/ 9. 89 = 5. 47 根,取6 根。螺栓竖向间距取60 cm ,同理,横向间距取60 cm ,得出龙骨(50 mm 厚木方) 纵横间距60 cm。
(3) 模板刚度校核[1 ,3 ] :由于螺栓、龙骨固定模板,模板变形位置为中部,计算挠度基本荷载简化为均布荷载( q = 1. 0 kN/m) 和模板中部集中荷载计算,同时混凝土压力分布图为三角形。混凝土容重γe = 2. 4 t/ m3 。模板计算高度、跨度H = L =0. 55 m。模板弹性模量E = 9 ×103 MPa 。惯性矩I = H4 / 12= 0. 554 / 12 = 7. 63 ×10- 3 。混凝土压力P = γ2eH2 / 2 = 2. 4 ×9. 8 ×0. 552 / 2 = 3. 56 kN/ m。
模板挠度(位移) 计算按叠加原理计算,挠度f c 按式(4)计算:
f c = 5q L 4 / (384 EI ) + p L 3 / (48 EI ) (4)
代入上述数字计算得: f c = 0. 2 ×10 - 3 m = 0. 2 mm。精度要求,根据在土建工程方面, [ f / L ] 的值常限制在1/ 250 ～1/ 1 000 范围内,式中f / L = 0. 2/ 550 = 3. 64 ×10 - 4 < 1/ 250 =4. 0 ×10 - 3 ,满足精度要求和平整度要求。
3. 1. 3 结果整理
通过以上叙述和理论计算,作出螺栓加固模板工艺和防渗设置见图2 ,池壁螺栓横向支撑示意见图3 。池底、池顶施工缝设置参照图2 。图中b 为混凝土厚度,180 mm。
3. 2 防渗设置
3. 2. 1 防渗方法
施工缝易形成渗水通道,造成接触面渗漏,常采用2 种防渗方法。一是留设“凹槽”形式,并设置BW296 型遇水膨胀止水条,增长渗径和刚柔结合防渗。止水条沿分期混凝土接触面连续布置,止水条布设在接近混凝土厚度内侧的1/ 3 厚处,搭接长度为50 mm ,用金属丝绑牢,并用水泥钉固定,形成两道止水线,即BW296 型止水条和“凹槽”形止水带,见图2 。二是采用金属片对施工缝或伸缩缝止水,截断渗透途径,适用于大体积混凝土[4 ] 。金属止水材料通常为紫铜片和镀锌铁片,厚1. 0～1. 6 mm ,做成“凹槽”形式。水工上常应用在纵横缝设置上,现场制作采用木方固定、敲打制成所需形状。对横缝柔性填充材料选用相应尺寸的PVC2U 管材料更方便施工。
3. 2. 2 应用实例
金属止水材料的防渗设置以会泽县驾车水库成功经验的纵横缝防渗设置为例,见图4 、图5 。横缝伸缩位置柔性材料当时采用油浸麻布绳填充,将1. 0 m 宽镀锌铁片加工。在生产应用上,混凝土水池施工条件保证率高,能够满足通仓浇筑要求,无需考虑设置防渗措施,则只需采用螺栓固定模板,可满足薄壁混凝土形体外观质量要求。
4 结 语
“螺栓加固模板工艺法”和防渗设置是控制薄壁混凝土水池质量的有力措施,在会泽县薄壁混凝土生产中广泛采用,已取得较好的应用前景和推广价值,如金钟水厂0. 1 万m3 清水池混凝土施工、渡槽施工、溢洪道施工等,均满足平整度、光洁度和抗渗要求。
(1) 强化模板工序质量,保障混凝土施工质量,省略常规混凝土收尾阶段抹面、粉刷等工序。严格的工序质量,保证了混凝土可靠性、适用性要求。脱模后,混凝土一次成型,可有效地节约工时和劳动力。缺点是工序多,螺栓制作相对耗时多,但保证混凝土模板工序质量能防患于未然,“慢工出细活”,起到控制混凝土质量之效。
(2) 改善工艺,提高混凝土质量。螺栓加固模板工艺控制混凝土平整光洁、线条平直美观的形体外观质量,为固定模板找到了捷径方法。防渗设置避免混凝土浇筑时停电等偶然事故造成渗水,采用防渗设置截断分期混凝土接触面渗(漏) 水,达到止水、耐久目的。
(3) 创造优越的作业条件,提高混凝土浇筑能力。由于模板组合物重量轻,施工现场不易受环境限制,运输、装拆方便,适应性强,方便施工,可提高混凝土浇筑效率和缩短工期。缺点是胶合板使用率低。在经济性方面,保证了混凝土质量,避免返工,减小混凝土设计厚度。
(4) 技术简单,群众易掌握,充分体现实用性。材料购买方便,材料加工群众均可完成,推广了保证薄壁混凝土质量的实用技术。□
参考文献:
[ 1 ] 吴安良. 水利工程施工[M] . 北京:水利电力出版社,1995. 43 -45.
[ 2 ] 武汉水利电力大学,大连理工大学,河海大学合编. 水工钢结构[M] . 第3 版. 北京:水利电力出版社,1995. 58 - 65.
[ 3 ] 孙训方,方孝淑,关来泰. 材料力学[M] . 第2 版. 北京:高等教育出版社,1987. 29 ,307 ,378.
[ 4 ] 天津大学,祁庆和主编. 水工建筑物[M] . 第2 版. 北京:水利电力出版社,1986. 64 - 68.
