專利名稱：超長鋼筋混凝土水池無縫結構方法
技術領域：
本發明涉及一種工程建筑，更具體的說，涉及一種鋼筋混凝土水池的工程建筑。
背景技術：
我國《給水排水工程鋼筋混凝土水池結構設計規程》和《石油化工鋼筋混凝土水池設計規范》規定，當矩形現澆鋼筋混凝土水池尺寸超長時，應設置適應溫度變化作用的溫度縫。溫度縫間距一般不超過30m。設置溫度縫的缺點水池整體性差，因地基不均勻沉降、受力等原因，造成溫度縫處易錯位、漏水，和橡膠止水帶有老化問題，且修復困難。如不設縫，必須采取措施，以防止裂縫產生。從設計角度分析，產生裂縫的原因，就是混凝土受到的拉應力超過了抗拉強度，因此，降低混凝土拉應力是防止產生裂縫的有效途徑。 施工階段，產生的拉應力有水化熱和干縮等效溫差拉應力；長期使用階段，有因季節負溫差所產生的溫度拉應力。一般的做法是設置混凝土后澆帶；使用補償收縮混凝土，長度過大時增設加強帶；使用預應力技術。(I)設置后澆帶當池體長度超長時，不設溫度縫，而設置I 2m寬后澆帶的做法。設后澆帶，在其兩側混凝土澆筑完畢后，2個月左右再進行澆注。在后澆帶澆筑完畢后，整個水池連成整體，這種措施，只能解決施工階段產生的拉應力，不能解決季節負溫差所產生拉應力問題，長期使用階段，仍可能開裂。(2)使用補償收縮混凝土 在混凝土內摻加膨脹劑，利用膨脹劑在混凝土中產生膨脹應力，補償澆筑、凝固過程中產生的水化熱和干縮等效溫差拉應力，實現混凝土成型時不出現干縮裂縫。當長度超限較大時，除在混凝土內摻加膨脹劑外，還要每30-40m設置一道膨脹加強帶。由于膨脹劑產生的膨脹應力是有限的，加強帶與后澆帶一樣，只能解決施工階段產生的拉應力，不能解決長期使用階段因季節負溫差所產生的溫度拉應力。因此，有很多地方，靠摻外加劑的方法，解決超長的水池出現豎向裂縫問題。(3)使用預應力混凝土在池壁、底板、頂板水平方向均施加預應力，來解決溫度應力問題。長期以來，人們未對產生水池裂縫的不同時期的溫差因素區別開來，水化熱等效溫差、干縮等效溫差及季節溫差，均由預應力筋承受，導致配筋過多造成浪費。同時，由于混凝土從澆筑至張拉階段，仍需要一段時間，此階段仍會發生干縮裂縫。

發明內容
本發明的目的在于克服現有技術不足，提供超長鋼筋混凝土水池無縫結構方法。本方法的鋼筋混凝土水池無縫結構施工階段采用補償收縮混凝土解決水化熱等效溫差、干縮等效溫差應力、長期使用階段采用預應力筋解決季節負溫差產生的溫度拉應力。超大型鋼筋混凝土水池，水池長度一般超過50米以上，往往受到場地環境和地質條件限制，多采用長條形或方形布置。一種超長鋼筋混凝土水池無縫結構方法，是通過以下步驟實現的；施工階段采用補償收縮混凝土，所述補償收縮混凝土是摻加3% 10%含有氧化鈣或硫鋁酸鈣的膨脹劑，經水化反應生成膨脹性結晶物質-水化硫鋁酸鈣和氫氧化鈣，在混凝土內形成自壓應力，以徹底抵消混凝土澆筑、凝固過程中的水化熱等效溫差應力、干縮等效溫差應力，確保混凝土在澆筑過程中不出現拉應力，實現混凝土澆筑成型時不出現干縮裂縫。通過計算，確定補償收縮混凝土限制膨脹率，控制在0. 02% -0. 05%，在混凝土中達到0. 2-0. 7MPa的膨脹自壓應力，以抵消混凝土澆筑、凝固過程中的水化熱等效溫差、干縮等效溫差拉應力，確保混凝土在澆筑和凝固過程中不出現拉應力，實現混凝土澆筑成型時不出現干縮裂縫。此階段措施機理完全同傳統補償收縮混凝土方法，但需抵消的是凝固過程中的水化熱等效溫差應力和干縮等效溫差應力，而不需要抵消長期使用階段的環境溫差應力，限制膨脹率僅為傳統補償收縮混凝土方法的35% 50%，所摻膨脹劑量僅為傳統補償收縮混凝土方法的50%左右。長期使用階段當混凝土強度達到70% -75%時，使用抗拉強度標準值為1860MPa的鋼絞線作為預應力筋，對池體施加預壓應力，用以抵抗長期使用階段的環境溫差應力，避免出現結構裂縫。由于預應力筋所負擔的僅為季節溫差所產生的溫度應力，預應力筋減少35% -50%。與現有設計措施比較，即更好地發揮了補償收縮混凝土和預應力筋的作用，又 能降低工程建設費用。下面對本發明計算進行描述。(I)施工階段限制膨脹率的確定為了確定補償收縮混凝土的限制膨脹率，先計算混凝土水化熱溫升和干縮產生的收縮率，藉此確定混凝土的限制膨脹率。I)混凝土水化熱溫升混凝土水化熱溫升按下式計算T1 = ^ WQ/C Y (I)式中，T1為混凝土的水化熱溫升CC ) ; P為本結構散熱影響系數；W為混凝土的水泥用量(kg/m3) ；Q為水泥28天的水化熱(kj/kg) ；C為混凝土比熱(kj/(kg. °C )) ； y為混凝土密度(kg/m3)。水化熱溫升等效變形S1= a J1 (2)2)混凝土干縮率混凝土計算齡期(張拉齡期)的收縮率按下式計算e y = e O(I-Zolt)M1M2M3-M10 (3)式中，e y為混凝土計算齡期(張拉齡期)t的收縮率；t為混凝土計算齡期(張拉齡期)(天)；e ^ = 3. 24X IO-4為標準狀態下混凝土極限收縮率W1-Mltl為修正系數。根據補償收縮混凝土應用技術規程規定，限制膨脹率不低于0. 02%。因此，一般采用限制膨脹率為S1+ey (且不小于0.02%)的補償收縮混凝土，正常施工季節澆筑后養生良好就可確保混凝土凝固后不出現干縮裂縫。3)構造鋼筋補償收縮混凝土澆筑后產生微膨脹，受到鋼筋的約束產生自應力，按下式計算a c = AsEs e Jkc (4)式中，0。為混凝土自應力(N/mm2) ；Ac為鋼筋截面積(mm2) ；ES為鋼筋彈性模量；e s為鋼筋的伸長率，也就是補償收縮混凝土的限制膨脹率'K為混凝土截面積(_2)。由式(3)
權利要求
1.ー種超長鋼筋混凝土水池無縫結構方法，是通過以下步驟實現的 施工階段采用補償收縮混凝土，所述補償收縮混凝土摻加3% 10%的膨脹劑。限制膨脹率，通過計算控制在O. 02 % -O. 05 %，使混凝土達到O. 2-0. 7MPa的膨脹自壓應カ，確保混凝土在澆筑和凝固過程中不出現拉應力，實現混凝土澆筑成型時不出現干縮裂縫； 長期使用階段當混凝土強度達到70% 75%時，進行預應カ筋張拉；由預應カ筋產生的預應カ，抵抗長期使用過程中因季節負溫差產生的溫度拉應カ，避免出現結構裂縫；與現有設計措施比較，即更好地發揮了補償收縮混凝土和預應カ筋的作用，又能降低工程建設費用。
全文摘要
本發明涉及一種鋼筋混凝土水池無縫結構方法，施工階段，采用補償收縮混凝土，解決水化熱等效溫差、干縮等效溫差應力，實現混凝土澆筑成型時不出現干縮裂縫。限制膨脹率僅為傳統補償收縮混凝土方法的50％，所摻膨脹劑量僅為傳統補償收縮混凝土方法的50％左右。；長期使用階段，采用預應力筋解決季節負溫差產生的溫差應力，從而避免出現結構裂縫。較傳統預應力法所用預應力筋減少50％。本發明的有益效果是發揮膨脹劑和預應力筋各自優勢，實現水池一次澆筑成型且不開裂，使得混凝土水池的整體性、抗震性、抗滲裂性和耐久性得到提高，既能更好地解決超長水池各階段的無縫問題，又能降低工程建設費用，體現了顯著的技術進步，具有很高的推廣價值。
文檔編號E04G21/00GK102677899SQ20121006705
公開日2012年9月19日 申請日期2012年3月9日 優先權日2012年3月9日
發明者喬芳, 姜洪波, 孫華, 孫新, 康永勝, 張偉光, 張景田, 張維軍, 張維秀, 彭茜, 朱杰, 朱銀鷹, 王鐵紅 申請人:中石油東北煉化工程有限公司吉林設計院