使用喷射混凝土在水池补强加固的实例

大型生活水池为圆型全封闭式钢筋混凝土结构,高4m,直径19m,总蓄水量约1000m3. 4排截面为250mm×250mm的钢筋混凝土柱支撑均匀布置在水池中。池壁为锥形薄壁结构,底部最厚处350mm,顶部最薄处200mm。混凝土强度等级C30.抗渗等级P8.脱模后,池壁内外出现大面积严重蜂窝麻面和孔洞,无法正常使用。喷混凝土加固后,经过长时间的放水试验,未发现渗漏现象,效果良好。

一、渗漏原因

水池的漏水部位在水池的内外壁。中部上下模板接缝尤为严重。有肉眼可见大小的68个孔。孔长可达3m,宽约600mm。造成上述严重质量事故的原因是施工技术水平低,没有严格按照操作规程的技术要求进行施工。例如,支撑模板时,上下模板未对齐(有的偏差高达50mm);左右重叠不紧密(部分间隙为20mm);混凝土配合比未按设计规定严格控制,水灰比过大,在浇注润浆时严重,造成混凝土离析等。骨料之间的空隙难以填充,造成大量孔洞。

二、加固方案的选择

提出了三种方案用于池的加固以进行比较。

(1)将整个池壁混凝土凿除,保留原钢筋骨架及顶、底板结构,重新支模浇筑池壁。

(2)孔洞部位用混凝土充填,再在内壁浇筑150mm厚原强度等级混凝土。

(3)用喷射混凝土及喷射砂浆进行补强加固。

经分析比较,前两种方案施工难度大、工期长、耗材多、价格昂贵,且不能保证新旧混凝土粘结牢固。而用喷射混凝土及喷射砂浆进行补强加固,可把混凝土的搅拌、运输、浇筑、振捣合为一道工序,并以较大的压力和速度(60~100m/s)喷射到裂损构筑物的表面或孔洞内,因而能与池壁混凝土紧密粘结,形成整体共同工作。喷射混凝土可连续作业,高速喷射成形,可不用模板,不留施工缝,这对增加混凝土的密实度和整体性、提高水池的抗渗性能是极其重要的,也是其他补强加固方法难以做到的,因而最后确定用喷射混凝土及喷射砂浆对水池进行补强加固。

三、补强加固设计

考虑到水池损坏严重,为增加结构强度和整体性,初步计划在水池内壁重新铺设一层钢网,然后喷50mm厚混凝土加固。由于钢网难以牢固地固定在池壁上,与顶底板没有很好的连接,而且由于喷涂时钢网的晃动,喷出的混凝土会与池壁分离,从而影响钢筋的质量。经进一步核实,确认水池加固原设计已考虑足够的安全系数,故无需配置钢网。

为使加固后的水池满足抗渗规定,选用喷射混凝土与喷射砂浆结合的方案,即先喷50mm厚细石混凝土对水池孔洞及内壁进行补强加固,再喷一层20mm厚的水泥砂浆以加强其抗渗性能。

四、喷射施工

1.原材料及配合比

喷射混凝土每立方米的材料用量为:42.5级硅酸盐水泥460kg,水198.7kg,粒径为5~12mm的卵石810kg,砂931kg,STC型速凝剂18.4kg。喷射砂浆配合比为水泥:砂=1:2.5.另掺水泥用量3%的防水剂。

2.喷射前的准备工作

施工前对水池进行全面检查,彻底凿除池壁中夹层、浮层、酥松和孔洞等裂损部位。凡孔洞部位均应凿成八字形缺口,以利粘结并增加整体强度与密实性。搭设施工用脚手架,脚手架应满足喷射作业和对池壁表面剔凿的规定。用高压水对整个水池池壁进行全面清洗,将浮渣、粉尘等杂物清洗干净。喷射前还应对机械设备进行全面检查及试运转。

3.喷射作业

喷射混凝土作业按先喷孔洞后喷表面(自下而上)的顺序进行,如此一来既可确保孔洞混凝土的密实性,又可大大减小回弹率。喷射作业中,一旦喷上松散物,需清除干净后再喷。

喷头与受喷面的距离是影响质量和回弹率的重要因素。在喷孔洞时,宜尽量缩短喷射距离,施工中应控制在500mm左右,以保证料束集中,喷射密实。大面积喷射时,宜适当加大喷射距离,施工中控制在0.8~1.0m,以使料束分散,厚度均匀。

喷射时,喷嘴应按弧形轨迹移动,一圈半,使表面尽可能光滑平整。向喷雾器进料应连续均匀,喷头压力在0.1MPa左右。喷射作业完成或因故中断喷射时,应先停止供料,再关闭风机。喷完混凝土后,再喷一层砂浆,最后用防水砂浆将池壁内表面抹平,以达到平整、便于清洗的目的。

4.喷射混凝土的养护

喷射混凝土终凝2小时后,进行喷射养护,养护应不少于7天。

五、加固效果

经检验,喷射混凝土的抗压强度和粘结强度均满足设计规定。水池补强加固历时18d,完工后又对其进行了长达1个月的蓄水试验,检验其抗渗防漏性能。经观察外表面无渗漏,水位无明显降低,符合设计规定。与现浇混凝土加固方案相比,选用喷射混凝土可节约混凝土用量50%以上,节省大量模板和人力,降低造价约50%。

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