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希乐永凝液DPS在马拉博污水处理厂的修复应用简介

摘要:赤道几内亚(以下简称赤几)马拉博污水处理厂是该国兴建的第一座污水处理设施,建成后将极大地改善马拉博城市环境。针对该污水池及二沉池出现的混凝土裂缝问题,现场人员仔细分析了裂缝产生的原因,制定了可行的处理方案,并使用希乐DPS达到了较好的处理效果,同时为整个污水处理厂的正常运行奠定了基础。

关键词:混凝土裂缝;希乐DPS;配合比设计;养护;泵送混凝土;达标排放

Abstract:The sewage treatment plant in Malabo is the first sewage treatment facility of Equatorial Guinea , and will greatly improve the urban environment of Malabo after completion. After finding some concrete cracks on the pools wall, the scene firstly analyzed the causes of cracks based on careful investigation, then made a practical Program to deal with the problem which let the defects repaired Successfully by xile DPS and other materials. The Correct treatment for the cracks will also bring Successful operation of the sewage treatment plant.

Key words:concrete cracks;xile DPS;concrete mix design;concrete curing;pumping concrete; up-to-standard release

 

    赤几首都马拉博地处中非西部的几内亚湾比奥科岛上,年降雨量约 3100mm,全年分旱季和雨季,年气温变化在 15~34℃,平均气温 25℃:年平均相对湿度 85%。赤几内马拉博市城市污水管网及污水处理厂工程于 2008 年 2 月 18 日正式签署 EPC 合同,工期 4年,其中实施准备期半年,施工期 3 年半,采用业务外包的管理模式实施。该项目包括网管系统和污水处理厂站两大部分,其中污水处理厂近期设计处理规模为20000m /d。二沉池是其中一座重要的污水处理构筑物,为圆形薄壁预 应力结构,池内径 40m,底板厚度50cm,池壁厚度 40cm。垫层混凝土强度为 C15,底板及池壁均采用 C30 混凝土浇筑,抗渗等级为 S6,后浇带混凝土强度为 C35。地面以下埋深 4.3m,局部 5.5m,地面以上部分 1.3m 高。

1  污水处理流程介绍

    马拉博没有工业企业,因此其城市污水全部为生活污水,现场设计人员根据马拉博污水的性质,结合国内建设污水处理厂的成功经验,决定采用如下处理流程:

    进水总管   →粗隔栅  →细格栅及沉砂池   →生物反应池  →二沉池  →消毒池  →排水口。

    整个马拉博污水经遍布全城的管网系统收集最后汇流至进水总管,再经粗隔栅去除大颗粒杂质,流入细格栅与沉砂池,沉砂池选用旋流沉砂池,国际上已经有比较成熟的施工和运行经验,沉降效果良好。生物反应池采用国际上先进的卡鲁塞尔氧化沟,共分厌氧区、缺氧区和好氧区三个部分,除显著降低常规污染物指标 BOD5 和 SS 外,还有较好的脱氮除磷效果。生物池出水流入二沉池进行沉淀,其澄清水溢出后经紫外线消毒,达到排放要求,就近排入河流,最后流入大海。

    在建设这项工程造价高达3.3亿欧元,合同期长达4年之久,含有多项并列配套工程的过程中,特别是经常处在恶劣的外部客观条件进行作业。有一些局部的混凝土构筑物存在一些裂缝。

2  形成裂缝原因

    污水处理厂各个处理池于 2010 年 2 月底开始基础土方开挖,3 月正式开始混凝土浇筑,至 5 月底全部施工完成,6 月初在日常检查中先后于一些池顶和池壁处发现 20 余条裂缝,缝最宽处约 0.3mm,最长约 2.0m。经现场技术专家及施工负责人数次会商,认为裂缝的产生主要有以下原因。

2.1混凝土配合比设计的原因

    由于各个污水池混凝土一次浇筑量较大,现场施工采用泵送混凝土,塌落度大,含水率高,混凝土硬化期间水泥放出大量水化热,内部温度不断上升,在表面引起拉应力。后期在降温过程中,由于受到基础或老混凝上的约束,又会在混凝土内部出现拉应力。晚上气温的降低也会在混凝土表面引起很大的拉应力。当这些拉应力超出混凝土的抗裂能力时,即会出现裂缝 。

2.2振捣不合理

    污水池池壁混凝土采用分层浇筑,用插入式振捣器进行振捣。但因每次连续浇筑的时间往往达十几个小时,振捣时可能出现插点不均匀、漏振或过振以及振捣不密实等现象,导致出现裂缝。

2.3赶料方式不合理

    现场泵送混凝土施工采用接管式,混凝土浇筑人员为了减少接拆管次数,往往集中在某处泵送相当多数量的混凝土,同时用插入式振捣棒进行混凝土液化,使之流淌、摊铺,而不是用布料杆布料或用铁耙将混凝土料摊铺均匀,因此在混凝土施工中,常常出现将插入式振捣棒直接放在混凝土出料口,这就造成了该区域石子大量沉积,浆体外流,因而就会出现某些区域骨料聚集,某些区域浆体聚集,在浆体聚集区就会出现大量的混凝土收缩裂缝。

2.4拆模过早

    由于正处雨季,混凝土浇筑计划常常因突降大雨而不能正常实施,为补偿工期损失,加快施工进度,现场施工人员在混凝土强度尚未达到要求的情况下就进行拆模,且未及时采取任何补偿措施进行保护,这样就容易产生早期裂缝。因为在混凝土浇筑初期,由于水化热的散发,表面引起相当大的拉应力,此时表面温度亦较气温为高,此时拆除模板,表面温度骤降,必然引起温度梯度,从而在表面附加一拉应力,与水化热应力迭加,再加上混凝土干缩,表面的拉应力达到很大的数值,就有导致裂缝的危险  。

2.5养护不周

    由于处于雨季,空气湿度较大,现场负责人错误估计,人为降低了洒水养护的频率,又因为对天气判断不准,防雨准备不足,在大雨来临前未及时用塑料薄膜进行覆盖,这样使得混凝土表面的温湿度条件不适应,从而出现裂缝。

3  裂缝处理措施

3.1观测裂缝变化

    在已有的裂缝上涂刷记号,和业主、工程师一起严密观察裂缝的变化状况,每半个月检查一次,并做好记录。

3.2希乐永凝液DPS的应用

    对马拉博污水处理厂的所有混凝土池,为了保证其长久在恶劣环境和严酷气候条件下拥有比较理想的使用寿命,决定采用中国厦门希乐防水科技有限公司提供的永凝液DPS,对所有混凝土构筑物的迎水面实行常规化无缝接喷涂两道,对各个池口、特别是二沉池存在的工艺因素造成比较多的可见裂缝也制定了比较完整的防水防腐保护措施。

3.3希乐DPS的性能特点

    希乐永凝液DPS是由厦门希乐防水科技有限公司自主研发生产,具有自主知识产权和原创技术的、性能稳定的永凝液DPS。它具有如下特点:

    (1)绿色环保:不含甲醛,不含重金属,无毒,不可燃,不挥发,TVOC远低于国际标准,不伤及人体皮肤,是一种透明的水溶液化合物。对环境无害,施工现场不受限制。

    (2)抗渗可靠:希乐永凝液DPS具有良好的亲水性和渗透性,其生成物可成为混凝土永远的一部分,它的渗入能减少混凝土中的含碱量,防止外来有害物质的侵入。只要有水存在的条件下,该过程就会不断重复,直到混凝土完全被密封。它可以永久防水防潮、抗渗,且密封过的混凝土依然能够“呼吸”。

    (3)抗氯显著:希乐永凝液DPS通过水为载体渗入到混凝土内部并与游离碱发生化学反应生成硅凝胶,密闭了混凝土的毛细孔和细微裂缝,形成有效的屏障。硅晶体具有很好的化学稳定性,一般不与任何物质发生反应,所以即使是大自然中最为活跃的氯离子随着水渗入,也不会与之发生任何反应,从而能很好的阻止氯离子的侵蚀和酸碱的破坏。

    (4)提升强度:希乐永凝液DPS与混凝土中的碱性物质反应形成了硅晶体,牢牢嵌入混凝土结构的孔隙中,形成不可分割的屏蔽层,增强了混凝土表面的密实度,且硅晶体本身质地坚硬,对混凝土结构起到加强作用,一般能增强混凝土表层强度为20%~30%。

    (5)耐高温性:希乐永凝液DPS的主材为无机矿物质,它在混凝土内部孔隙与游离碱反应后产生结晶成为混凝土结构的一部分,此类反应属于缩合反应,通常在高温800℃的热力下都不会产生任何变化。所以它能承受沥青混凝土摊铺时的高温,也不受夏季高温暴晒的影响,所形成的防水层也不会受到破坏。

    (6)粘结性好:希乐永凝液DPS的分子结构远小于混凝土孔隙,它的防水机理是渗入到混凝土内部形成硅凝胶,封闭混凝土的毛细孔道和细微裂缝,具有与混凝土良好的兼容性,能与之形成不可分割的整体;同时它能降低混凝土表面的沙化和粉化,使混凝土表层更清洁、干爽,从而提升了混凝土与沥青的粘结性。

    (7)施工简便:采用希乐永凝液DPS进行施工所需要的机具要求不高,对于小型或精细作业工程,可用手持压缩式喷雾器。对于较大作业面的混凝土面,可采用背负式喷雾器。其他辅助工具有开到、凿子、钢丝刷、锤子、抹布、扫把等。

    (8)高效快捷:使用希乐永凝液DPS不需稀释、搅拌,也无需配料,无须做找平层。原液可以直接使用刷、涂、喷等任何一种方法施工于新、旧混凝土表面,一次完成。人均施工效率可达1000/天以上,且施工完成后无须再做保护层。

    (9)养护简单:希乐永凝液DPS正常的渗透时间为1-2h,终凝时间一般小于400min,所以喷完后30分钟可允许轻度碰触;3h后表面干燥时地面便可行走;喷涂24h后可以进行其他作业。即使在喷涂2h后遭遇大雨,也不会影响其防水效果。

    根据永凝液DPS在混凝土构筑物的喷涂效用与传统的防水材料的应用,一个显著的区分是在于永凝液DPS的喷涂防护,它是能够有效的渗透到混凝土的内侧及毛细孔,形成一道屏蔽层,更为重要的是它材质的本身,其亲水的特殊性能与混凝土完整的结合,构成其同寿的有效部分。为此,在马拉博的各污水处理池,不仅按工艺的要求,大面积、常规化的对混凝土的浇筑物进行喷涂,对于出现的一些裂缝的构筑物也制定了切实可行的修复措施。

3.4制定完整的裂缝修复方案

    (1)如裂缝发生变化,缝宽大于 0.3mm 时,采用改性环氧砂浆进行修补,之后涂刷希乐 DPS 防水材料两遍。

    (2)对未发生变化,宽度小于 0.3mm 的裂缝,涂抹希乐 DPS 防水材料也两遍。

3.5具体修复工序

    (1)打磨:用角向磨光机打磨除去混凝土表面的散粒和疏松部分,露出混凝土新面。(2)表面清理:用压缩空气吹去表面砂粒、灰尘。(3)基面涂底胶:在处理好的混凝土基面上涂一层 WSI 界面粘结剂打底,胶层厚度约 0.5mm,且使胶液尽可能的渗入老混凝土基面。(4)修补:待底胶初凝(表面不流动,指触未干)时,涂改性环氧砂浆(修补型),控制厚度。(5)磨平与收光:尽可能的压实改性环氧砂浆(修补型),使修复层同底涂层紧密结合,避免出现空鼓;同时用铁板尽可能的收光修复层表面。(6)裂缝所在位置 500mm 的范围内涂刷希乐 DPS 防水材料二道。

4   效果分析

    裂缝全部处理完毕后,现场人员精心养护,并定期检查,新修复区域的表面平整,与周围旧混凝土结合良好,没有出现新的裂缝。在初步验收的基础上,现场负责人邀请业主和工程师到现场监督,按照经批准的试验方案开展闭水试验,闭水试验结果良好,达到了合同和规范要求。裂缝处理完成且效果良好的污水池也给其他构筑物的施工提供了可参考的经验,有助于改善整个污水处理厂的完成质量和运行效果。施工完成且正常运行的污水处理厂将达到如表 1所示的处理效果,实现达标排放。

表 1  污水处理效果分析        (mg/L)

水质指标类型   COD    BOD5     SS    NH3-N    TP

进水水质     400     180     220     35      3.5

出水水质     ≤60    ≤20    ≤20     ≤8     ≤1

    污水池混凝土裂缝的成功处理,对于整个污水处理厂的正常运行,甚至对于改善整个马拉博城市和社会环境,都具有重要意义。

 

[参考文献]

[1] ZHOU Jiang-hua.The Generation and Treatment Measures for Concrete Cracks ofthe Secondary Settling Tank of Sewage Treatment Plant in Malabo

[2]郭长军. 混凝土的施工温度与裂缝问题探讨

[3] 胡在和.浅谈混凝土的施工温度与裂缝