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文章编号:100926825(2010)0820188203
清水池在城市给水工程中的应用
收稿日期:2009211211
作者简介:曲向渊(19632),男,高级工程师,太原市自来水公司生产处,山西太原 030009
曲向渊
摘 要:指出清水池作为给水工程的重要构筑物,无论是设计还是施工,都有其自身的特殊性,通过对清水池在结构设
计、抗渗防水、保温防冻、质量检验等技术方面的分析,阐述了清水池在城市给水工程中的应用。关键词:清水池,抗渗等级,施工缝,闭水试验,颗粒级配中图分类号:TU991.343文献标识码:A
清水池是给水工程的重要构筑物之一,它在给水工程中起着
调节用水量的作用。过去清水池仅用于工业和民用的水厂建设,随着城市建设的不断发展和人口的日益增长,给水的供求矛盾日益加深,特别是对多、高层建筑来说,城市给水的水量和水压往往不能满足要求,所以清水池也广泛应用于城市的区域局部加压供水工程。
虽然清水池的功能和生产流程是由工艺设计来确定的,但任何一个工程,只有工艺设计还不足以付诸实施,还必须有合理的结构设计和良好的施工质量。清水池也是如此,结构设计和施工质量直接关系到给水工程的安全性、适用性和耐久性。 普通硅酸盐水泥:
ρs =27.897L nd -43.466,R 2
=0.8607
(3)矿渣硅酸盐水泥:
ρs =65.875L nd -105.54,R 2
=0.9176
(4)
2.3 抗压强度与水泥土电阻率的关系
由图3可知:水泥土试块无侧限抗压强度随着其电阻率的增加成线性增长关系,具有较好的相关性,这说明可以通过水泥土的电阻率来反映无侧限抗压强度,为水泥土质量检测提供了一种方便无损的方法。回归方程见式(5)。
抗压强度与水泥土电阻率的关系:
q u =0.0112ρs +0.9291,R 2
=0.8063
(5)2.4 两种水泥土的抗压强度对比
以上试验中的水泥土试块采用了普通硅酸盐水泥和矿渣硅
酸盐水泥两种不同类型的水泥来搅拌,从试验数据和分析可以看出,水泥类型与水泥土的无侧限抗压强度的大小有关。可见矿渣硅酸盐水泥可以提高水泥土的无侧限抗压强度,龄期越长越明显。
3 化学机理分析
水泥土无侧限抗压强度随龄期发生变化,主要原因在于其发生了以下的化学反应[3]:
SiO 2+Ca (OH )2+n H 2O ==CaO ?SiO 2?
(n +1)H 2O Al 2O 3+Ca (OH )2+n H 2O ==CaO ?Al 2O 3?
(n +1)H 2O Ca (OH )2+CO 2==CaCO 3+H 2O
不论何种类型的水泥土电阻率均随着龄期的增加而增加,这
是由于随着龄期的增加,水泥的水化水解反应进一步进行,使水泥土含水量降低,水泥硅酸钙管状纤维不断生长并充斥于孔隙中,孔隙比降低,密实度提高,所以水泥土电阻率增大。水泥土的无侧限抗压强度随着其电阻率的增加而增大,这是由于水泥土强度越高,土颗粒之间的连接就越紧密,孔隙比就越小,孔隙的连通性变差,降低了孔隙的整体导电性,使水泥土的电阻率升高。
4 结语
1)无论普通硅酸盐水泥土试块还是矿渣硅酸盐水泥土试块,
其无侧限抗压强度和电阻率均随着龄期对数的增加而成线性函
数增大,且相关性较好;2)水泥土试块无侧限抗压强度随着其电阻率的增加成线性增长,具有较好的相关性;3)各个龄期下矿渣硅酸盐水泥土的无侧限抗压强度和电阻率均高于普通硅酸盐水泥土,龄期越长越明显;4)龄期变化导致化学反应发生变化,最终影响水泥土无侧限抗压强度和电阻率。参考文献:[1] J G J 7922002,建筑地基处理技术规范[S].[2] 曾芳金,沈羽中,王 军.水泥土工作机理试验研究[J ].河
南科学,2004,22(4):5282530.[3] 刘松玉,钱国超,章定文.粉喷桩复合地基理论与工程应用
[M ].北京:中国建筑工业出版社,2006.[4] 董晓强,白晓红,赵永强,等.硫酸侵蚀下水泥土的电阻率特
性研究[J ].岩土力学,2007,28(7):145321459.[5] 韩鹏举.无机化合物对粉土及水泥土腐蚀作用的试验研究
及耐久性评估[D ].太原:太原理工大学,2008.
Experimental research on concrete unconf ined compressive strength and resistivity
ZHAO Wen 2jing DONG Xiao 2qiang
Abstract :Taking concrete sample formed by two types of concretes ,the ordinary portland cement and the slag portland cement ,the paper an 2alyzes the relationship among the unconfined compressive strength ,the resistivity and age ,and it is shown that the liner functions of the two types of concrete increase along with the adding unconfined compressive strength and resistivity and age ,as well as the increasing relation for the unconfined compressive strength and the age.
K ey w ords :concrete ,unconfined compressive strength ,concrete mixing ratio ,age
?
881?第36卷第8期2010年3月 山西建筑SHANXI ARCHITECTURE
Vol.36No.8Mar. 2010
另一方面,由于清水池是形状较为复杂的空间薄壁结构,它对抗裂抗渗性、防冻保温性和防腐性都有较严格的要求,对于温度作用、混凝土收缩、地基不均匀沉降等不利条件的影响,也要加以周密细致的考虑。所以清水池在结构设计和施工中有其特殊性。
1 清水池的结构设计
清水池工艺设计确定之后,就可以进行结构设计了。清水池的结构设计包括:强度计算、抗浮稳定验算和抗裂度或裂缝宽度验算。
1.1 地下式或半地下式清水池强度计算时的荷载组合
1)闭水试验时的荷载组合包括:结构自重及池内满水压力;2)使用阶段的荷载组合包括:a.结构自重、活荷载、池内满水压
力、池外水压力及土压力;b.结构自重、活荷载、池外水压力及土压力。
1.2 结构抗浮稳定验算的荷载组合
结构抗浮稳定验算的荷载组合包括结构自重、覆土重及浮托力。
1.3 抗裂度和裂缝宽度验算的荷载组合
1)抗裂度验算的荷载组合,应根据强度计算的各种荷载组合
确定,凡使构件受力状态为轴心受拉或小偏心受拉时,均应进行抗裂度验算。2)裂缝宽度验算的荷载组合,应取强度计算时使用阶段的荷载组合。在通常情况下,清水池池顶仅考虑2kN/m 2的活荷载以及0.5m ～1.0m 的覆土自重。随着城市建设的发展,高层建筑层出不穷,由于受到场地条件的限制,清水池往往设于道路或建筑物之下,就出现了非标荷载清水池。另外在结构设计时,清水池钢筋直径和间距的选用也很重要,应尽可能选用小而密的钢筋,这样有利于抗裂。同时清水池角部也是薄弱环节,需要加强。
2 抗渗防水要求
清水池属于地下构筑物,对它的抗渗防水要求很高,这种防
水要求主要表现在以下两个方面:1)考虑清水池一旦渗漏而对周围建筑物产生的不利影响;2)考虑清水池周围的地下水、污水管、化粪池等对清水池水质的污染影响。为此,规范对水池类构筑物
提出了较高的设计措施要求,无论是一般地区还是湿陷性黄土地
区,都明确了水池与水池之间、水池与建筑物之间以及水池与污
水管、化粪池等构筑物的防护距离要求。在实际工程中,我们对清水池防水处理的基本方法是以池体
自防水为主,其他防水为辅,池体自防水与多道防水防线相结合的方法。对于清水池的自防水,主要是通过提高池体混凝土密实性来实现抗渗的。通常通过实验来选择混凝土最佳颗粒级配,并限制水灰比不大于0.55,水泥用量控制在300kg/m 3～350kg/m 3混凝土,混凝土抗渗等级控制在S6～S8。
另外,在混凝土中掺入外加防水剂也是混凝土自防水常用的方法。我们在自来水公司五水厂5000t 清水池设计中,池体混凝土中掺入HE 型高效防水剂,效果显著,其掺量仅为其他同类型防水剂的一半,所以也是比较经济的。
对于多道防水防线,通常是这样考虑的:1)池体内壁粉刷20厚1∶2水泥砂浆,并采用五层做法的施工操作程序;2)外壁防水层,可以采用高分子卷材或涂膜防水材料防水;3)池体外回填土采用素土或灰土分层夯实,压实系数不小于0.93。
总之,清水池的抗渗防水也是一个较复杂的问题,在具体的工程中,我们要根据实际情况来选择一道或多道防水措施。要根据清水池的容量、重要性、地质条件以及清水池与周围污染源和
建筑物之间的距离等因素,并结合当地的建筑经验来综合考虑。
3 清水池在施工中经常遇到的问题
清水池是地下构筑物,通常埋深较大,加之地下水的影响,必然出现基坑的支护问题。另外,清水池通常是现浇的箱形结构,受施工条件的影响,不可能一次浇筑完成,所以必然出现施工缝的问题。
对于基坑支护,可根据场地条件、地质条件和地下水位等因素,采用不同的支护形式。在施工场地受到限制的时候,我们可以利用支护结构作为池壁的外模。例如,在华宇大厦给水工程中,由于施工场地狭窄,所以就利用支护结构的外壁并找平,作为清水池的外模板,这样就大大节约了基坑的开挖量,节约了投资。
对于施工缝,可以设在以下部位:底板与池壁相连加腋的上部200mm ～300mm 处;顶板与池壁相连加腋的下部200mm ～300mm 处。通常顶板和底板不留水平施工缝,壁板不留垂直施工缝,必须一次浇筑完成。但大容量的清水池,当平面尺寸超过25m 时,除了按上述部位留设施工缝外,还要留设后浇带变形缝,它贯穿于顶板、底板和壁板。
例如,在平定县城供水工程中,清水池容量为4000t ,平面尺寸为29m ×29m ,属于超长水池,我们在水池中部设置了一条1m 宽的后浇带,它沿顶板、底板和壁板贯通设置,原有钢筋不断开,在后浇带的壁厚中部,设置了3×400mm 的钢片止水带,后浇带两侧的混凝土做成阶梯形,以便止水钢片下部清洗和浇筑混凝土。在清水池混凝土达到设计强度后,粉刷抹面之前,对其进行了闭水试验,后浇带部位无任何渗漏现象,满足质量验收标准的要求。
4 清水池的保温防冻
根据不同地域,清水池的覆土厚度一般在500mm ～1000mm 之间,对于全地下式清水池,如果再考虑一定厚度的覆土,基坑开挖势必很深。为了减少开挖量,在场地许可的情况下,清水池往往做成半地下式,这时地面以上的外露部分就需要保温。过去,
我们的做法是将清水池整个外露部分用土覆盖,这样会堆成一个
土包,既占地方又不美观。现在,我们的做法是做保温墙,利用空气层来保温。例如,在平定县城供水工程中,我们利用240厚砖墙并与池外壁间隔120mm 的空气层,这样既起到了保温的作用,
又节约了用地,并且比较美观。5 清水池的质量检验
清水池主体结构施工完成后,必须进行质量检验,检验它是
否有渗漏现象。通常采用闭水试验,在水池混凝土达到设计强度后,粉刷抹面之前进行。闭水试验的注水方法是:每升高1m 水位不少于4h ,然后停止12h 再继续充水。对于一般地质条件,6m 以下水池以5d 充满为宜,满水3昼夜后测定水的渗漏量。
闭水试验的检验标准是:首先进行外观检查,其外表面仅允许有小面积的湿润,但不可形成水流。然后定量检查,其标准是:渗漏量以24h 不超过2L/m 2(除去蒸发)为合格。
6 结语
清水池作为给水工程的重要构筑物,无论是设计还是施工,都有其自身的特殊性,我们在工程实践中要善于研究和总结,不断提高我们的设计质量和施工质量,只有这样,我们的工程质量才能提高到一个新的水平。参考文献:[1] 李丽萍.建筑给排水工程若干问题探讨[J ].山西建筑,2008,
34(9):2312232.
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981? 第36卷第8期2010年3月
曲向渊:清水池在城市给水工程中的应用
文章编号:100926825(2010)0820190202
水处理常见方法阐述
收稿日期:2009211208
作者简介:邓新平(19832),男,湖南科技大学市政工程系硕士研究生,湖南湘潭 411201
曾小林(19832),男,助理工程师,邵阳公路桥梁建筑有限责任公司,湖南邵阳 422100
邓新平 曾小林
摘 要:针对水处理问题的重要性,结合不同水质,阐述了一些常见的水处理方法,并对其前景进行了展望,以解决当今
社会面临的水污染严重、水资源短缺等问题,更好地保证人类的生存和发展。关键词:水污染,水处理,水资源,回用中图分类号:TU991.2文献标识码:A
水是人类生存的基本条件,又是国民经济的生命线,随着人
口和经济的增长,一方面人类对水的需求和品质要求越来越高,另一方面,工业化时代以来,大量的废水、废渣、废气任意排放,造成了严重的水污染、土壤污染、大气污染等,使人类面临环境恶化和可用淡水资源缺乏等难题,严重威胁着人类的生存和发展。解决水资源短缺和水污染的一个主要途径是水处理,在很多地方并不是没有水,而是水质不可用,如果能通过人工处理,使不可用之水变成可用之水,以满足人类之需求,则缺水问题将不复存在。现阶段,污水处理方法很多,总结起来主要是物理、化学、生物等方法[1],现将常见的水处理方法分别介绍如下。
1 水处理的物理方法1.1 自然沉降法
水中悬浮颗粒依靠重力作用,从水中分离出来的过程成为沉淀,颗粒相对密度大于1的表现为下沉,相对密度小于1的表现为上浮,是水处理中重要的过程之一[2],一般用作污水预处理,对于水中粒径较大的悬浮颗粒、杂质、泥砂等,利用其重力作用,使其在沉降池中沉降、澄清,降低浊度,初步达到净化的目的,同时减轻后续处理构筑物的难度。水处理中用于自然沉淀的构筑物主要是沉砂池。
1.2 吸附法吸附法主要利用疏松多孔性介质的吸附作用,以脱除水中的微量污染物,包括脱色、除臭味、脱除重金属、各种溶解性有机物、放射性元素、细菌等[3]。在水处理流程中,吸附法可以作为离子交换、膜分离等方法的预处理,以去除有机物、胶体及余氯等,也可以作为二级处理后的深度处理手段,以保证回用水的水质。1.3 萃取法
萃取法是一项重要的水处理单元过程,向水中投加一种与水不互溶,但能良好溶解污染物的溶剂,使其与水充分混合接触,由于污染物在溶剂中的溶解度大于在水中的溶解度,因而大部分污染物转移到溶剂中,然后分离废水和溶剂,即可达到分离、提浓污
染物和净化废水的目的,现已用于含酚废水、含重金属废水的处理。
1.4 膜分离法
膜分离法是近年来兴起的一项新型水处理技术,原理是利用渗透装置的膜两侧形成的压力差,并使其超过渗透平衡时的压差,引起溶剂倒流,使浓度较高的溶液进一步浓缩,因其能耗低、适用范围广、分离效率高、操作简单、再生容易等优点,已广泛应用于化工、环保、医药、电子、轻工、食品、冶金等工业用水处理,膜分离法可分为:电渗析法(ED )、反渗透法(RO )、微滤法(MF )、超
滤法(U F )、渗析法(D )、乳液膜法(ELM )等[5]
。
2 水处理的化学方法2.1 混凝法
混凝法是水处理中一个十分重要的方法,包括凝聚和絮凝两个过程,凝聚是指胶体被压缩双电层而脱稳的过程,絮凝是指胶体脱稳后聚结成大颗粒絮体的过程,主要是通过投加混凝药剂,使水中的胶体物质形成大的絮凝颗粒,沉淀后达到去除的效果。
2.2 中和法
在污水中投加酸或者碱,使污水的p H 值达到中性要求,常用的酸性废水中和剂有石灰、石灰石、白云石、苛性钠等;碱性废水中和剂主要是盐酸和硫酸,在中和处理中,尽量达到用酸性废水
中和碱性废水的“以废治废”目的,同时当酸性污水中含酸量超过
4%和碱性污水中含碱量超过2%时,应首先考虑回收和综合利用[9]。2.3 氧化还原法用氧化剂或还原剂将废水中的有毒有害物质转变成无毒、无害的物质,称为氧化还原法,常用的氧化剂有臭氧、氯气、三氯化
铁等,可以用来处理焦化废水、有机废水和医院污水等;常用的还
原剂有硫酸亚铁、亚硫酸盐、锌粉等。如含有六价铬(Cr 6+)污水,当通入SO 2后,可使污水中的六价铬还原为三价铬[9]。
2.4 化学沉淀法
Application of clean w ater reservoir in urban w ater supply engineering
QU Xiang 2yu an
Abstract :The paper points out that as an important building in water supply engineering ,clean water reservoir has its own s pecialty in design and in construction.Through the analyses of clean water reservoir from the following aspects :structure design ,leakage prevention design ,heat insulation and freeze protection design and quality testing ,this paper elaborates on the application of clean water reservoir in urban water supply engineering.
K ey w ords :clean water reservoir ,leakage prevention grade ,construction joint ,pipeline sealing experiment ,size grade distribution
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091?第36卷第8期2010年3月 山西建筑SHANXI ARCHITECTURE
Vol.36No.8Mar. 2010