关于石油化工钢筋混凝土水池结构设计的思考

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摘要：水池是石油化工行业当中应用最为广泛的构筑物，而且绝大部分都采用的是钢筋混凝土材料。因此本文对石油化工钢筋混凝土水池结构设计进行探析。

关键词：石油化工；结构设计；钢筋混凝土水池

中图分类号：S611 文献标识码：A 文章编号：

一、钢筋混凝土水池的结构特点

钢筋混凝土是一种混合型材料，它的配料与搅拌都直接关系到整个构筑物的质量。钢筋混凝土的施工工艺主要是在浇筑混凝土之前首先需要用钢筋支模，然后再将模板覆盖在钢筋骨架外部，最后进行混凝土浇筑，在达到养护期标准强度后拆模。由于钢筋混凝土具有施工简单、结构稳固、耐久性强以及造价低廉等优势，因此成为建筑施工中常用的材料。在石油化工行业中，钢筋混凝土水池的应用非常广泛，而且绝大多数都是用来处理有毒甚至是剧毒的介质，因此对水池的耐久性以及抗渗性有着非常严格的要求。通常情况下，石油化工水池是采用现浇钢筋混凝土的施工方式。按照埋置位置的不同，可以将水池分为全埋式、地下式、半地下式、地面式以及架空式五种。石油化工钢筋混凝土水池结构形式以及特点如下表1所示：

二、钢筋混凝土水池的结构设计

钢筋混凝土水池具有耐腐蚀、抗渗透、抗碳化等性能，但是如果在设计上不加注意，或者混凝土结构达不到标准要求时，就会使水池在使用过程中出现不同程度的问题，从而严重影响水池的使用寿命，因此需要设计人员深入研究设计出合理的钢筋混凝土水池结构。以下就对钢筋混凝土水池结构设计进行具体分析：

（一）钢筋混凝土水池的荷载设计

钢筋混凝土水池的荷载主要分为恒荷载以及活荷载两大类，其中恒荷载包括水池自重、竖向和侧向压力以及水池内的盛水压力等；活荷载包括水池顶板活荷载、地表或者地下水压力、钢筋混凝土结构温度变化作用以及地面堆积荷载等。钢筋混凝土水池顶板荷载由覆土荷载以及顶板自重组成，顶板荷载标准值可以设定为1.5kN/㎡，准永久值系数可以设定为0.4；池壁荷载主要是由水平方向上的盛水以及地下水压力和覆土以及池外土压力组成； 池底荷载包括盛水自重、水池顶板以及壁板重力荷载、底板顶面以及覆土荷载组成。

（二）钢筋混凝土水池的防水等级

钢筋混凝土水池对于防水性能有较高要求，因为水分子会侵入到混凝土内部，逐渐锈蚀钢筋骨架，降低水池的结构稳定性。根据《石油化工钢筋混凝土水池结构设计规范》SH-T3132-2002中的有关规定，水池的防水等级分为四个标准，当水池内附加有防水层时，可以降低以及防水等级，但总体标准不应该低于四级。如果有水池施工工艺有特殊要求，需要根据具体情况设计防水等级。石油化工水池防水等级具体如下表2所示：

（三）钢筋混凝土水池结构抗浮稳定性设计

石油化工钢筋混凝土水池属于地下结构，因此要求水池必须具有抗浮稳定性，确保水池不会出现上浮、倾斜以及开裂等现象，从而影响水池的使用质量以及使用寿命。结合《给排水工程钢筋混凝土结构设计规程》CECS138中的有关规定，在钢筋混凝土水池结构抗浮设计过程中，地下水的水位的具体数值来源主要取自于工程地质报告。这就造成了这些地下水的水位数值仅仅是勘测期间的稳定水位和初见水位的局限，远远不能满足实际的设计需求。所以要更加准确的了解地下水位的具体状况，是需要相关设计人员采用调查与现场勘查的方法，认真记录地下水的性质以及变化规律，在根据当地的地下水水位年变化的幅度和数值为参考，客观的得出稳定的地下水水位平均值。

如果水池整体或者局部抗浮稳定性无法满足设计要求时，可以通过以下方法提高水池的抗浮稳定性。降低水池深度的方式减小地下水浮力；加固水池地基或者增加水池底部的密实度降低透水性；通过加厚池壁、顶板或者底板厚度等方式增加钢筋混凝土水池的自重；用锚杆或者锚桩等方式将底板与地基连在一起，利用抗拔力提高水池的抗浮稳定性。

（四）钢筋混凝土水池的耐久性要求

针对影响混凝土耐久性错综复杂的因素，所采取的设计方法也是纷繁多样的。混凝土结构耐久性问题主要表现在钢筋锈蚀、混凝土腐蚀以及钢筋与混凝土之间粘结锚固作用。由于碳化会促使混凝土加剧收缩，积聚过大的拉力致使混凝土表面产生裂缝，也就降低了混凝土抗拉、抗渗等能力。而且碳化还降低了钢筋混凝土水池的碱度，进而使钢筋锈蚀影响耐久性。通常情况下深埋在呈高度碱性的混凝土中的钢筋是不会发生锈蚀的，这是由于高浓度碱在钢筋表面形成一层可以防止锈蚀发展的保护膜，而空气中的二氧化碳与水泥中的碱反应使孔隙水变得更加酸性，这就是发生碳化作用破坏钢筋表面的钝化膜并在氧化与水分共同参与下使钢筋发生持续性的锈蚀。因此，必须采取有效措施来减小和延缓钢筋混凝土水池的碳化，通过对水池所处的地理位置以及周围环境条件来确定合适的水泥品种，并选好配合比、适量的外加剂和高质量的原材料，抗酸性骨料与水、水泥共同作用对延缓混凝土的碳化也有一定作用。

为了有效提高钢筋混凝土的耐久性，在进行石油化工钢筋混凝土水池的壁板、中间隔板以及底板设计时，厚度通常不小于200㎜，顶板的厚度要大于150㎜。如果钢筋混凝土水池的壁板或者顶板采用梁柱结构时，板的厚度不小于100㎜。水池内部的受力钢筋需要设置混凝土保护层，当有抹面或者有防锈蚀层时，可以适当的降低保护层厚度。水池混凝土钢筋保护层厚度如下表3所示：

水池混凝土钢筋保护层厚度敞口水池的壁板应该给水平方向增设加强筋，在每一侧设立三根，每根加强筋的间距控制在100～150㎜之间，水池的直径不小于池壁的受力钢筋。先交钢筋混凝土水池的拐角以及顶、底板的交接处需要设置腋角，腋角边的宽度应该大于150㎜，腋角内配置斜筋的直径与水池壁受力筋相同，间距应该为水池受力筋的两倍。当水池的边长超过二十米时需要在池壁顶端设置暗梁，当水池的边长超过三十米，并且水池高度超过三米时，池壁顶端需要设置肋梁。

三、结束语

综上所述，石油化工行业中钢筋混凝土水池的应用非常广泛，并且对水池的结构以及性能有较高的要求。不仅需要满足石油化工业的特殊要求，同时还应该简化施工难度，降低工程造价。因此本文主要对钢筋混凝土水池的结构设计进行深入探讨，并且通过对荷载设计、防水等级、抗浮稳定性设计以及构造要求等方面研究了水池结果设计的要点，从而能够更好地应用于石油化工业当中。

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