曲靖市東星耀水泥制品有限公司

混凝土排滲管的耐久性有多重要?!曲靖東星耀水泥制品廠家告訴你

信息來源:www.qreng.com   2022-11-21 17:06:46

混凝土排水管的腐蝕問題,也就是管內流體的腐蝕作用對混凝土及鋼筋造成的損壞。那么,先簡單說一下混凝土管面臨的服役環境:


市政排水管網輸送的一般是城市生活污水,雖然市政規劃設計中很早就實施雨污分流的設計,但往往在建設和使用過程中落實不夠徹底,導致一些雨水管網內存在雨污混流的問題,實際上雨水管也成了污水管;還有一些工業污水管線腐蝕性更強,也沒有使用專門的防腐蝕管材。另外,各種污水在管網中的絕大多數服役時段為非滿流狀態流動。

生活污水和工業廢水,成分比較復雜,往往含有大量的酸、堿、鹽,pH 值變化范圍大,有機物和微生物含量高,夾雜著泥砂等固體顆粒物。同時,水處理過程中加入的微生物和氯氣等也會對設備或構筑物產生腐蝕,各種腐蝕因子中,硫酸根離子是主要的腐蝕因素。

其腐蝕模型為:在厭氧條件下,污水中含硫有機物被分解,釋放出硫化氫氣體(H2S);H2S氣體進入上部未充水的空間,與管壁相接觸,在管壁表面吸附的微生物膜作用下發生氧化還原反應,形成硫酸根離子。硫酸根離子在不同濃度條件下會與水泥水化產物發生不同的化學反應,生成物分別有鈣礬石和石膏。這兩種生成物在富水環境中均會發生巨大的體積膨脹,導致混凝土管壁逐漸開裂、剝落并不斷加深,直至鋼筋外露、銹蝕,終結構破壞。

另外,硫酸鹽腐蝕的生成物還具有使混凝土中性化的特點,使混凝土失去強度和對鋼筋的鈍化作用。有研究認為,在10年時間內,污水管道中的硫酸鹽腐蝕能夠完全穿透管壁厚度為45mm的普通混凝土管壁,并使腐蝕影響范圍內的混凝土和鋼筋失去結構效用。

雖然混凝土污水管道的硫酸鹽腐蝕現象早已被學界認識并關注,但將耐腐蝕設計理念貫徹到混凝土管道設計中切并未得到有效執行?,F有的混凝土管道設計標準、產品標準、質量驗收標準均沒有系統性的體現混凝土污水管道耐腐蝕性、耐久性的相關要求。

各類標準中幾乎都是結構計算和常規的質量控制規定之類的內容。歷年來的混凝土管道工藝、設備的升級換代和技術進步,中心思想也幾乎都是為了滿足現有產品標準要求和提高生產效率。近三十年來,中國快速城市化帶來的市政排水管網市場的高速發展,催生了數量龐大的排水管生產廠家,使用的工藝從離心、旋輥到立式振搗,繼而又芯模振動、徑向擠壓,規模從小型作坊到上市巨頭,但排水管產品的質量水平差異無非就是荷載能不能達標和外觀哪個更好看而已,并無根本差異。

但是,街道上隨處可見的非開挖修復專用車已經告訴大家:繼續在同質化小道上互擠價格的市場競爭模式已經在讓混凝土管被質疑和邊緣化,其它材性的管材已經在為混凝土管的自我否定而歡呼并火上澆油。

混凝土排水管耐久性設計的幾個方面

結構的防腐蝕設計,廣義上講應該叫做耐久性設計,是為了保證結構在特定環境中和規定的使用年限內能夠進行正常使用而進行的系統性設計工作。其中包括了各種構造設計、材料設計、結構設計及運行維護要求等等。對于混凝土排水管道來講,就是在輸送污水的環境條件下,如何讓其能夠在50年或更久的設計使用時間內,實現結構安全并保持使用功能。簡單的說,至少應該包含以下幾方面的設計內容:

(1)明確排水管所處的環境作用類別和環境等級

如前所述,混凝土管道服役環境中的主要腐蝕因子為硫酸鹽腐蝕。根據GB/T50476-2019規定,對于污水管道,其與腐蝕介質接觸面的環境類別及作用等級可按V-E類考慮,作用較輕的可按V-D類考慮;根據CCES01-2004規定,污水管道的環境類別及作用等級可按V1-E、V1-D考慮,當結構浸沒于液面以下時,可按V1-C考慮。根據論文《鋼筋混凝土排污管道中硫酸根離子的擴散規律》中的數據,在流動污水管道中的硫酸根離子濃度一般低于1000mg/L,相當于V1-C類作用等級。綜上所述,建議將混凝土排水管道耐久性設計的環境作用類別及作用等級低按V-D類(GB/T50476-2019分類)考慮,好按V-E類考慮。

(2)管道混凝土材料的抗硫酸鹽設計

參考地下混凝土結構耐腐蝕設計的相關規定,如GB50046-2018中對硫酸鹽腐蝕環境中的樁基礎的規定,在中等腐蝕強度下混凝土抗硫酸鹽侵蝕等級為KS120>0.8;在強腐蝕條件下應為KS120>0.85。結合前述的混凝土排水管環境作用條件的看法,建議混凝土抗硫酸鹽侵蝕等級為KS120>0.85或KS150>0.8。

混凝土抗硫酸鹽設計中對原材料的相關要求,可以參照GB50476-2019中的相關原則進行設計?;炷恋蛷姸鹊燃壗ㄗh不低于C45,大水膠比不應大于0.4。

(3)管道鋼筋保護層的選擇

管道鋼筋保護層厚度應基于環境類別和作用等級按GB50476-2019的規定選擇,建議不宜小于30mm(按預制構件考慮)。

(4)結構計算

管道的結構計算應基于上述耐久性設計中的材料和構造要求進行,并考慮結構安全等級和重要性考慮相應的結構重要性系數后進行計算。管道在結構計算時,建議結合工程實際荷載條件和管道荷載等級進行考慮,以達到既滿足標準等級又符合工程實際要求的效果。

(5)施工和運維

管道的安全使用除了設計和生產過程的有效控制,還需要規范的施工建設和合理的運維工作。特別是排水管施工過程中普遍存在的不規范施工問題應該通過強化管理實施糾正,主要存在的問題包括接口對接質量問題、溝槽處理問題、回填質量問題、頂進糾偏問題等。據本文前述調查數據中,施工質量問題造成的管道損壞也占了相當大的比重,是一個應該引起普遍重視的問題。運行維護方面,則主要存在地面荷載超載、污水排放管理、定期檢查清淤等。

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