影響城市排水建筑物耐久性的主要因素及對策

1、影響城市排水建筑物耐久性的主要因素及對策摘要： 城市排水混凝土建筑物由于存在裂縫 、 凝土炭化 、 筋銹蝕 、凍融凍脹 、水質(zhì)侵蝕和氣蝕 ,混凝土堿集料反應(yīng)等病害 ,我國各大中小城市排水工程的耐久性普遍不足 。提出了為改善排水工程的耐久性 ,應(yīng)從建筑材料 、工程設(shè)計(jì) 、施工工藝 、 常運(yùn)行管理等諸方面采取適當(dāng)?shù)拇胧?,延長建筑物的使用壽命 。關(guān)鍵詞：混凝土 ， 城市 ，排水， 建筑物1 引言 排水工程是各大中小城市的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè) 。目前 ,正以大規(guī)模 、 速度 、 質(zhì)量的勢頭發(fā)展 。全國城市排水工程建設(shè)每年需要耗費(fèi)維護(hù)費(fèi)幾百億元 ,仍然不能滿足實(shí)際需要 。 20 世紀(jì) 70 年代之前建設(shè)的排水工程

2、 ,每年又以損失幾百億元的速度破損跨塌 。產(chǎn)生這個(gè)問題的原因很多 ,主要是我國排水建筑物設(shè)計(jì)執(zhí)行著按強(qiáng)度設(shè)計(jì)的模式 ,較少考慮建筑物的抗凍防滲等因素 ,又由于環(huán)境作用引起結(jié)構(gòu)材料性能劣化 、腐蝕對結(jié)構(gòu)安全性 的影響 , 造 成工程壽命不長 。因此 , 提高排水建筑物質(zhì)量的耐久性 、延長工程使用壽命 ,具有很強(qiáng)的現(xiàn)實(shí)意義和歷史意義 。 2 影響城市排水建筑物耐久性的主要因素 城市排水建筑物種類較多 ,主要有泄水建筑物 、輸水建筑物 、 水泵站 、水閘 、堤防 、 道 、污水處理廠 、截 洪溝以及泄 、 水建筑物的配套設(shè)施等 。建筑材料主要有混凝土 、鋼筋混凝土以及土 、 、 石 、 石或砌石等當(dāng)

3、地材料 。 排水建筑物不僅應(yīng)該具有安全性和適應(yīng)性 ,還應(yīng)該具有耐久性和經(jīng)濟(jì)性 。結(jié)構(gòu)的耐久性是指結(jié)構(gòu)及其部件在各種可能引起材料性能劣化的作用下 ,長期維持其應(yīng)有功能的能力 。當(dāng)前影響排水建筑物耐久性的主要因素 ,除由于原設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)偏低外 ,其他主要因素有 : 質(zhì)量差 (包括設(shè)計(jì)規(guī)范 、設(shè)計(jì)質(zhì)量和施工質(zhì)量 ) 、日常管 理 維 護(hù) 費(fèi) 用 不 足 、維 修 不 當(dāng) 不 及時(shí) 、 人素質(zhì)低 、環(huán)境惡劣等 。造成混凝土裂縫 、鋼筋銹蝕 、混凝土炭化 、 蝕 、滲水 、漏氣等原因 ,堿骨料反應(yīng)破壞也是排水混凝土耐久性病害 ,應(yīng)特別引起重視 。在上述破壞因素中 ,混凝土裂縫 、 凝土凍融不夠 、 凝土防滲

4、不夠?yàn)槭滓蛩?。混凝土裂縫的出現(xiàn) ,絕大多數(shù)在施工期就已存在 ,有的雖然在施工期后 ,也多在運(yùn)行初期 5 年左右 。裂縫的存在 ,會引起其他病害的發(fā)生和發(fā)展 。如凍融破壞 、 境水侵蝕 、 凝土炭化和鋼筋銹蝕等 。另外 ,氯鹽的滲入 、 學(xué)物質(zhì)的滲漏溶蝕 ,使鋼筋表面脫鈍及銹蝕也造成排水建筑物的損壞 。 3 提高城市排水建筑物耐久性的主要對策 排水建筑物出現(xiàn)的耐久性病害的原因 ,不僅與設(shè)計(jì)規(guī)范有關(guān) ,還與建筑物材料有關(guān) ,也與設(shè)計(jì) 、施工 、日常運(yùn)行和管理等密切相關(guān) 。要想提高排水建筑物的耐久性 ,我們就必須采取相應(yīng)的對策 。這些對策主要有 : 3. 1制定城市排水建筑物設(shè)計(jì)規(guī)范 現(xiàn)行的水工

5、建筑物設(shè)計(jì)規(guī)范均對建筑物的耐久性作了明確規(guī)定 ,即水工混凝土結(jié)構(gòu) 設(shè)計(jì)規(guī)范 ( SL / T191 - 96 ) ,對水工混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性提出了最低強(qiáng)度等級 、 大水灰比 、 小水泥用量 、 滲等級 、 凍等級以及采用抗侵蝕水泥和抗耐磨水泥 、 化熱大小水泥等措施及要求 ,來保證水工建筑 物 的 耐 久 性 。國 家 標(biāo) 準(zhǔn)混 凝 土 結(jié) 構(gòu) 設(shè) 計(jì) 規(guī) 范 ( GB50010 - 2002 ) 只對混凝土結(jié) 構(gòu)中的最大氯離子含量 和最大堿含量作了規(guī)定 。目前在城市排水建筑物設(shè)計(jì)中嚴(yán)格執(zhí)行國標(biāo) 考水工 已經(jīng)是最優(yōu)設(shè)計(jì)了 ,實(shí)際上在排水建筑物設(shè)計(jì)中還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足要求 ,原因是 : 水工的水與城

6、市排水工程的水 、水工的氣與城市排水工程的氣 、水工的環(huán)境與城市排水工程的環(huán)境不一樣 ,城市排水工程更復(fù)雜 、更惡劣 。因此 ,城市排水建筑物的設(shè)計(jì)規(guī)范更全面 、 具體 、更嚴(yán)格 、 科學(xué) ,并應(yīng)加快制定 。 3. 2 城市排水建筑物材料的選擇 城市排水工程混凝土質(zhì)量評判不能僅僅以強(qiáng)度指標(biāo)來評定 ,還應(yīng)有耐久性要求 。在 排水工程混凝土中 ,盡可能低的水泥用量是提高混凝土抗裂和耐久性能的主要途徑 ?；炷翉?qiáng)度與耐久性之間并不一定存在相關(guān)性 。比如摻入外 加劑粉煤灰后的早期強(qiáng)度往往有所降低 (現(xiàn)代摻粉煤灰技術(shù)也可做到不降低 ) ,而抗氯鹽侵入的耐久性卻能成倍增長 。 鋼筋銹蝕也是排水工程混凝土主

7、要的耐久性病害 ,防止鋼筋銹蝕的最主要途徑是提高混凝土的抗?jié)B性能 ,從而阻止或延緩?fù)饨绛h(huán)境中氯離子 、二氧化碳 、氯氣以及水分子的侵入 。這需要從混凝土的配合比 、保護(hù)層厚度 、施工質(zhì)量和施工養(yǎng)護(hù)等方面下功夫 。 排水工程混凝土碳化是耐久性的又一病害 ,是空氣中的二氧化碳與混凝土水化硬化過程中產(chǎn)生的氫氧化鈣等堿性的物質(zhì)發(fā)生化學(xué)作用 ,生成碳酸鈣 ,并使混凝土趨于中性所致 ?；炷恋奶蓟且粋€(gè)長期的過程 ,碳化速度的快慢主要取決于混凝土的抗?jié)B性能的好壞 ,以及混凝土的含水量 ,大氣中的二氧化碳濃度 ,以及周圍環(huán)境濕度來決定 。這就要從混凝土的水泥品種 、 灰比 、 料粒徑大小 、 工質(zhì)量等方面來

8、努力克服 。 大體積混凝土結(jié)構(gòu) ,各部位耐久性要求有所不同 ,應(yīng)根據(jù)大體積混凝土各部位性能要求 ,按有關(guān)規(guī)范的規(guī)定進(jìn)行混凝土設(shè)計(jì) 。同時(shí)應(yīng)重視和預(yù)防混凝土中堿集料反應(yīng)的破壞 ,因?yàn)榇篌w積混凝土較長的使用年限為堿集料反應(yīng)提供了足夠的時(shí)間 。防止混凝土堿集料反應(yīng)的措施有 : 使用含堿量較低的水泥和 非 活 性 集 料 。比 如 使 用 火 山 灰 質(zhì) 混 合 料 、粉 煤灰 、 渣和硅粉混合料代替部分水泥 。施工期加強(qiáng)養(yǎng)護(hù) 、增長混凝土振倒時(shí)間 ,增強(qiáng)混凝土密實(shí)性 。在日常運(yùn)行中重視建筑物的排水 ,避免表面積水和接縫漏水等等 。 3. 3 城市排水建筑物設(shè)計(jì)要求 城市排水建筑物的設(shè)計(jì) ,除嚴(yán)格按國

9、家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定執(zhí)行外 ,還應(yīng)該考慮到排水建筑物正常使用過程中建筑物的日常檢測 、 護(hù)及更換 。建筑物設(shè)計(jì)不僅滿足強(qiáng)度 、 定 、 形等要求 ,還應(yīng)滿足耐久性的要求 。因此 ,為了滿足耐久性要求的目標(biāo) ,在設(shè)計(jì)時(shí) ,應(yīng)同時(shí)考慮環(huán)境的侵蝕性作用和材料性能的老化速度 ;易損建筑物構(gòu)件設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮檢修方便和更換的可能性 ;沖刷強(qiáng)的部位應(yīng)采用抗沖耐磨性能高的混凝土結(jié)構(gòu) ;為了防止或減弱環(huán)境對材料產(chǎn)生的病害 ,應(yīng)粉刷或涂膜來延緩碳化或氯鹽的侵入 ;防止或控制混凝土開裂和崩落 ,應(yīng)在混凝土構(gòu)件中設(shè)置細(xì)而較密的分布鋼筋并有足夠的保護(hù)層來延緩鋼筋不銹蝕 (保護(hù)層太厚會造成裂縫寬度大 、結(jié)構(gòu)斷面增大 ,故鋼筋保護(hù)

10、層厚度要綜合分析確定 , 即適當(dāng)加厚保護(hù)層 ) ;伸縮縫 、 工縫 、 降縫的設(shè)置 ,應(yīng)防止由于結(jié)構(gòu)尺寸過大而產(chǎn)生不均勻沉降 ;設(shè)計(jì)中必須充分考慮混凝土建筑物的抗?jié)B性 、 凍融 、 侵性 、 沖磨 、 沖刷等因素 ,完全考慮到了才是一個(gè)耐久性較好的完美設(shè)計(jì) 。 3. 4 城市排水建筑物的施工要求 城市排水建筑物的施工 ,應(yīng)符合工程設(shè)計(jì)和國家現(xiàn)行的施工規(guī)范 、 量評定與驗(yàn)收規(guī)范的規(guī)定 ,嚴(yán)格執(zhí)行工程施工監(jiān)理和竣工驗(yàn)收的制度 , 尤其要進(jìn)行耐久性專項(xiàng)質(zhì)量檢驗(yàn) 。對混凝土結(jié)構(gòu)中的原材料 、 加劑 、摻合料的性質(zhì) 、 品質(zhì)和混凝土配合比等應(yīng)通過實(shí)驗(yàn)報(bào)告來確定。 城市排水工程施工中，克服混凝土構(gòu)件表面裂

11、縫是施工中的首要任務(wù) ?；炷亮芽p大多數(shù)是表面裂縫 ,在一定條件下表面裂縫可發(fā)展為深層裂縫 ,甚至產(chǎn)生貫穿性裂縫 。因此加強(qiáng)混凝土表面保護(hù)至關(guān)重要 。 凝土結(jié)構(gòu)表面的均勻性 ,保護(hù)層厚度和施工階段的裂縫控制 ,應(yīng)是耐久性混凝土施工質(zhì)量保證的重中之重 ?；炷恋哪途眯再|(zhì)量在很大程度上取決于施工養(yǎng)護(hù)過程中的溫度和濕度的控制 。抓住“兩 度 ”就抓住了施 工 養(yǎng) 護(hù) 的 關(guān) 鍵 。通常在濕養(yǎng)護(hù)的情況下 ,應(yīng)保證混凝土表面溫度與內(nèi)部溫度和大氣溫度之 間 不 能 出 現(xiàn) 較 大 的 溫 差 變 化 , 出 現(xiàn) 較 大 變 化時(shí) ,應(yīng)及時(shí)澆水或覆蓋保溫材料進(jìn)行養(yǎng)護(hù) ,防止溫降 、 升時(shí)溫差過大 。有條件的

12、話應(yīng)該全部采用澆水養(yǎng)護(hù) 。濕養(yǎng)護(hù)時(shí)間既不可隨意延長也不能隨意縮短 。更不能用海水 、 水和化學(xué)水養(yǎng)護(hù) 。 3. 5城市排水建筑物的日常運(yùn)行和管理要求 城市排水建筑物在日常運(yùn)行和管理中 ,必須按設(shè)計(jì)規(guī)定的情況運(yùn)行和管理 ,不應(yīng)該超出設(shè)計(jì)范圍運(yùn)行 。為了保證建筑物的安全和耐久 ,對特殊運(yùn)行情況應(yīng)該加強(qiáng)檢測 ,日常管理建立檢測 、 護(hù)制度 ,及時(shí)更換不能正常運(yùn)行的混凝土構(gòu) 件 。原因是 :混凝土構(gòu)件的耐久性和使用壽命是與日常運(yùn)行中經(jīng)常檢測 、維 護(hù) 和 修 復(fù) 密 不 可 分 。勤 檢 查 、勤 維 護(hù) 、勤 修復(fù) ,包括構(gòu)件更換是耐久性的必要手段 。同時(shí) ,每年都能對排水設(shè)施進(jìn)行安全鑒定和安全評價(jià) ,并提出安全加固或改善運(yùn)行使用的意見和措施 。 4 結(jié)語 對我國城市排水工程耐久性現(xiàn)狀進(jìn)行調(diào)查和分析得出的結(jié)論是 :耐久性差 、使用壽命短 。尤其 是 20 世 紀(jì) 70 年代之前的排水建筑物基本已經(jīng)報(bào)廢或帶病運(yùn)行 。隨著時(shí)間的推移 ,各種病害還會不斷加重 ,修復(fù)和重建的投資也將會越 來越多 ,因此 ,應(yīng)該認(rèn)真研究影響城市排水建筑物耐久