摘要：结构耐久性是土木工程设计中都必须要考虑的问题之一。本文分析了目前给排水工程结构耐久性设计中存在的问题,并且有针对性的提出了提高给排水工程结构耐久性设计的建议。
关键词：给排水工程;结构耐久性;混凝土
引言
随着国家的发展以及人民对美好生活环境的向往，目前越来越多的给排水工程兴建，例如污水处理厂、中途提升泵站、钢坝水闸、城镇给排水管网等。通常，给排水工程的相关构筑物都是建于地下或者半地下,有的修建于海边，所处的环境较为复杂，其耐久性的高低直接影响各类给排水工程的运行，同时,给排水工程又是涉及民生的重要工程,一旦出了事故，不得不停产检修，修复难度也较大，会给人民群众的日常生活带来不必要的麻烦。混凝土是给排水工程的主要建筑材料,其本身具有较好的力学和耐久性能,但给排水工程长期与水以及水中的化学物质相接触,往往地下水对混凝土及内部钢筋具有一定程度的腐蚀性，尤其是一些酸性的污水混凝土管道或污水处理池,混凝土以及其内置的钢筋都有可能迅速的劣化,使得其稳定性和耐久性大大降低，从而极大程度的损伤了给排水工程的正常使用周期。综上所述，给排水工程混凝土结构所处的环境较为恶劣，检修和维护难度较大，混凝土结构的耐久性是设计过程中不可忽视的关键问题之一。
1给排水结构的耐久性问题
结构的耐久性是给排水工程设计过程中必须要考虑的问题。结构的耐久性是指在设计确定的环境作用和维修、使用条件下,相关的结构构件能否在设计要求的使用年限内保持良好的安全性和适用性[1]。在给排水工程领域,常遇到的耐久性破坏方式主要有混凝土碳化、钢筋锈蚀以及混凝土冻融破坏[2]等等。如果混凝土结构在耐久性方面出现比较严重的问题,不但会造成比较惨重的经济损失,还会很大程度上影响到百姓的日常生活。
通常，给排水工程都是建设在地下或半地下,有的建设在海边，在正常使用过程中都会与水产生直接的接触,虽然材料自身具有良好的防水性,但是长期处于这种潮湿的环境下可能会使材料本身发生一定的化学作用。同时对于污水管道或污水处理水池来说,污水中往往含有各类金属元素,对材料的影响会更大。因此，对给排水工程中混凝土结构耐久性的研究具有较大的现实意义和工程应用价值。
2目前存在的问题
我国给排水工程耐久性设计中,主要存在以下两方面的问题：
（1）设计理念落后；
（2）设计规范不完善。
2.1设计理念落后
目前，工程设计人员对于混凝土结构耐久性的设计意识不强,设计理念较为落后。钢筋混凝土结构的抗压和抗拉性能很强,且在正常自然条件下其耐久性也很强,使得设计人员没有意识到混凝土结构在给排水工程中的脆弱性。给排水工程本身的自然条件会造成混凝土结构的硫酸盐侵蚀加速、混凝土中性化以及钢筋锈蚀等,由于设计人员对于给排水工程结构中的混凝土耐久性重要性认识不足,更不会根据给排水结构中恶劣的自然环境来针对性的防御其对混凝土结构的侵蚀,使得给排水结构中的混凝土耐久性设计相当缺乏。我国建设部曾经做过调查,大多数工业建筑物的有效使用寿命在25年左右,严酷自然环境下例如给排水结构中的混凝土使用寿命仅仅只有15年,民用建筑由于其环境较好,使用寿命在50年以上,即使如此,室外的露台以及雨罩等也由于雨水以及其他自然因素的侵蚀仅仅只有30年的使用寿命,桥梁以及港口结构的混凝土耐久性最低,一般十年左右就会出现混凝土开裂以及钢筋锈蚀等。我国的给排水工程结构从上世纪80年代开始大规模修建,至今已经出现了很多耐久性不足,而引发的大规模修缮以及废弃等现象,其中一些污水处理厂的给排水结构出现了严重的硫酸盐侵蚀,造成了混凝土剥落以及钢筋锈蚀断裂等,污水处理企业不得不停工进行污水管道的修缮或改造,给企业造成了大量的经济损失。
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2.2设计规范不完善
目前给排水工程结构耐久性设计主要参照的规范是《给水排水工程构筑物结构设计规范》(GB 50069-2002)、《混凝土结构设计规范》(GB50010-2010)、《混凝土结构耐久性设计规范》(GB/T50476-2008)以及《工业建筑防腐蚀设计规范》(GB 50046-2008),在下文中分别简称《给规》、《砼规》、《耐规》以及《腐规》。其中，《给规》的缺点是没有专门规范结构耐久性,仅仅只是在材料以及正常使用极限状态下等相关规定中有一些具体要求,对于耐久性的年限以及环境等因素没有专门开章去详细规定,在一些较为重要的耐久性规定上,只是简单提议参考《砼规》,不够明确。同时《给规》以及《腐规》中关于给排水工程结构耐久性的要求存在着很大的差异,使得设计人员在参考上遇到困境,同时,对于影响混凝土结构耐久性的研究目前还未很深入,使得设计人员难以定量设计,这也为我国无机非金属行业的科研人员提出了较为严峻的挑战。
3对于提高工程耐久性的建议
要全面提高给排水结构的耐久性水平,首当其冲应当解决的是要有效的转变设计人员对混凝土结构耐久性认识不足的问题。在日常设计工作过程中就要不断的强调混凝土的强度和耐久性对于混凝土结构特性来说是同等重要的,在设计的过程中不但要对构件的承载力、裂缝以及变形进行合理的计算,更要结合工程所在地的实际情况及每个工程的特点对构件的耐久性进行合理的设计。
3.1环境类别
环境类别的要求主要是在《混凝土结构设计规范》中有较为明确的定义。对于给排水结构来说一般都是建设于地下,这些构件在使用的过程中长时间处于比较潮湿的环境中,再加上所处理的水中可能还含有各种其他的金属元素,更是对其耐久性产生了一定的影响。在《混凝土结构耐久性设计规范》(GB/T50476-2008)中不仅对混凝土可能面临的各种环境类别进行较为详细的分类,而且还根据环境对混凝土结构的作用程度不同将其分为了6种环境作用等级,不仅使用起来比较方便,而且得到的结果也较为可信。因此，计人员在设计的过程中应当严格参照《混凝土结构耐久性设计规范》(GB/T50476-2008)中的相关标准进行耐久性设计。
3.2加强各专业设计人员的沟通
在给排水工程设计过程中，工艺专业的设计人员在提供设计条件的过程中只是将构筑物的大体尺寸以及高程提供给结构设计人员,并不会向其阐述其中水质的污染情况。而很多结构设计人员也没有关心这个问题。这种不同专业之间脱钩的现象,造成的最大问题就是往往需要考虑腐蚀问题的混凝土并没有进行考虑,为将来的使用埋下了安全隐患。
3.3关于混凝土材料及构造要求
耐久性设计对于混凝土材料的诸多性能均有着一定的要求,例如混凝土的强度等级、抗冻等级、最大氯离子含量等,《给规》中对这些因素的要求较为简单,缺乏混凝土构件在不同环境下的材料性能要求。而《耐规》中对环境的材料性能要求更为详细,所以在环境内别还没有相关规定详细完善时建议先行使用《耐规》进行设计上的参考,相关的抗冻以及抗渗透等级仍旧可以参考《给规》来设计耐久性。
4小结
综上所述，混凝土结构的耐久性设计和强度设计均对给排水工程的质量影响较大,设计人员应当在设计的过程中充分提高自身的意识,提高对结构耐久性的重视程度，从而最大程度上延长给排水工程的使用寿命，减少后期出现问题后的加固和修复费用。
参考文献
[1]佟彤彤.电厂水工结构工程中耐久性设计的应用初探[J].现代装饰(理论),2015(05):132.
[2]金伟良,牛荻涛.工程结构耐久性与全寿命设计理论[J].工程力学,2011(S2):31-37.
论文作者:石强,孙锐
论文发表刊物:《城镇建设》2019年第16期
论文发表时间:2019/9/26
标签：耐久性论文; 给排水论文; 工程论文; 结构论文; 混凝土论文; 混凝土结构论文; 环境论文; 《城镇建设》2019年第16期论文;