曲靖市东星耀水泥制品有限公司

混凝土排水管的腐蚀问题，也就是管内流体的腐蚀作用对混凝土及钢筋造成的损坏。那么，先简单说一下混凝土管面临的服役环境：

市政排水管网输送的一般是城市生活污水，虽然市政规划设计中很早就实施雨污分流的设计，但往往在建设和使用过程中落实不够彻底，导致一些雨水管网内存在雨污混流的问题，实际上雨水管也成了污水管；还有一些工业污水管线腐蚀性更强，也没有使用专门的防腐蚀管材。另外，各种污水在管网中的绝大多数服役时段为非满流状态流动。

生活污水和工业废水，成分比较复杂，往往含有大量的酸、碱、盐，pH 值变化范围大，有机物和微生物含量高，夹杂着泥砂等固体颗粒物。同时，水处理过程中加入的微生物和氯气等也会对设备或构筑物产生腐蚀，各种腐蚀因子中，硫酸根离子是主要的腐蚀因素。

其腐蚀模型为：在厌氧条件下，污水中含硫有机物被分解，释放出硫化氢气体（H2S）；H2S气体进入上部未充水的空间，与管壁相接触，在管壁表面吸附的微生物膜作用下发生氧化还原反应，形成硫酸根离子。硫酸根离子在不同浓度条件下会与水泥水化产物发生不同的化学反应，生成物分别有钙矾石和石膏。这两种生成物在富水环境中均会发生巨大的体积膨胀，导致混凝土管壁逐渐开裂、剥落并不断加深，直至钢筋外露、锈蚀，终结构破坏。

另外，硫酸盐腐蚀的生成物还具有使混凝土中性化的特点，使混凝土失去强度和对钢筋的钝化作用。有研究认为，在10年时间内，污水管道中的硫酸盐腐蚀能够完全穿透管壁厚度为45mm的普通混凝土管壁，并使腐蚀影响范围内的混凝土和钢筋失去结构效用。

虽然混凝土污水管道的硫酸盐腐蚀现象早已被学界认识并关注，但将耐腐蚀设计理念贯彻到混凝土管道设计中切并未得到有效执行。现有的混凝土管道设计标准、产品标准、质量验收标准均没有系统性的体现混凝土污水管道耐腐蚀性、耐久性的相关要求。

各类标准中几乎都是结构计算和常规的质量控制规定之类的内容。历年来的混凝土管道工艺、设备的升级换代和技术进步，中心思想也几乎都是为了满足现有产品标准要求和提高生产效率。近三十年来，中国快速城市化带来的市政排水管网市场的高速发展，催生了数量庞大的排水管生产厂家，使用的工艺从离心、旋辊到立式振捣，继而又芯模振动、径向挤压，规模从小型作坊到上市巨头，但排水管产品的质量水平差异无非就是荷载能不能达标和外观哪个更好看而已，并无根本差异。

但是，街道上随处可见的非开挖修复专用车已经告诉大家：继续在同质化小道上互挤价格的市场竞争模式已经在让混凝土管被质疑和边缘化，其它材性的管材已经在为混凝土管的自我否定而欢呼并火上浇油。

混凝土排水管耐久性设计的几个方面

结构的防腐蚀设计，广义上讲应该叫做耐久性设计，是为了保证结构在特定环境中和规定的使用年限内能够进行正常使用而进行的系统性设计工作。其中包括了各种构造设计、材料设计、结构设计及运行维护要求等等。对于混凝土排水管道来讲，就是在输送污水的环境条件下，如何让其能够在50年或更久的设计使用时间内，实现结构安全并保持使用功能。简单的说，至少应该包含以下几方面的设计内容：

（1）明确排水管所处的环境作用类别和环境等级

如前所述，混凝土管道服役环境中的主要腐蚀因子为硫酸盐腐蚀。根据GB/T50476-2019规定，对于污水管道，其与腐蚀介质接触面的环境类别及作用等级可按V-E类考虑，作用较轻的可按V-D类考虑；根据CCES01-2004规定，污水管道的环境类别及作用等级可按V1-E、V1-D考虑，当结构浸没于液面以下时，可按V1-C考虑。根据论文《钢筋混凝土排污管道中硫酸根离子的扩散规律》中的数据，在流动污水管道中的硫酸根离子浓度一般低于1000mg/L，相当于V1-C类作用等级。综上所述，建议将混凝土排水管道耐久性设计的环境作用类别及作用等级低按V-D类（GB/T50476-2019分类）考虑，好按V-E类考虑。

（2）管道混凝土材料的抗硫酸盐设计

参考地下混凝土结构耐腐蚀设计的相关规定，如GB50046-2018中对硫酸盐腐蚀环境中的桩基础的规定，在中等腐蚀强度下混凝土抗硫酸盐侵蚀等级为KS120＞0.8；在强腐蚀条件下应为KS120＞0.85。结合前述的混凝土排水管环境作用条件的看法，建议混凝土抗硫酸盐侵蚀等级为KS120＞0.85或KS150＞0.8。

混凝土抗硫酸盐设计中对原材料的相关要求，可以参照GB50476-2019中的相关原则进行设计。混凝土低强度等级建议不低于C45，大水胶比不应大于0.4。

（3）管道钢筋保护层的选择

管道钢筋保护层厚度应基于环境类别和作用等级按GB50476-2019的规定选择，建议不宜小于30mm（按预制构件考虑）。

（4）结构计算

管道的结构计算应基于上述耐久性设计中的材料和构造要求进行，并考虑结构安全等级和重要性考虑相应的结构重要性系数后进行计算。管道在结构计算时，建议结合工程实际荷载条件和管道荷载等级进行考虑，以达到既满足标准等级又符合工程实际要求的效果。

（5）施工和运维

管道的安全使用除了设计和生产过程的有效控制，还需要规范的施工建设和合理的运维工作。特别是排水管施工过程中普遍存在的不规范施工问题应该通过强化管理实施纠正，主要存在的问题包括接口对接质量问题、沟槽处理问题、回填质量问题、顶进纠偏问题等。据本文前述调查数据中，施工质量问题造成的管道损坏也占了相当大的比重，是一个应该引起普遍重视的问题。运行维护方面，则主要存在地面荷载超载、污水排放管理、定期检查清淤等。