沈阳城市建设学院 辽宁沈阳 110167
摘要：近年来随着城市化快速的发展，城市污水管道是重要的基础设施，对城市生态安全、社会生产发展等都起着至关重要的作用。对某市污水管道的混凝土腐蚀情况进行调查分析，在此基础上开展了室内模拟腐蚀试验研究，提出了污水管道混凝土的耐久性设计方法。研究表明：该城市污水管道混凝土腐蚀破坏的主要因素为硫酸盐侵蚀；采用矿物掺合料、聚丙烯纤维对管道混凝土进行改性，能够有效提高管道混凝土在污水腐蚀环境中的耐久性。
关键词：城市污水管道；混凝土腐蚀机理；耐久性设计
引言
在城市的排水系统中，排水管网投资较大，几乎占据了总投资的60%左右，而相应污水管网工程因存在着较强的隐蔽性，致使相应维护成本投入较大，且在进行维修的过程中，地下管网开挖工程施工还会给其他管道以及交通等带来极大的影响；而一旦城市污水管网发生泄漏等问题，还会给城市带来严重的污染问题。基于此，针对污水管网腐蚀问题进行分析，并实现检测修复技术的完善落实对于降低维护污水管网费用投入、确保污水管网的安全运行而言有着极为重要的意义。
1污水管道混凝土腐蚀特征分析
为进一步明确污水管道混凝土腐蚀劣化的主导因素。从污水管道混凝土中提取水泥石，加工制成SEM试验所需试样，采用JSM－7500F型扫描电子显微镜对试样的微观形貌及成分进行分析，混凝土中的水化产物与污水中的侵蚀性离子发生反应生成膨胀性产物，且主要分布在混凝土内部的孔隙、缝隙处以及界面区。腐蚀产物的聚集及膨胀应力的增大，使混凝土中微裂纹增多，浆体和骨料界面的黏结性降低，混凝土将出现酥松并剥落。混凝土孔隙中的针状晶体数量较多且侵蚀产物个体较大。混凝土受侵蚀后，其孔隙中可见大量的短柱状侵蚀产物交错分布，在孔隙边缘伴有微裂缝出现，混凝土中砂浆和骨料界面区（ITZ）同样可以观测到大量的短柱状晶体，这种短柱状晶体为石膏，和钙矾石一样，均为混凝土在硫酸盐侵蚀过程中的典型侵蚀产物。
2城市污水管道的混凝土腐蚀机理与耐久性设计
2.1外防腐蚀涂层
涂层是管道防腐最基本的也是必须采取的措施。油田主要集输管道的防腐层材料多为单层熔结环氧粉末（聚乙烯、环氧树脂、酚醛树脂）、三层聚乙烯（环氧粉末、聚合物胶粘剂，聚乙烯层），非主要管道的防腐层为石油沥青材料。现又研制了双层熔结环氧粉末，提高了单层熔结环氧粉末的机械性能。经过国外对这些防腐层应用的调研和分析，对双层熔结环氧粉末防腐层给出很高的评价，其次是熔结环氧粉末防腐层和三层聚乙烯防腐层。
2.2污水管道修复技术
在进行管道修复的过程中，可采用开挖或是非开挖两种方式，而基于非开发修复技术能够在保护路面、规避对交通影响并降低成本投入的同时确保污水管网正常排水的优势下，则建议采用非开发技术来落实管网修复。在此过程中，可借助相应修复决策支撑系统的搭建来确保实现科学修复决策的生成，进而确保修复技术的科学且高效落实。在实际践行的过程中，需要以落实日常检查记录为基础，然后对相应污水管道在发生破坏情况所可能带来的影响问题进行分析与评价，在此基础上，对管道进行检测，同时实现对污水腐蚀性的检测，并对管道的实际状况作出评价。最后，在对管道实效概率进行科学预测的基础行，来搭建相应的计划修复时间优化模型，以此为指导实现修复技术的科学选择，为实现对城市污水管道的科学检测与高效修复奠定扎实的技术基础。
2.3防腐内衬类
内衬类防腐设计可以采用内衬PE、内衬HDPE、内衬玻璃钢、内衬PVC等材料，内衬材料的防腐性能决定了整个混凝土管道的防腐性能。内衬防腐材料通常具有优良的耐腐蚀性能，与混凝土管道有一定的粘结性，还具有高伸缩性。内衬类防腐与管材一体预制成型，通过特殊的锚钉机械式地嵌入混凝上管内壁，不易脱落。防腐内衬类的机理是：首先，内衬材料隔绝了污水腐蚀物质与混凝土管道的直接接触，有效地隔阻腐蚀液体渗透到钢筋混凝土管中的钢筋；其次，内衬材料的低粗糙度，降低了管道中淤泥的堆积，也减少了微生物对内壁的腐蚀作用。
但是在现场施工中，可能会对管内壁防腐片材造成损伤，需采用相应的措施进行成品保护。
2.4积极引进新技术和新设备
传统焊接技术和焊接设备无法应对未来油田开采工作的要求，因此必须加快引入新技术和新的设备，来完善油田管道焊接施工，才能有效的油田管道焊接质量。对于传统的焊接设备要进行更新换代，确保能够应对越来越复杂的环境进行焊接作业。同时还要加强对现有焊接设备的管理与维修、检查，定期检查，其次新的焊接技术的使用也可以加强油田管道焊接质量，引入高科技方便进行各种施工数据的整理和存储，加强数据管理工作能够提高施工的工作效率。加强通信工作人员队伍的建设，积极引进人才，多渠道提高工作人员的科研水平。鼓励工作人员攻坚克难，勇于创新现有的焊接技术，使得管道焊接焊缝美观无毛刺，能够满足油田原油运输要求，油田开采单位加大在新技术开发和设备更新等等领域的投入，重视数字化、智能化建设，用最先进的焊接技术进行焊接作业。
2.5试验方法
污水管道混凝土腐蚀是一个复杂的物理化学过程，其材料性能的劣化往往是多种因素耦合作用的结果。在实际环境中，管道内壁中间区域往往是腐蚀最为严重的区域。这是由于管道中的污水流量时刻变化，管道内壁会遭受干湿循环作用。因此，试验将采取干湿循环的浸泡制度来模拟污水管道的实际工况。在混凝土硫酸盐腐蚀试验中，部分研究人员采用了浸烘循环的试验制度，这种方法虽然能够加速腐蚀，但高温干燥会对混凝土劣化及腐蚀产物生成产生影响。因此，本试验将采用自然浸泡7d+自然晾晒8d，15d为一个周期来进行循环。
2.6缓蚀剂
添加缓蚀剂是一种重要而可行的防腐手段，目前油田使用较多是咪唑啉类的缓蚀剂，该类缓蚀剂对H2S，CO2，HCl等酸性腐蚀介质有较好的抑制效果。然而复合型的缓蚀剂协同作用效果要比单一的缓蚀剂好。油田石油伴生气的缓蚀剂筛选结果表明，天成化工缓蚀剂与沈阳中科缓蚀剂复配后缓蚀率可达90%以上。盲目的选择缓蚀剂有可能会降低防腐效果，加速管道腐蚀，因此应根据油田污水管道具体环境筛选适合的缓蚀剂，在实际体系中应该根据具体流速情况来调节缓蚀剂浓度以达到最佳缓蚀效果。
2.7阴极保护防护
污水管道通过在阴极电流的施加，降低阳极的腐蚀速度和程度。阴极保护的方法主要有两种方式分别为牺牲阳极法以及强制电流法，通过牺牲阳极的方式达到保护污水系统的作用。如果土壤或者水中含有硫酸盐还原菌，而且浓度超过0.5%，通电保护需要达到-950mA.h以下，有效预防阴极电流的流失情况，同时在管道的进出口位置安装绝缘装置。
2.8有机涂料
根据不用的有机材料，有机涂料类包括环氧涂料、聚氨酯涂料、聚脲弹性体涂料、丙烯酸乳胶漆、氟树脂涂料、有机硅树脂涂料、玻璃鳞片涂料等，其中应用在市政混凝土污水输送管道防腐材料最常见是聚氨酯涂料。
结语
在城市污水管网中，针对污水中所含有无水物对管网混凝土所带来的腐蚀性问题，以及在管网因腐蚀而发生渗漏后给城市其它管网、地下水以及土壤所带来的一系列影响，就需要实现对污水管网修复检测技术的科学且规范落实，以检测修复技术的完善运用来确保城市污水管网的安全可靠且高效运行。
参考文献：
[1]杨振波，张津，师华，等.市政混凝土排污管道防腐涂装技术探讨[J].涂料技术与文摘，2014（6）：28-33.
[2]郭清平.市政污水管渠和污水处理构筑物混凝土结构防腐问题[J].市政技术，2016，34（3）：110-112.
[3]刘林湘.城市污水管网的腐蚀与检测修复研究[D].重庆：重庆大学，2004.
项目编号：202013208046 2020年沈阳城市建设学院校级大学生创新创业训练项目