火電廠水工結構工程中耐久性設計的應用

吳雯嫻 付文軍

1中國電力工程顧問集團中南電力設計院有限公司（430071）2長江勘測規劃設計研究有限責任公司（430010）

火電廠水工結構工程中耐久性設計的應用

吳雯嫻1付文軍2

1中國電力工程顧問集團中南電力設計院有限公司（430071）2長江勘測規劃設計研究有限責任公司（430010）

通過對目前國內火電廠水工結構耐久性現狀及設計中存在的問題進行分析，在此基礎上環境類別、原材料及構造施工質量等方面給出幾點設計建議，為后續工程實踐提供借鑒意義。

火電廠；水工結構；耐久性

0 引言

火電廠水工結構工程耐久性是指在火電廠水工結構設計所確定的環境作用、維修以及使用條件下，水工結構建（構）筑物在設計使用年限內保持結構的安全性以及適用性的能力[1]。耐久性問題主要包括混凝土凍融、混凝土碳化、化學侵蝕破壞、航洋氯化物、除冰鹽等引起的鋼筋銹蝕。為了能夠使建（構）筑物繼續正常運行，需要投入大量的人力物力進行維修、加固和改造。所以，在水工結構設計中耐久性設計需要引起足夠的重視。

1 火電廠水工結構耐久性現狀及設計中存在的問題

1.1 耐久性現狀

火電廠水工結構建（構）筑物長期處于地下水作用的環境中，或者和水體有直接的接觸。作為最常見的建筑材料混凝土，長期處于高腐蝕濃度物質、化學物質作用的環境中，有時還處于干濕交替的環境中，混凝土的耐久性急劇下降[2]。由于混凝土性能的下降會使得混凝土碳化，空隙率增加，保護層無法很好地起到對鋼筋的保護作用。尤其是處于腐蝕性液體的結構構件來說，混凝土結構會受鈣離子、硫酸鹽離子、氯離子、鎂離子等化學離子的作用，嚴重影響水工結構的適用性和安全性。

1.2 耐久性設計中存在的問題

耐久性設計中存在的最為常見的問題就是設計人員對耐久性設計不夠重視。設計人員對耐久性設計的重要性認識不足，更不會依據工程現場的實際情況，采取有效可行的方法提高水工結構整體的耐久性。據相關調查數據顯示，我國大部分的工業建筑在運行25年左右就需要進行大修，在惡劣的環境中其使用年限只有15年左右；橋梁、港口工程中長期處于化學物質腐蝕的建（構）筑物，其工程混凝土的耐久性更令人堪憂。

2 火電廠水工結構耐久性設計的建議

2.1 關于混凝土結構環境類別

在火電廠水工結構設計的過程中，環境類別的劃分主要是依據《火力發電廠水工設計規范》DL 5339-2006、《混凝土結構設計規范》GB 50010-2010、以及《混凝土結構耐久性設計規范》GB/T 50476-2008。火電廠水工結構大部分會直接受到水體腐蝕，目前作為火電廠水工結構設計中環境類別選擇主要依據的《混凝土結構設計規范》一般適用于普通混凝土結構，火電廠水工結構所處的周圍環境較為復雜，在環境類別的選擇上依據《混凝土結構耐久性設計規范》相對更為合理。這一規范對混凝土所處的周圍環境作出了更為細致的分類，同時還依據環境對構件的作用程度劃分了六個作用等級。在火電廠水工結構耐久性設計的過程中，還應注意同一構件是否跨越了不同的環境類別。

火電廠水處理結構在設計的過程中常常會出現不同專業之間脫節的問題。一些專業技術人員在提出設計條件過程中僅提供構件的尺寸、標高等要求，沒有提供相應構件所處的環境狀況、腐蝕程度等。結構設計人員又不是特別地關注這一方面的內容，從而導致了處于水體中受到腐蝕作用的混凝土構件被按照非腐蝕情況進行設計，為火電廠后續的有效運行埋下隱患。

2.2 關于混凝土材料及構造要求

《火力發電廠水工設計規范》、《給水排水工程構筑物結構設計規范》對混凝土耐久性所需材料的強度、抗凍性能、最大水灰比、抗滲性能、氯離子含量限值、水泥用量限值等規定較為簡單，無法滿足設計過程中各類火電廠水工結構構件所處不同環境的需要。在設計的過程中，對混凝土材料的耐久性可以利用《混凝土結構耐久性設計規范》進行設計，而抗凍、抗滲等級的選擇則應該利用《火力發電廠水工設計規范》進行設計。

混凝土保護層的厚度以及裂縫控制寬度與火電廠水工結構耐久性有著直接的影響。《火力發電廠水工設計規范》只是對取水部分結構、冷卻塔、水泵房的裂縫控制寬度以及保護層厚度提出了相關的規定。《給水排水工程構筑物結構設計規范》對裂縫控制寬度和保護層厚度給出了詳細的要求，但是沒有全面地考慮不同環境類別對構件的作用，因此在環境類別選擇上建議參考《混凝土結構耐久性設計規范》，如：廢水處理設施中的污水對混凝土產生較大腐蝕時，設計人員可以考慮依據《混凝土結構耐久性設計規范》和《工業建筑防腐蝕設計規范》。

3 結語

隨著我國基礎設施建設的不斷深入，耐久性設計逐步引起設計人員的重視，相關的規范也逐漸將耐久性設計標準編入相應的規范之中，為設計人員的設計起示范作用。在火電廠水工結構耐久性設計的過程中要根據已有的規范以及數據分析混凝土構件所處的環境類別，深入研究混凝土材料及構造要求,從而提高水工結構耐久性，確保火電廠水工結構建（構）筑物的有效運行。

[2]宋曉冰,劉西拉.結構耐久性設計的混凝土保護層厚度[J].工業建筑,2001,10：47-55.