排水管結(jié)垢危害及預(yù)防措施

張 嵩,張育才,李 衛(wèi),唐 越,趙雪君,陳子祥

[昆明冶金高等?？茖W(xué)校a.建筑工程學(xué)院;b.黨委(校長)辦公室，云南 昆明650033]

0 引 言

通常解決建筑排水管結(jié)垢的方法有：1)對結(jié)垢的排水管進行更換；2)對結(jié)垢管道進行清洗除垢。更換管道需要定期投入人力、物力，費用高，還存在一定的安全隱患，無法真正解決問題。對結(jié)垢管道進行清洗除垢，可分為物理方法除垢和化學(xué)制劑清洗2種，物理機械除垢就是采用高壓射流、電脈沖等非化學(xué)方式除垢；化學(xué)清洗的方法通過分析化驗水垢成分，配制適合的制劑，將制劑注入管道結(jié)垢部位,讓制劑與水垢產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，生成可溶于水的物質(zhì)，達到使結(jié)垢脫離管道壁的目的。

昆明冶金高等?？茖W(xué)校安寧校區(qū)建筑排水管存在結(jié)垢現(xiàn)象，尤其圖書館建筑排水管結(jié)垢情況極為嚴(yán)重，通過長期觀察圖書館建筑及對水垢成分進行化驗分析，初步得出結(jié)垢成因并制定相應(yīng)的預(yù)防性措施。

1 概 述

昆明冶金高等?？茖W(xué)校安寧校區(qū)圖書館為該校區(qū)地標(biāo)性建筑，面積2萬余平方米，共6層，建設(shè)周期2009年10月—2012年3月，于2012年6月正式投入使用。

圖書館屋頂面找坡層采用泡沫混凝土，泡沫混凝土是一種內(nèi)部含有大量細(xì)小、封閉、均勻分布?xì)饪椎亩嗫仔圆牧希哂休p質(zhì)高強、隔熱保溫、防火、隔音、減震等優(yōu)良特性[1]。但輕質(zhì)泡沫混凝土在制備過程中加入泡沫，降低了水泥含量，其凝結(jié)硬化速度減慢，泡沫容易變形破裂，凝結(jié)硬化后孔隙率高，且大孔和連通孔隙較多；此外，在保證流動性一定的條件下，低密度泡沫輕質(zhì)混凝土的水灰比相對比高密度混凝土的要大，多余的水分凝結(jié)硬化過程中蒸發(fā)留下泌水通道，密實度降低，外界水分容易進入，相應(yīng)的抗?jié)B性能差[2]。

2 成因及危害

2.1 成因分析

對水垢成分進行分析，結(jié)垢物是以分解石結(jié)晶態(tài)存在的碳酸鈣，通過對比在建筑物屋面直接收集到的雨水與經(jīng)過排水管排出的積水，發(fā)現(xiàn)兩者Ca(OH)2相差數(shù)倍之多，為弄清Ca(OH)2質(zhì)量濃度異常是否與雨水水質(zhì)有關(guān)，筆者比較了昆明市區(qū)和建筑物所處安寧校區(qū)雨水水質(zhì)情況,并盡可能選擇昆明和安寧同時下雨的時段收集雨水樣品，測定雨水pH值，結(jié)果如表1所示 。

表1 降雨水質(zhì)情況Tab.1 Rainfall water quality

通過對比安寧與昆明雨水水質(zhì)狀況，發(fā)現(xiàn)安寧校區(qū)雨水總體偏酸性，可能與安寧校區(qū)周邊工業(yè)污染有關(guān)，但安寧校區(qū)與昆明市區(qū)雨水中Ca(OH)2質(zhì)量濃度并無明顯差異，也就是排水管結(jié)垢與雨水水質(zhì)無明顯關(guān)系。

降水停止一周后，建筑物屋頂面依然有積水存在，說明泡沫混凝土中有大量雨水滲入，溫度升高后受壓析出，積水中 Ca(OH)2質(zhì)量濃度幾乎達到飽和，水樣靜置后出現(xiàn)Ca(OH)2結(jié)晶。進一步分析泡沫混凝土，已有研究表明，在制備泡沫混凝土?xí)r水料比對吸水率存在明顯影響關(guān)系,常用的普通泡沫混凝土密度在300～1 200 kg/m3之間,當(dāng)普通泡沫混凝土的密度為 600 kg/m3時，其抗壓強度與吸水率在不同水料比下的試驗數(shù)據(jù)如表2所示。

表2 不同水料比泡沫混凝土強度及吸水率Tab.2 Strength and water absorption of foam concrete with different water-material ratio

泡沫混凝土中水料比較大時，泡沫混凝土內(nèi)部易形成大量的孔隙及連通孔，吸水率增加；水料比較小易造成泡沫混凝土的和易性變差，內(nèi)部成孔質(zhì)量差，極易形成孔洞缺陷，吸水率不減反增[3]。泡沫混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 泡沫混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)Fig.1 Foam concrete internal structure

通過對圖書館屋面情況進行一段時期的觀察，發(fā)現(xiàn)雨季雨水無法及時排出，形成大量積水；建筑物頂面防水層局部破損無法有效發(fā)揮疏水、隔水的功能，積水漸漸滲入建筑頂部泡沫混凝土孔隙中，水侵蝕環(huán)境嚴(yán)重影響了泡沫混凝土的耐久性及其他性能。同時，長時間的水侵蝕環(huán)境將混凝土中硅酸鹽礦物水化生成水化硅酸鈣凝膠和Ca(OH)2[4]，隨水壓變化析出，形成高飽和Ca(OH)2積水，再與空氣中的CO2反應(yīng)生成 CaCO3,建筑屋面積水處就形成大量結(jié)晶體。結(jié)垢與高飽和Ca(OH)2積水隨雨水進入排水管，結(jié)垢固體的存在減緩了排水管中的水流速度，進一步加劇了管壁結(jié)垢生成。

2.2 危 害

排水管結(jié)垢一旦生成，就會進入一個加速結(jié)垢的過程，對排水管的通水能力形成較大阻礙，造成危害，具體體現(xiàn)在以下幾方面。

首先，排水管結(jié)垢達到一定程度后，最直觀的危害就是排水管的通水能力逐步降低直至失去排水能力。PVC排水管的正常室外使用壽命為 15 a 左右，一些改性PVC使用壽命可以達到 25 a 左右，而昆明冶金高等?？茖W(xué)校安寧校區(qū)圖書館排水管每一兩年就因為排水管結(jié)垢問題需要進行排水管更換，按采用外徑 200 mm，壁厚 4 mm 的PVC排水管49元/m計算，更換1根 18 m 的排水需要882元(不含輔料、配件、人工等費用)，每次更換就需要近萬元，造成大量人力、物力、財力的浪費。

其次，排水能力大幅下降，造成建筑屋面積水問題進一步惡化。因建筑屋面防水存在破損，屋面采用泡沫混凝土，積水透入建筑混凝土的情況會逐步加劇，進而產(chǎn)生漏水、室內(nèi)墻面發(fā)霉等危害建筑內(nèi)部使用功能的問題;如隨著滲水情況的加劇，建筑混凝土內(nèi)部長時間處于潮濕環(huán)境，內(nèi)部的鋼筋與氧氣反應(yīng)生成氧化物，氧化銹蝕物的生成體積增加而形成的機械應(yīng)力作用于混凝土，使鋼筋混凝土內(nèi)部遭到進一步的破壞，從而危害到建筑物本身。

3 預(yù)防措施

針對安寧校區(qū)建筑物排水管結(jié)垢問題，不論是物理還是化學(xué)的處理方式，都存在無法解決水垢生成這一根本問題。因此采取預(yù)防排水管結(jié)垢, 保持排水管通水能力是減少更換、清洗投資，延長排水管道壽命的一種適用方法。

3.1 清除屋面積水平整建筑屋面

通過對昆明冶金高等專科學(xué)校安寧校區(qū)圖書館建筑排水管結(jié)垢進行檢測和分析，筆者了解了排水管結(jié)垢生成快，程度嚴(yán)重的原因。在預(yù)防排水管結(jié)垢措施上，決定首先清除屋面雜物和積水，根據(jù)建筑情況，如屋面沒有進一步利用的計劃，可適當(dāng)加大屋面排水坡度，防止生成積水，同時可以加快排水水流速度。

3.2 進行屋面干燥及修復(fù)屋面防水

屋面清理完成后干燥一段時間，讓屋面泡沫混凝土中及建筑中的積存水分盡量揮發(fā)，防止屋面防水修復(fù)后因溫度等因素變化對防水效果產(chǎn)生不良影響，待干燥完成后進行防水修復(fù)。

通過對安寧地區(qū)1981—2010年20年間的累年月降水情況分析，每年12月至次年4月，為安寧降水量全年較少的時段，是屋面干燥及修復(fù)屋面防水的最佳時段，可降低降雨對預(yù)防措施實施帶來的影響。安寧累年月降水情況見表3。

表3 安寧累年月降水情況表Tab.3 Monthly precipitation table for many years in Anning

4 結(jié) 語

綜上所述，排水正常是建筑功能正常的重要保障，水垢是影響排水管正常工作的主要因素，進而還影響到建筑物正常功能的發(fā)揮。為此，基建維修部門必須采取有效的方法和措施，防止排水管結(jié)垢危害的發(fā)生。本文分析了排水管的水垢成因和危害，提出了預(yù)防措施，期望能夠?qū)ㄖ潘芙Y(jié)垢問題的解決有所幫助。