吴雯娴 付文军

1中国电力工程顾问集团中南电力设计院有限公司（430071）2长江勘测规划设计研究有限责任公司（430010）

火电厂水工结构工程中耐久性设计的应用

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1中国电力工程顾问集团中南电力设计院有限公司（430071）2长江勘测规划设计研究有限责任公司（430010）

通过对目前国内火电厂水工结构耐久性现状及设计中存在的问题进行分析，在此基础上环境类别、原材料及构造施工质量等方面给出几点设计建议，为后续工程实践提供借鉴意义。

火电厂；水工结构；耐久性

0 引言

火电厂水工结构工程耐久性是指在火电厂水工结构设计所确定的环境作用、维修以及使用条件下，水工结构建（构）筑物在设计使用年限内保持结构的安全性以及适用性的能力[1]。耐久性问题主要包括混凝土冻融、混凝土碳化、化学侵蚀破坏、航洋氯化物、除冰盐等引起的钢筋锈蚀。为了能够使建（构）筑物继续正常运行，需要投入大量的人力物力进行维修、加固和改造。所以，在水工结构设计中耐久性设计需要引起足够的重视。

1 火电厂水工结构耐久性现状及设计中存在的问题

1.1 耐久性现状

火电厂水工结构建（构）筑物长期处于地下水作用的环境中，或者和水体有直接的接触。作为最常见的建筑材料混凝土，长期处于高腐蚀浓度物质、化学物质作用的环境中，有时还处于干湿交替的环境中，混凝土的耐久性急剧下降[2]。由于混凝土性能的下降会使得混凝土碳化，空隙率增加，保护层无法很好地起到对钢筋的保护作用。尤其是处于腐蚀性液体的结构构件来说，混凝土结构会受钙离子、硫酸盐离子、氯离子、镁离子等化学离子的作用，严重影响水工结构的适用性和安全性。

1.2 耐久性设计中存在的问题

耐久性设计中存在的最为常见的问题就是设计人员对耐久性设计不够重视。设计人员对耐久性设计的重要性认识不足，更不会依据工程现场的实际情况，采取有效可行的方法提高水工结构整体的耐久性。据相关调查数据显示，我国大部分的工业建筑在运行25年左右就需要进行大修，在恶劣的环境中其使用年限只有15年左右；桥梁、港口工程中长期处于化学物质腐蚀的建（构）筑物，其工程混凝土的耐久性更令人堪忧。

2 火电厂水工结构耐久性设计的建议

2.1 关于混凝土结构环境类别

在火电厂水工结构设计的过程中，环境类别的划分主要是依据《火力发电厂水工设计规范》DL 5339-2006、《混凝土结构设计规范》GB 50010-2010、以及《混凝土结构耐久性设计规范》GB/T 50476-2008。火电厂水工结构大部分会直接受到水体腐蚀，目前作为火电厂水工结构设计中环境类别选择主要依据的《混凝土结构设计规范》一般适用于普通混凝土结构，火电厂水工结构所处的周围环境较为复杂，在环境类别的选择上依据《混凝土结构耐久性设计规范》相对更为合理。这一规范对混凝土所处的周围环境作出了更为细致的分类，同时还依据环境对构件的作用程度划分了六个作用等级。在火电厂水工结构耐久性设计的过程中，还应注意同一构件是否跨越了不同的环境类别。

火电厂水处理结构在设计的过程中常常会出现不同专业之间脱节的问题。一些专业技术人员在提出设计条件过程中仅提供构件的尺寸、标高等要求，没有提供相应构件所处的环境状况、腐蚀程度等。结构设计人员又不是特别地关注这一方面的内容，从而导致了处于水体中受到腐蚀作用的混凝土构件被按照非腐蚀情况进行设计，为火电厂后续的有效运行埋下隐患。

2.2 关于混凝土材料及构造要求

《火力发电厂水工设计规范》、《给水排水工程构筑物结构设计规范》对混凝土耐久性所需材料的强度、抗冻性能、最大水灰比、抗渗性能、氯离子含量限值、水泥用量限值等规定较为简单，无法满足设计过程中各类火电厂水工结构构件所处不同环境的需要。在设计的过程中，对混凝土材料的耐久性可以利用《混凝土结构耐久性设计规范》进行设计，而抗冻、抗渗等级的选择则应该利用《火力发电厂水工设计规范》进行设计。

混凝土保护层的厚度以及裂缝控制宽度与火电厂水工结构耐久性有着直接的影响。《火力发电厂水工设计规范》只是对取水部分结构、冷却塔、水泵房的裂缝控制宽度以及保护层厚度提出了相关的规定。《给水排水工程构筑物结构设计规范》对裂缝控制宽度和保护层厚度给出了详细的要求，但是没有全面地考虑不同环境类别对构件的作用，因此在环境类别选择上建议参考《混凝土结构耐久性设计规范》，如：废水处理设施中的污水对混凝土产生较大腐蚀时，设计人员可以考虑依据《混凝土结构耐久性设计规范》和《工业建筑防腐蚀设计规范》。

3 结语

随着我国基础设施建设的不断深入，耐久性设计逐步引起设计人员的重视，相关的规范也逐渐将耐久性设计标准编入相应的规范之中，为设计人员的设计起示范作用。在火电厂水工结构耐久性设计的过程中要根据已有的规范以及数据分析混凝土构件所处的环境类别，深入研究混凝土材料及构造要求,从而提高水工结构耐久性，确保火电厂水工结构建（构）筑物的有效运行。

[2]宋晓冰,刘西拉.结构耐久性设计的混凝土保护层厚度[J].工业建筑,2001,10：47-55.