排水管结垢危害及预防措施

张 嵩,张育才,李 卫,唐 越,赵雪君,陈子祥

[昆明冶金高等专科学校a.建筑工程学院;b.党委(校长)办公室，云南 昆明650033]

0 引 言

通常解决建筑排水管结垢的方法有：1)对结垢的排水管进行更换；2)对结垢管道进行清洗除垢。更换管道需要定期投入人力、物力，费用高，还存在一定的安全隐患，无法真正解决问题。对结垢管道进行清洗除垢，可分为物理方法除垢和化学制剂清洗2种，物理机械除垢就是采用高压射流、电脉冲等非化学方式除垢；化学清洗的方法通过分析化验水垢成分，配制适合的制剂，将制剂注入管道结垢部位,让制剂与水垢产生化学反应，生成可溶于水的物质，达到使结垢脱离管道壁的目的。

昆明冶金高等专科学校安宁校区建筑排水管存在结垢现象，尤其图书馆建筑排水管结垢情况极为严重，通过长期观察图书馆建筑及对水垢成分进行化验分析，初步得出结垢成因并制定相应的预防性措施。

1 概 述

昆明冶金高等专科学校安宁校区图书馆为该校区地标性建筑，面积2万余平方米，共6层，建设周期2009年10月—2012年3月，于2012年6月正式投入使用。

图书馆屋顶面找坡层采用泡沫混凝土，泡沫混凝土是一种内部含有大量细小、封闭、均匀分布气孔的多孔性材料，具有轻质高强、隔热保温、防火、隔音、减震等优良特性[1]。但轻质泡沫混凝土在制备过程中加入泡沫，降低了水泥含量，其凝结硬化速度减慢，泡沫容易变形破裂，凝结硬化后孔隙率高，且大孔和连通孔隙较多；此外，在保证流动性一定的条件下，低密度泡沫轻质混凝土的水灰比相对比高密度混凝土的要大，多余的水分凝结硬化过程中蒸发留下泌水通道，密实度降低，外界水分容易进入，相应的抗渗性能差[2]。

2 成因及危害

2.1 成因分析

对水垢成分进行分析，结垢物是以分解石结晶态存在的碳酸钙，通过对比在建筑物屋面直接收集到的雨水与经过排水管排出的积水，发现两者Ca(OH)2相差数倍之多，为弄清Ca(OH)2质量浓度异常是否与雨水水质有关，笔者比较了昆明市区和建筑物所处安宁校区雨水水质情况,并尽可能选择昆明和安宁同时下雨的时段收集雨水样品，测定雨水pH值，结果如表1所示 。

表1 降雨水质情况Tab.1 Rainfall water quality

通过对比安宁与昆明雨水水质状况，发现安宁校区雨水总体偏酸性，可能与安宁校区周边工业污染有关，但安宁校区与昆明市区雨水中Ca(OH)2质量浓度并无明显差异，也就是排水管结垢与雨水水质无明显关系。

降水停止一周后，建筑物屋顶面依然有积水存在，说明泡沫混凝土中有大量雨水渗入，温度升高后受压析出，积水中 Ca(OH)2质量浓度几乎达到饱和，水样静置后出现Ca(OH)2结晶。进一步分析泡沫混凝土，已有研究表明，在制备泡沫混凝土时水料比对吸水率存在明显影响关系,常用的普通泡沫混凝土密度在300～1 200 kg/m3之间,当普通泡沫混凝土的密度为 600 kg/m3时，其抗压强度与吸水率在不同水料比下的试验数据如表2所示。

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

泡沫混凝土中水料比较大时，泡沫混凝土内部易形成大量的孔隙及连通孔，吸水率增加；水料比较小易造成泡沫混凝土的和易性变差，内部成孔质量差，极易形成孔洞缺陷，吸水率不减反增[3]。泡沫混凝土内部结构如图1所示。

图1 泡沫混凝土内部结构Fig.1 Foam concrete internal structure

通过对图书馆屋面情况进行一段时期的观察，发现雨季雨水无法及时排出，形成大量积水；建筑物顶面防水层局部破损无法有效发挥疏水、隔水的功能，积水渐渐渗入建筑顶部泡沫混凝土孔隙中，水侵蚀环境严重影响了泡沫混凝土的耐久性及其他性能。同时，长时间的水侵蚀环境将混凝土中硅酸盐矿物水化生成水化硅酸钙凝胶和Ca(OH)2[4]，随水压变化析出，形成高饱和Ca(OH)2积水，再与空气中的CO2反应生成 CaCO3,建筑屋面积水处就形成大量结晶体。结垢与高饱和Ca(OH)2积水随雨水进入排水管，结垢固体的存在减缓了排水管中的水流速度，进一步加剧了管壁结垢生成。

2.2 危 害

排水管结垢一旦生成，就会进入一个加速结垢的过程，对排水管的通水能力形成较大阻碍，造成危害，具体体现在以下几方面。

首先，排水管结垢达到一定程度后，最直观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寿命为 15 a 左右，一些改性PVC使用寿命可以达到 25 a 左右，而昆明冶金高等专科学校安宁校区图书馆排水管每一两年就因为排水管结垢问题需要进行排水管更换，按采用外径 200 mm，壁厚 4 mm 的PVC排水管49元/m计算，更换1根 18 m 的排水需要882元(不含辅料、配件、人工等费用)，每次更换就需要近万元，造成大量人力、物力、财力的浪费。

其次，排水能力大幅下降，造成建筑屋面积水问题进一步恶化。因建筑屋面防水存在破损，屋面采用泡沫混凝土，积水透入建筑混凝土的情况会逐步加剧，进而产生漏水、室内墙面发霉等危害建筑内部使用功能的问题;如随着渗水情况的加剧，建筑混凝土内部长时间处于潮湿环境，内部的钢筋与氧气反应生成氧化物，氧化锈蚀物的生成体积增加而形成的机械应力作用于混凝土，使钢筋混凝土内部遭到进一步的破坏，从而危害到建筑物本身。

3 预防措施

针对安宁校区建筑物排水管结垢问题，不论是物理还是化学的处理方式，都存在无法解决水垢生成这一根本问题。因此采取预防排水管结垢, 保持排水管通水能力是减少更换、清洗投资，延长排水管道寿命的一种适用方法。

3.1 清除屋面积水平整建筑屋面

通过对昆明冶金高等专科学校安宁校区图书馆建筑排水管结垢进行检测和分析，笔者了解了排水管结垢生成快，程度严重的原因。在预防排水管结垢措施上，决定首先清除屋面杂物和积水，根据建筑情况，如屋面没有进一步利用的计划，可适当加大屋面排水坡度，防止生成积水，同时可以加快排水水流速度。

3.2 进行屋面干燥及修复屋面防水

屋面清理完成后干燥一段时间，让屋面泡沫混凝土中及建筑中的积存水分尽量挥发，防止屋面防水修复后因温度等因素变化对防水效果产生不良影响，待干燥完成后进行防水修复。

通过对安宁地区1981—2010年20年间的累年月降水情况分析，每年12月至次年4月，为安宁降水量全年较少的时段，是屋面干燥及修复屋面防水的最佳时段，可降低降雨对预防措施实施带来的影响。安宁累年月降水情况见表3。

表3 安宁累年月降水情况表Tab.3 Monthly precipitation table for many years in Anning

4 结 语

综上所述，排水正常是建筑功能正常的重要保障，水垢是影响排水管正常工作的主要因素，进而还影响到建筑物正常功能的发挥。为此，基建维修部门必须采取有效的方法和措施，防止排水管结垢危害的发生。本文分析了排水管的水垢成因和危害，提出了预防措施，期望能够对建筑排水管结垢问题的解决有所帮助。