近年來,隨著電網建設的飛速發展和不斷堅強,遼寧電網66 千伏以上新建送電線路已基本不采用混凝土電桿,而采用穩定性和耐腐蝕性更好的鐵塔。但是,對于目前正在運行的老舊混凝土電桿線路(特別是農網上劃以來新接收的部分線路),在短時間內還不能馬上改造,而這些線路已運行二三十年,桿體都不同程度的存在裂紋和腐蝕,這些裂紋和腐蝕直接影響到混凝土電桿的使用壽命,甚至影響到輸電線路的安全運行。因此,全面分析電桿裂紋腐蝕的成因,并根據不同實際情況采取相應的預防和處理措施,是解決電桿裂紋和腐蝕問題的重要環節。
從丹東供電公司管轄的送電線路地理位置來看,混凝土電桿裂紋腐蝕比較嚴重的地區,主要位于沿海水田地帶及位于丘陵地帶沿江河流域低洼區粘性土壤地質條件等一些區域,其它一些相似地質條件的線段也不同程度地出現裂紋腐蝕情況,其具體表現為:
(一)根部現已出現裂紋,且隨著運行年限的增加,裂紋和腐蝕的程度有進一步發展的趨勢。
(二)已經進行補強加套的混凝土電桿,因施工質量問題或施工方法不當,混凝土套又出現新的裂紋,失掉了對混凝土根部的補強和保護作用。
(三)電桿中上部分的局部裂紋情況比較嚴重,尚未采取有效措施加以處理,個別混凝土電桿裂紋腐蝕發展速度比較快,腐蝕情況也比較嚴重。
(四)電桿接頭部位的鋼圈、法蘭盤鋼件銹蝕比較嚴重,并存在由施工造成的混凝土剝落、露筋、裂紋等問題。尤其是早期建設的法蘭結構,除銹蝕油比較困難,運行中銹蝕速度較快。
一、影響混凝土電桿裂紋腐蝕的有關因素
(一)天然水的溶蝕:硅酸鹽水泥經水化作用后主要生成物是氫氧化鈣、硅酸鹽、鋁酸鹽等,這些物質在一定程度上溶于水,當混凝土電桿出現了小的裂縫,水將直接侵入混凝土內部,使水與混凝土的接觸面增大,加速了水的溶蝕作用。
(二)酸性物質的化學腐蝕作用:混凝土中的氫氧化鈣、硅酸鹽、鋁酸鹽等與空氣或水中的酸發生化學反應后,能生成相應的鈣鹽和其它新的鹽類,這些鹽類常含有結晶,如果桿體在生產、運輸以及安裝過程中產生細小的裂紋,那么這些結晶就會在裂紋的縫隙中進行,結晶膨脹產生的壓力就會使桿體縫隙逐漸增大,最終導致混凝土支解破壞。
(三)各種鹽類的破壞作用:多數鹽類都具有吸濕性、水溶性,在沿海地區潮濕的空氣、較高的地下水位,以及城市的污水里,常含有鎂鹽、鈉鹽、硫酸鐵、硫酸銅等鹽類,它與混凝土中的鹽和堿發生反應,能生成新的鹽和堿,溶水后隨之流失,如硫酸鈣、石膏等。當氣候干燥時這些鹽類從水中析出形成結晶,附著在縫隙之中或裂縫的表面,形成白花花的石膏或其它鹽類結晶沉積層,這些白色的鹽類晶體沉積物極易吸收水分,形成結晶水產生結晶壓力使桿體裂紋繼續發展,加速里混凝土的電桿的腐蝕。
二、混凝土電桿裂紋的防護引起鋼筋混凝土電桿桿體裂紋的原因有多種,有制造、運輸、施工等方面因素,也有運行方面的原因。這里所說的電桿裂紋的預防,是指在運行過程中,如何預防電桿裂紋的發展(發生),從而延長混凝土電桿使用壽命的問題。
(一)阻斷能進入混凝土電桿內部的水源:對未封頂或封頂不嚴的混凝土電桿,要使用環氧樹脂補修劑進行封頂;要阻塞法蘭結構可能漏水的縫隙,電桿中段的裂紋要及時抹縫修補處理。
(二)對有地下水的電桿,運行中應經常檢查和監視放水孔是否暢通,結凍前應檢查混凝土電桿內的積水情況,并適時進行抽水排放,使桿內積水結凍時冰面遠遠低于地平面,這點對已經輕微裂紋的混凝土電桿尤為重要,它可以防止主裂紋繼續擴大。
(三)對積水較多的電桿,亦可采用鑿孔放水的辦法消除積水,新鑿排水孔位置,可選擇在地平面以下或者桿根土臺之中,充分利用其自然排水減少維護工作量。新鑿的排水孔應避開鋼筋位置并盡量規整,如漏筋或孔徑較大且不規則時,應加設硬質塑料管并用混凝土修補抹光處理。
三、混凝土電桿裂紋腐蝕的處理在采取措施預防混凝土電桿裂紋進一步發展的基礎上,對桿體裂紋超過0.2mm 以上的混凝土電桿,應進行修補處理。
(一)混凝土桿段上離地面較高的裂紋腐蝕處理:首先應明確裂紋的原因,是施工遺留的還水運行中積水結冰凍漲原因形成的,區分不同情況分別采取相應處理措施:施工原因形成的裂紋,其特點水裂紋形狀比較單一,大都為均勻的橫向紋,個別的為一至兩道豎紋,運行中裂紋發展速度緩慢,裂縫表面白色沉積物較少或無沉積物。對這種裂紋,可以按有關工藝規程建議使用環氧樹脂修補劑,或其它修補劑直接進行修補。
桿內結冰形成的裂紋,其特點是大部分位于電桿的根部,首先出現以豎紋為主的主紋,同時附有不規則的網狀紋,豎紋與網狀紋表面有大量的白色沉積物,嚴重者局部混凝土結構松散剝落。對于這種類型的裂紋,首先應鑒定混凝土電桿的強度確定其修補價值,如長度不超過一米,腐蝕面寬度不超過桿圍的四分之一,嚴重腐蝕松散剝落的混凝土深度,不超過鋼筋混凝土電桿保護層厚度,并無鋼筋嚴重銹蝕現象,一般均可進行修補處理。
(二)桿根或離地面較近處混凝土電桿的裂紋處理:可以采用加混凝土套補強處理。混凝土電桿的結構類型大體可分等徑桿和拔稍桿兩種,其受力形式有所區別。前者在一般正常情況下僅承受支撐壓力,由于電桿根部損壞部位較低,對電桿的承受力影響不大,所以對這類混凝土電桿補強加套時,可僅考慮對電桿混凝土的補強作用。而非正常情況下的彎矩和扭矩,可由經混凝土套補強后的原電桿承受,因原電桿并未嚴重受損,這樣混凝土套的結構尺寸可以縮小,此類混凝土套的結構型式如下:套低深度應超過凍層,丹東地區約1.0m 左右,套頂高度應超過最長裂紋高度的0.1~0.2m,套的壁厚可取6~10cm,可采用200 標號混凝土澆灌。原桿與混凝土套的接觸面應打成麻面,并鑿除已疏散剝離的混凝土,清除桿面及縫隙中的沉積物,清洗桿面接觸部位的污垢,為考慮增加附著力,混凝土套內增加直徑4~6mm環向螺旋筋,每米放5~8 道保持間距不大于0.2m,套的上部應密繞2~3 道,鋼筋距套的頂面距離不小于30mm。為方便螺旋筋的固定和綁扎,亦可增加4~6 根直徑不超過12mm 的豎筋;拔稍型混凝土電桿不僅承受壓力,還承受各種情況下的彎矩、扭矩和切向應力,僅依靠簡單的混凝土套不易滿足混凝土電桿的強度要求。為此,加套前應進行綜合鑒定,對已有拉線或損壞不嚴重的混凝土電桿,可利用混凝土套作為防止電桿進一步裂紋腐蝕的防護措施,這樣既利用了原來的電桿強度,又起到了對原來電桿的補強作用。
(三)鋼圈法蘭銹蝕問題的處理:混凝土電桿桿段接口鋼圈或法蘭是混凝土電桿的一部分,預防和處理鋼圈或法蘭銹蝕,與混凝土桿段的維修同等重要。在我們日常的運行維護中,對鋼圈或法蘭一直沿用刷油這一傳統辦法進行防腐處理,但多年來的運行經驗表明,采用這種辦法尚有很多弊端和不便:1、油質不耐久,往往一次刷油僅能維持3~5 年,增加了運行維護工作量。2、除銹困難,無法保證刷油質量,尤其是內法蘭結構,障礙多,銹層無法除盡,該項工作已成為運行單位的負擔。鑒于上述原因,混凝土電桿的法蘭銹蝕問題,已成為運行單位棘手的問題。
以下介紹幾種修補劑的參考配方:環氧樹脂水泥漿修補劑(重量比):環氧樹脂100、乙二胺6、二甲苯15、水泥300,調至以涂刷稠度合適為宜的膠狀,涂刷與桿體裂縫處。
白乳膠水泥修補液(聚醋酸乙烯乳液,重量比):白乳膠10、水10~15、水泥30~40,先將白乳膠加水調勻,再加適量水泥填至適于涂抹的粘稠狀,用扁刮刀刮抹于桿體裂縫處。如水泥桿體損壞裂縫較大可在該修補劑內按水泥用量的倍比例,摻砂調勻后抹縫處理。
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