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　　1 现象 钢筋混凝土电杆（以下简称电杆）普遍应用于0.4-220KV电压等级的送电线路和变电站室外架构中，由于长期暴露在露天环境里，受到风吹雨打和环境水（雨水、泉水、地下水、海水等）的浸蚀及各种外力和内应力的作用，多会出现杆体的横向、纵向与网状裂缝及内部的钢筋浸蚀，电杆表面光滑的浆桶层脱落，露出砂浆及石子，同时杆体还会“出汗、冒碱”。以上的老化病害现象都将会大大缩短电杆的使用寿命，从而影响到电力系统的安全运行。 为找出经济可行的对策，以延缓电杆老化，还要从电杆的构成着手分析。

　　2 电杆的构成 电杆是一种由钢筋、水泥、砂石骨料、毛细孔和水等组成的多相体，其物理、化学和力学特性主要是由水泥决定的。普通硅酸盐水泥的主要矿物成分有五种：硅酸三钙37%-60%、硅酸二钙15%-37%、铝酸三钙7%-15%、铁铝酸四钙10%-18%、石膏2%-5%（适当延缓水泥凝结时间）。 在电杆生产过程中，硅酸盐水泥经水化作用后，生成新的化合物，氢氧化钙、水化硅酸钙、水化铝酸钙、水化铁酸钙、水化硫铝酸钙等，混凝土的pH值呈碱性。

　　3 电杆的老化机理 3.1 碳化作用对电杆裂缝和杆内钢筋锈蚀的影响 碳化是指当水泥在空气中凝结硬化时，混凝土表层的氢氧化钙与空气中的二氧化碳作用生成碳酸钙薄壳。碳化一般并不降低电杆的强度，但却使混凝土失去了对钢筋的碱性保护作用，因而导致混凝土内部钢筋表面的钝化膜破坏。随着氧气和水分的不断侵入，钢筋便产生了电化学腐蚀，钢筋锈蚀后产生的锈蚀物体积为钢筋的2倍左右，使混凝土保护层受到逐渐增大的膨胀作用，当膨胀力大于混凝土抗拉强度时，混凝土保护层便顺筋开裂，使钢筋直接与大气接触，混凝土裂缝区的钢筋比碳化区的钢筋锈蚀更加严重，碳化作用和电化学腐蚀急剧加快，导致电杆结构的崩落破坏。 3.2 混凝土的抗渗性、抗冻性、抗侵蚀性对电杆耐久性的影响 3.2.1 抗渗性 当水分通过电杆内部孔隙形成的连涌渗水孔道进入杆体后，由于冰冻及环境水中浸蚀性介质的作用，混凝土易受冻融和浸蚀的破坏，这些孔道除产生于施工振捣不密实及裂缝外，主要来源于水泥浆中多余水分蒸发而留下的气孔，以及水泥浆的保水性能不好时，水分淅出的地方形成的毛细管孔隙，这都成为混凝土内部的透水通道及石子等骨料下的水隙。渗水孔道的多少，主要与水灰比的大小有关。水灰比小时抗渗性高，反之则抗渗性低。当水灰比大于0.6时，渗透系数剧增，抗渗性显著下降。 3.2.2 抗冻性 冻融破坏主要由混凝土材料毛细管孔隙内的水结冰引起。水结冰时体积增大约9%，当材料毛细孔隙中充满水受冻时，水首先在材料表层毛细管颈的部位结成冰，形成冰塞将孔隙水严密封堵起来，若温度继续下降，冰体逐渐增大在管内形成巨大的静水压力，可使毛细管壁受到相应的拉应力，当拉应力超过混凝土的抗拉强度时，毛细管壁将发生局部开裂。外部表现为杆体产生细小裂缝，原来光滑的表层产生疤痕甚至大面积脱落，露出砂石骨料。冻融循环次数越多，混凝土材料破坏越严重，这种现象在我国北方很明显。 3.2.3 抗浸蚀性 电杆受到环境水的物理和化学作用时，混凝土的氢氧化钙、水化铝酸钙、水化铁酸钙、水化硫铝酸钙等成份结构被逐步破坏，强度降低，称为环境水浸蚀。其中氢氧化钙能够一定程度地溶解于水（特别是软水）；而氢氧化钙、水化铝酸钙等碱性物质，与环境水中的酸类和某此盐类反应，生成新的化合物，或易溶于水，或为松软无胶结力的物质，或者能结晶膨胀，形成有害的内应力而破坏混凝土结构，从而影响到混凝土的耐久性，主要的浸蚀类型有以下几种： ①溶出性浸蚀（软水浸蚀）。溶出性浸蚀的强弱与水质的硬度有关。当环境水冲刷和浸蚀电杆时，氢氧化钙不断被溶解，特别是杆体不够密实或有缝隙时，在压力水作用下，水渗入混凝土内部，将氢氧化钙溶解并渗滤出来。这一过程的连续进行，将使水化硅酸钙和水化铝酸钙进一步分解，导致杆体强度下降和毁坏。 ②碳酸性浸蚀。环境水中含有的游离碳酸（CO2）与电杆中的氢氧化钙起化学反应，生成碳酸钙，而碳酸钙又与碳酸起反应，生成易溶于水的碳酸氢钙，反应连续进行将导致杆体强度下降和毁坏。其反应式如下： Ca(OH)2+CO2=CaCO3+H2O （1） CaCO3+CO2+H2O=Ca(HCO3)2 （2） ③一般酸性浸蚀。某些地下水或工业废水中的盐酸、硫酸等游离酸类与电杆中的氢氧化钙起作用，生成相应的钙盐，反应式如下： Ca(OH)2+2HCI=CaCI2+2H2O （3） Ca(OH)2+H2SO4=CaSO4·2H2O（石膏）（4） 其中氯化钙易溶于水，石膏则在泥石孔隙内结晶，体积膨胀，使混凝土破坏。环境水的pH值越小，则浸蚀性越严重。 ④硫酸盐浸蚀。海水、地下水及盐沼水等矿物水中的硫酸盐类与电杆中的氢氧化钙起作用，生成石膏。石膏在混凝土孔隙中结晶时体积膨胀，使混凝土破坏；更严重的是，石膏与混凝土中的水化铝酸钙起作用，生成含有大量结晶水的水化硫铝酸钙，其体积增大为原有水化铝酸钙体积的2.5倍左右，能对混凝土起巨大的破坏作用。水化硫铝酸钙呈针状结晶，故常称为“水泥杆菌”，也就是我们常说的“冒碱”。 3CaO·Al2O3·6H2O+3(CaSO3·2H2O)+19H2O=3CaO·Al2O3·3CaSO4·31H2O （5） ⑤镁盐侵蚀。海水、地下水及其它矿物水中的镁盐与杆体中的氢氧化钙作用，其产物如氯化钙易溶于水、氢氧化镁松软无胶结力、石膏则进而产生上面所述的硫酸盐浸蚀。

　　4 防治 通过分析电杆受空气和环境水的碳化、渗透、冻融、浸蚀等破坏机理，我们可以找出综合防治电杆老化、提高水泥杆使用寿命的对策，这主要分以下三个阶段： 4.1 输电线路的设计阶段 根据地质、水文、气侯、工业结构、环境污染等资料，选择相应品种的水泥制造钢筋混凝土电杆。制造电杆的水泥主要有以下几种： （1）425号普通硅酸盐水泥：最基本品种，应用范围最广。 （2）矿渣硅酸盐水泥：抗溶出性及抗硫酸盐浸蚀的能力强。抗酸性水及镁盐能力差，抗渗及抗冻性较差，碳化作用快，钢筋易锈蚀。 （3）火山灰质硅酸盐水泥：泌水性小，抗渗性能好，但抗冻性差。 （4）粉煤灰硅酸盐水泥：干缩性最小，抗裂最好，抗浸蚀性好。 （5）抗硫酸盐硅酸水泥：抗硫酸盐及抗冻融性好。 沿海地区，盐碱地区，枣庄、新汶等硫化矿地区，淄博等工业废水渗入地区，盐酸、硫酸、硫酸盐和镁盐浸蚀严重，宜采用粉煤灰硅酸盐水泥或抗硫酸盐硅酸电杆或铝酸三硅含量低（8%以下）的普通硅酸盐水泥电杆。泰安等鲁中、鲁西地区冻融频繁（年循环大于50次），最冷月月平均温度低于-8℃，电杆老化病害的形式以冻融破坏为主，宜采用硫酸盐、硅酸水泥电杆。结冰较少的河滩、湖区等地，宜采用火山灰质硅酸盐水泥电杆。 4.2 生产厂家的控制工艺 （1）制造工艺 严格控制水灰配合，电杆浆桶精工压面，可提高电杆的密实性，减少渗透作用，减轻环境水的浸蚀破坏。加厚混凝土保护层，使之大于混凝土的碳化深度，使钢筋得到保护，使之大于混凝土的碳化深度，使钢筋得到保护，可防锈防裂。加入1.5%-2%钢纤维、玻璃纤维、塑料纤维等材料，离心浇筑制成高强度纤维混凝土电杆，能有效抑制微细裂缝的产生。 （2）添加适当掺加剂 掺加剂分无机化合物与有机化合物两种。有机化合物多数是一种表面活性剂，如减水剂（木质素磺酸钙）可减少水和水泥用量，降低水灰比，提高混凝土的强度与耐久性；引气剂（松香热聚物）可提高混凝土的抗渗性、抗冻性和抗裂性。无机化合物多数是电解质盐类，如阻锈剂（NaNO2）等，可有效延长混凝土内钢筋的寿命。 4.3 施工、运行及修复维护 《架空送电线路施工及验收规范》中虽然只要求电杆的上端封堵，但施工中下端也宜封堵，可更有效防止环境水的入浸。 如果变电站站址和线路途经地的地质不好时，可采用“水泥土”法，即在水泥杆的回填土中掺加水泥，或在电杆立好之后，杆体周围灌入泥水。 对于杆体表面已产生的水泥浆桶剥落现象，可在混凝土表面设置防护层，如沥表防水层、不透水的水泥喷浆层及养料防水层。如用水玻璃溶液涂刷于杆体表面，生成物硅酸宁胶[Si(OH)4]可均匀吸附于混凝土表面并浸入内部1mm左右，在不断脱水和缩聚过程中，形成具有无数细小微孔的连接相，降低混凝土透气性约35%，可抵抗大多数无机酸的浸蚀，从而延长电杆寿命。 对于杆体上的裂缝，当裂缝较宽时（2mm以上），宜将已碳化的混凝土凿除后，用环氧砂浆、聚酯砂浆、聚合物水泥砂浆和高标号水泥砂浆等进行修补。当裂缝较小时（0.5mm），可涂刷厚度不超过0.1mm环氧树脂水泥，涂刷前先进行表面处理，用钢丝刷子刷净杂质，用水冲洗后凉干，然后将搅拌好的配料均匀涂刷于电杆表面，此法能延缓电杆的老化病害的发展，有效期可达5年左右。

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