輸電線路混凝土基礎(chǔ)開裂原因及防治

郭輝

摘 要：輸電線路是電網(wǎng)的重要組成部分，混凝土基礎(chǔ)工程屬于輸電線路施工的隱蔽工程，運(yùn)行過程中存在著許多的隱患，一旦出現(xiàn)問題有可能會(huì)帶來比較嚴(yán)重的安全事故及經(jīng)濟(jì)損失，本文就輸電線路混凝土基礎(chǔ)開裂這一故障出現(xiàn)的原因以及其防治方法進(jìn)行簡單的探討分析。

關(guān)鍵詞：輸電線路；混凝土基礎(chǔ)；開裂原因；開裂機(jī)理；防治方法

中圖分類號：TM726 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

輸電線路點(diǎn)多線長，養(yǎng)護(hù)起來本來難度就比較大，加上輸電線路基礎(chǔ)的破壞機(jī)理比較復(fù)雜，實(shí)際的運(yùn)行過程中容易受到外界溫度、混凝土性質(zhì)、環(huán)境等各種因素的影響，導(dǎo)致混凝土基礎(chǔ)開裂。為了防止輸電線路運(yùn)行過程中因基礎(chǔ)開裂導(dǎo)致一些不必要的安全事故，必須要加強(qiáng)混凝土的養(yǎng)護(hù)。

一、輸電線路混凝土基礎(chǔ)開裂的原因及開裂機(jī)理

（一）施工環(huán)境因素限制

輸電線路基礎(chǔ)施工大多在野外環(huán)境下進(jìn)行，水泥、骨料等原材料大多是在露天環(huán)境下運(yùn)輸及堆放，水泥很容易受潮，骨料中可能會(huì)摻雜有一些有害的雜質(zhì)，進(jìn)而影響混凝土的強(qiáng)度，且輸電線路混凝土基礎(chǔ)施工點(diǎn)比較分散，施工隊(duì)伍可能不同，選擇的施工設(shè)備、施工原材料可能會(huì)有一些差異，混凝土施工質(zhì)量措施難以落實(shí)，會(huì)影響到混凝土施工的質(zhì)量。

骨料、水泥漿體及配筋的線膨脹系數(shù)往往不同，一般情況下，骨料的線膨脹系數(shù)比較小，水泥漿體的線膨脹系數(shù)比較大，水泥漿體線膨脹系數(shù)比較大時(shí)，表面形成裂紋的可能性更大。混凝土蒸汽加熱養(yǎng)護(hù)過程中，從加熱到解除加熱這一過程，混凝土溫度變化較大，一般會(huì)超過100℃，這種情況下，混凝土表面及內(nèi)部溫度變化不同步，產(chǎn)生的應(yīng)力差距較大，就會(huì)使得混凝土基礎(chǔ)表面出現(xiàn)開裂的不良現(xiàn)象。

混凝土基礎(chǔ)養(yǎng)護(hù)過程中內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生硫酸鹽腐蝕，水泥水化初期硫酸鹽、鋁酸鈣及水發(fā)生反應(yīng)會(huì)生成鈣礬石，此外，混凝土硬化后，如果還剩余比較多沒有反應(yīng)的鋁酸三鈣及三氧化硫，使用過程中一旦遇到水就會(huì)產(chǎn)生鈣礬石，進(jìn)而出現(xiàn)體積膨脹，很容易導(dǎo)致混凝土發(fā)生開裂的不良現(xiàn)象。受天氣因素影響，混凝土養(yǎng)護(hù)的方法存在一定的差異，比如部分地區(qū)冬季天氣十分寒冷，時(shí)間比較長，混凝土施工通常會(huì)采用電加熱或者蒸汽加熱的方法進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，加熱養(yǎng)護(hù)過程中一旦溫度比較高，就會(huì)使得已生成的鈣礬石分解或者阻止鈣礬石的生成。河床、沼澤地等地方的灌注樁大多是在冬季地表凍結(jié)期間進(jìn)行施工，方便大型機(jī)具的進(jìn)場，混凝土養(yǎng)護(hù)過程中需要普遍加熱，會(huì)加劇混凝土內(nèi)部的硫酸鹽腐蝕現(xiàn)象。有些地區(qū)夏季天氣十分的炎熱，混凝土中水分蒸發(fā)非常快，很容易導(dǎo)致混凝土表面及內(nèi)部存在較大溫差，使得混凝土表面出現(xiàn)裂縫。

（二）水泥漿體收縮及變性

輸電線路基礎(chǔ)施工大多選用的是C20混凝土，這種規(guī)格的混凝土的抗拉強(qiáng)度較小，低于1.5MPa，但是，混凝土收縮時(shí)產(chǎn)生的累加拉應(yīng)力可能會(huì)超過5MPa，當(dāng)混凝土收縮時(shí)產(chǎn)生的累加拉應(yīng)力值超過混凝土的強(qiáng)度極限時(shí)，混凝土表面就很容易出現(xiàn)裂紋。混凝土硬化過程中出現(xiàn)自收縮、干縮收縮及碳化收縮，這幾種收縮過程中都會(huì)產(chǎn)生收縮應(yīng)力，可能會(huì)使得混凝土表面出現(xiàn)裂紋。混凝土中含有鋁酸鈣水化物及硅酸鈣水化物，它們必須要在一定濃度的氫氧化鈣中才能夠穩(wěn)定的存在，混凝土表面出現(xiàn)裂紋之后，氫氧化鈣與水及二氧化碳發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生碳酸鈣積聚在混凝土的外表面，混凝土內(nèi)部的氫氧化鈣的濃度會(huì)有所降低，鋁酸鈣水化物及碳酸鈣水化物解體，混凝土的力學(xué)性質(zhì)被破壞。另外，混凝土中氫氧化鈣溶于水后如果硫酸鈣、硫酸鎂等物質(zhì)會(huì)產(chǎn)生結(jié)晶水化物，這種結(jié)晶水化物的體積比原來的氫氧化鈣的體積要大很多，混凝土膨脹，外表面裂縫會(huì)明顯擴(kuò)大。

（三）脫鈍

鋼筋混凝土內(nèi)的水泥漿體會(huì)與鋼筋發(fā)生活化反應(yīng)，進(jìn)而在鋼筋表面形成一層鈍化膜使得鋼筋能夠保持比較穩(wěn)定的化學(xué)性質(zhì)。混凝土因?yàn)楦煽s、溫縮等原因出現(xiàn)開裂的不良現(xiàn)象時(shí)，隨著表面裂紋的不斷發(fā)展，二氧化碳、氧氣、水分及一些酸堿鹽物質(zhì)會(huì)侵入混凝土之中，使得鋼筋鈍化膜被破壞，鋼筋出迅速銹蝕，嚴(yán)重影響混凝土的強(qiáng)度。

二、輸電線路混凝土基礎(chǔ)開裂的防治方法

（一）預(yù)防措施

混凝土基礎(chǔ)施工中影響其施工質(zhì)量的因素非常多，現(xiàn)場施工人員在選擇混凝土原材料時(shí)要盡量避免使用早高強(qiáng)混凝土，控制混凝土強(qiáng)度增長速度，輸電線路混凝土基礎(chǔ)施工工期比較長的時(shí)候可以適當(dāng)?shù)貙⒒炷翉?qiáng)度驗(yàn)收時(shí)間向后推遲；輸電線路混凝土基礎(chǔ)施工時(shí)要合理設(shè)計(jì)基礎(chǔ)的幾何形狀，減少約束，避免大量應(yīng)力集中；選擇配筋時(shí)要盡量選用小間距、小直徑的鋼筋，從而有效地增加鋼筋混凝土的抗裂性能；合理設(shè)計(jì)施工工序，根據(jù)輸電線路混凝土基礎(chǔ)施工現(xiàn)場的實(shí)際情況選擇混凝土澆筑的順序以及振搗的方式，澆筑振搗過程中要能夠通過適當(dāng)?shù)膬x器設(shè)備對混凝土內(nèi)部的溫度及應(yīng)力變化情況進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)測，及時(shí)根據(jù)測量結(jié)果調(diào)整養(yǎng)護(hù)的方法。混凝土養(yǎng)護(hù)過程中，避免在混凝土內(nèi)部溫度最高時(shí)澆水，以免混凝土表面溫度迅速降低收縮，發(fā)生開裂；合理控制混凝土的養(yǎng)護(hù)時(shí)間，不能隨意延長及縮短；冬季溫度較低，因環(huán)境原因，混凝土表面很容易出現(xiàn)開裂的不良現(xiàn)象，因此輸電線路混凝土施工應(yīng)盡量避免在冬季進(jìn)行，混凝土施工過程中不要盲目搶進(jìn)度，要嚴(yán)格按照進(jìn)度規(guī)劃開展；不得已需要在冬季進(jìn)行施工，混凝土加熱養(yǎng)護(hù)時(shí)需要控制好加熱的溫度以及混凝土的濕度，以免混凝土內(nèi)部出現(xiàn)比較劇烈的溫度變化或者加熱解除之后，混凝土濕度比較大，影響混凝土的強(qiáng)度及其他相關(guān)性能。夏季天氣炎熱，混凝土中水分蒸發(fā)比較快，養(yǎng)護(hù)過程中需要適當(dāng)增加澆水的頻率，保持混凝土內(nèi)部溫度及濕度控制在一定范圍之內(nèi)。

（二）修補(bǔ)方法

輸電線路混凝土基礎(chǔ)施工過程中如果已經(jīng)出現(xiàn)了裂縫問題，要及時(shí)修補(bǔ)，一般情況下，可以通過電沉積修復(fù)、涂刷環(huán)氧樹脂等方法進(jìn)行修復(fù)。

電沉積修復(fù)是近年來出現(xiàn)的一種新型的混凝土表面裂紋處理方法，具體的處理過程中利用硝酸鎂溶液、硫酸鋅或者氯化鎂溶液作為電解液，然后施加0.5A/m?的電流，這種表面裂紋修補(bǔ)方法效果比較好、成本較低，修補(bǔ)之后，混凝土基礎(chǔ)外表美觀，具有較好的耐久性，但這種修補(bǔ)方法對環(huán)境有一定的污染，且耗時(shí)比較長，使用過程中容易受到天氣、外界環(huán)境等因素的限制，搭腳與基礎(chǔ)配筋之間的電氣連接可靠才能夠?qū)嵤?/p>

當(dāng)混凝土基礎(chǔ)表面裂紋比較多的時(shí)候，涂刷環(huán)氧樹脂可以有效地阻止有害物質(zhì)侵入到混凝土之中，使得裂紋繼續(xù)擴(kuò)散，簡單易行、不會(huì)受到溫度、天氣等因素的限制，但環(huán)氧樹脂具有弱毒性，老化比較快，一般情況下，5年左右環(huán)氧樹脂就會(huì)老化改性，必須要重新涂刷之后才能發(fā)揮其作用。具體的使用過程中需要將混凝土表面清理干凈，不能有油污、灰塵等污染物質(zhì)存在，否則會(huì)影響到環(huán)氧樹脂的涂刷。

當(dāng)混凝土基礎(chǔ)破壞比較嚴(yán)重，配筋出現(xiàn)明顯的縮頸等缺陷時(shí)，需要采取必要的擴(kuò)徑補(bǔ)強(qiáng)措施。實(shí)際的處理過程中，后弦將原基礎(chǔ)表面打毛，然后在上面及外部澆筑一層混凝土，一般厚度在100mm～200mm，采用這種修補(bǔ)方式時(shí)必須要保證混凝土表面充分清潔濕潤，且新舊混凝土的設(shè)計(jì)強(qiáng)度要一致或者盡量接近，否則表面新澆筑的混凝土可能會(huì)出現(xiàn)剝離等不良現(xiàn)象。

結(jié)語

輸電線路基礎(chǔ)施工時(shí)現(xiàn)場工作環(huán)境比較復(fù)雜，容易出現(xiàn)各種的問題，混凝土老化及表面裂紋都是十分常見的，且在一定的使用條件下，允許混凝土表面存在少量細(xì)微的裂紋，但當(dāng)混凝土裂紋嚴(yán)重?cái)U(kuò)散時(shí)會(huì)影響整個(gè)結(jié)構(gòu)的安全性、穩(wěn)定性，必須要及時(shí)做養(yǎng)護(hù)處理。

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