由于電桿長期在露天環(huán)境里使用，受到風(fēng)吹雨打、環(huán)境水（雨水、地下水、海水等）的浸蝕、大氣中腐蝕性介質(zhì)的侵蝕和碳化等原因及各種外力和內(nèi)應(yīng)力的作用，電桿產(chǎn)生鋼圈銹蝕，桿身出現(xiàn)裂縫、孔洞、表面松酥露砂、混凝土剝落、鋼筋銹蝕等老化病害現(xiàn)象，將會大大縮短電桿的使用壽命，嚴(yán)重影響輸電線路安全運(yùn)行。若更換桿塔或基礎(chǔ)，不但施工難度大、工期長、費(fèi)用高、效果差，而且要停電，社會影響面大。因此，采用先進(jìn)、可靠、有效、合理的修補(bǔ)加固和防腐技術(shù)，對產(chǎn)生缺陷、病害的電桿及時(shí)修復(fù)，并在高鹽堿地區(qū)、高含硫酸鹽的地區(qū)及沿海鹽鹵腐蝕地區(qū)，對電桿進(jìn)行前期防腐或使用整體防腐電桿，可大大地提高電桿的使用壽命，保證輸電線路安全運(yùn)行，具有巨大的社會經(jīng)濟(jì)效益。



本文從以下方面分析：

1、混凝土電桿、變電架構(gòu)缺陷/病害的原因

1.1 產(chǎn)品設(shè)計(jì)原因

1.2 產(chǎn)品生產(chǎn)過程原因

1.3 電桿存儲、施工安裝過程原因

1.4 電桿運(yùn)行環(huán)境的影響

2、混凝土電桿、變電架構(gòu)缺陷/病害的修補(bǔ)、加固

2.1生產(chǎn)階段缺陷的修復(fù)

2.2在役混凝土電桿（構(gòu)架）缺陷和病害的修補(bǔ)、補(bǔ)強(qiáng)加固



混凝土電桿、變電架構(gòu)缺陷/病害的原因

   環(huán)形混凝土電桿在生產(chǎn)和運(yùn)行過程中造成裂縫、彎曲、麻面、露石、空鼓、孔洞、鋼筋銹蝕、承載力降低等質(zhì)量缺陷和病害的原因很多，而且有時(shí)多種因素相互影響，主要有：

1.1 產(chǎn)品設(shè)計(jì)原因

1.1.1預(yù)應(yīng)力電桿張拉控制應(yīng)力的取值偏大

    為使預(yù)應(yīng)力混凝土電桿不產(chǎn)生微小裂紋和彎曲，應(yīng)控制主筋張拉應(yīng)力低于混凝土脫模強(qiáng)度的 0.4 倍，如果主筋張拉應(yīng)力值過大，則脫模放張后，主筋施加在電桿稍部的預(yù)壓應(yīng)力過大，造成預(yù)應(yīng)力混凝土電桿產(chǎn)生微裂紋或彎曲。

1.1.2螺旋筋的選用和布置不當(dāng)

    電桿在生產(chǎn)單位生產(chǎn)存儲過程中要進(jìn)行吊運(yùn)、組垛，運(yùn)輸、安裝過程中同樣要吊運(yùn)、堆放，而且很難避免輕微碰撞的發(fā)生，因此在預(yù)應(yīng)力混凝土電桿鋼筋骨架外側(cè)合理布置螺旋筋就顯得尤為重要。根據(jù)相關(guān)生產(chǎn)企業(yè)的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，使用直徑 3.2mm 以上的螺旋筋比使用直徑2.5mm 及以下螺旋筋在相同間距下 ( 除兩端 1.5m 內(nèi)密繞外，一般螺旋筋間距不大于 100mm) 電桿的抗縱裂能力提高 20%。



1.2 產(chǎn)品生產(chǎn)過程原因

1.2.1混凝土脫模強(qiáng)度偏低

    混凝土電桿脫模時(shí)混凝土抗壓強(qiáng)度應(yīng)不低于設(shè)計(jì)混凝土強(qiáng)度等級值的 60%，預(yù)應(yīng)力混凝土電桿脫模時(shí)混凝土抗壓強(qiáng)度應(yīng)不低于設(shè)計(jì)混凝土強(qiáng)度等級值的 70%，如預(yù)應(yīng)力混凝土電桿設(shè)計(jì)混凝土強(qiáng)度等級為 C50，則混凝土脫?？箟簭?qiáng)度應(yīng)達(dá)到或超過35MPa。預(yù)應(yīng)力混凝土電桿脫模放張時(shí)，若混凝土脫模抗壓強(qiáng)度過低，則電桿稍部容易壓彎，稍部混凝土則因壓應(yīng)力過大而產(chǎn)生微裂紋，這種彎曲和微裂紋比較容易觀察，一般可以在廠內(nèi)檢驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)，但如果混凝土脫?？箟簭?qiáng)度僅是稍低于設(shè)計(jì)強(qiáng)度的 70%，雖不會造成電桿彎曲，不過稍部混凝土仍會有輕微的微裂紋產(chǎn)生，一般肉眼難以觀測，在今后存儲、運(yùn)輸、安裝過程中如果操作不當(dāng)或發(fā)生碰撞，就會造成微裂紋不斷擴(kuò)大，進(jìn)而影響電網(wǎng)運(yùn)行安全。

1.2.2主筋下料長度相對誤差偏大

    GB4623-2014《環(huán)形混凝土電桿》標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定預(yù)應(yīng)力鋼筋調(diào)制下料后，其下料長度相對誤差應(yīng)不大于鋼筋長度的 1.5/10000，否則將造成同一根電桿中間主筋放張后對混凝土產(chǎn)生的預(yù)壓應(yīng)力不均勻，最終導(dǎo)致電桿彎曲或產(chǎn)生輕微裂紋。

1.2.3主筋分部不均勻

1.2.3鋼筋放張不均勻



1.3 電桿存儲、施工安裝過程原因

1.3.1電桿存儲過程中堆放過高，或吊裝過程中發(fā)生碰撞，極易在桿身上產(chǎn)生縱向裂紋。通過試驗(yàn)驗(yàn)證，預(yù)應(yīng)力混凝土電桿稍徑190mm、長度15m以下電桿如果組垛堆放層數(shù)達(dá)到6層，則底層電桿極易在存儲過程中產(chǎn)生縱裂；而操作人員為了較少吊裝作業(yè)一次吊裝多根電桿很容易在電桿起吊過程中發(fā)生碰撞，從而在桿身上產(chǎn)生縱向裂紋。

1.3.2電桿卸車時(shí)措施不當(dāng)，從車上自由滾下后與地面電桿發(fā)生碰撞，會立即產(chǎn)生寬度約為0.5~1mm的縱向裂紋，一般次日就會愈合，該類電桿在運(yùn)行過程中裂紋會逐步擴(kuò)大。



1.4 電桿運(yùn)行環(huán)境的影響

1.4.1電桿運(yùn)行過程中混凝土性能惡化造成電桿產(chǎn)生裂紋

    鹽堿化地區(qū)地下水與土壤中鹽類通過毛細(xì)作用侵入電桿混凝土中，當(dāng)上升至地面以上一定高度時(shí)，混凝土?xí)l(fā)化學(xué)侵蝕和物理破壞；混凝土電桿頂部應(yīng)用混凝土或砂漿封實(shí)，如果電桿頂部沒有封實(shí)或封實(shí)不好，雨、雪水侵入使電桿空腔沖水或點(diǎn)下水侵入空腔，又無法及時(shí)排除的話，在寒冷的冬季經(jīng)過反復(fù)凍融循環(huán)，則會造成電桿底部出現(xiàn)裂紋。

1.4.2電桿鋼筋銹蝕引發(fā)電桿裂紋

    在沿海地區(qū)或土壤含鹽量較高的地區(qū)，土壤、地下水中的鹽類，通過毛細(xì)作用侵入電桿根部混凝土中，氯離子濃度增大到極限濃度后，主筋發(fā)生銹蝕，而銹蝕產(chǎn)生的膨脹作用使混凝土開裂。

1.4.3特殊原因的導(dǎo)致混凝土電桿損壞

    如：2008年和2012年2次特大冰雪災(zāi)害襲擊我國部分地區(qū)，使得正在服役中的電桿受到不同程度的損壞，極大地威脅所地區(qū)電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。



混凝土電桿、變電架構(gòu)缺陷/病害的修補(bǔ)、加固

2.1生產(chǎn)階段缺陷的修復(fù)

    根據(jù)GB 4623-2014《環(huán)形混凝土電桿》的要求，對產(chǎn)生缺陷的電桿采用下列方法修復(fù)。

2.1.1表面裂縫的修復(fù)

    寬度小于0.05mm的微細(xì)裂縫采用表面涂層封閉法：用油漆刷將MA聚合物水泥涂料（由MA型水泥改性劑和水泥按體積比1∶1配制而成）或 EC型防護(hù)涂料(無溶劑改性環(huán)氧樹脂基涂料) 涂敷于裂紋表面，防止水分與潮氣侵入，起密閉保護(hù)作用。

    寬度大于0.05mm的裂縫采用鑿槽修補(bǔ)法：沿縫鑿槽(寬度×深度為10～12 mm×6～10 mm)，向槽內(nèi)嵌入粘結(jié)性強(qiáng)、力學(xué)強(qiáng)度高并有較好韌性和耐老化性優(yōu)良的修補(bǔ)材料(如A-1水泥制品修補(bǔ)膏或早強(qiáng)型MA聚合物水泥砂漿)，嵌實(shí)刮平。

2.1.2漏漿、局部損傷等缺陷的修復(fù)

    采用MA聚合物水泥砂漿或A-1型水泥制品修補(bǔ)膏修補(bǔ)：將缺陷部位清理干凈后，用上述修補(bǔ)材料抹實(shí)找平。

2.1.3麻面、粘皮的修復(fù)

    對缺陷深度大于1mm的部位，用MA聚合物水泥砂漿修補(bǔ)找平，再在表面涂刷1~2道MA聚合物水泥涂料；深度小于1mm的缺陷，直接采用涂覆MA聚合物水泥涂料修復(fù)。



2.2在役混凝土電桿（構(gòu)架）缺陷和病害的修補(bǔ)、補(bǔ)強(qiáng)加固

2.2.1裂縫的修補(bǔ)

    電桿裂縫寬度和深度與其內(nèi)部鋼筋生銹狀態(tài)的關(guān)系, 大體如下表所示。

電桿裂縫寬度和深度與其內(nèi)部鋼筋生銹狀態(tài)關(guān)系的觀測結(jié)果表

（1）負(fù)壓常溫聚合物浸漬法。適用于寬度在0.5mm以下的細(xì)、淺而多的裂縫。在欲處理區(qū)清除浮灰后，用PE塑料薄膜密封，然后利用負(fù)壓吸入聚合物單體S E M(苯乙烯-不飽和樹脂-甲基丙烯酸甲酯)浸漬液，經(jīng)一段時(shí)間后，單體全部充滿裂紋，并在常溫下凝膠硬化成聚合物固體，恢復(fù)了開裂電桿的整體性。




（2）寬度0.2~0.5mm的裂縫采用灌漿法：

    “SEM低粘度單體灌注法”，它不需要任何設(shè)備與動力，只要選擇合適的塑料軟帶或薄膜與膠粘劑，將欲修補(bǔ)的裂縫封閉在內(nèi)，只留上開口，逐漸注入預(yù)先配好的單體即可。

    SEM低粘度單體是以苯乙烯為主的二元或三元系統(tǒng)灌注液( 內(nèi)含引發(fā)劑與促進(jìn)劑)，在常溫下經(jīng)一定時(shí)間聚合成固態(tài)物，并與裂縫兩側(cè)緊緊粘結(jié)在一起，不僅對裂縫起了封閉作用，其裂縫兩側(cè)附近的混凝土或砂漿還由于單體的滲入而得到一定的增強(qiáng)。

    該工藝的效果除在試驗(yàn)室的模擬試體得到驗(yàn)證外, 還在蘇州水泥制品廠電桿車間的協(xié)助下進(jìn)行了電桿( 8 m長預(yù)應(yīng)力電桿) 環(huán)向裂紋的修補(bǔ)試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果表明, 裂縫已被粘合而恢復(fù)了強(qiáng)度, 修補(bǔ)是有效的。

    此單體系統(tǒng)粘度低, 可灌性好, 價(jià)格較便宜。其不足之處是對混凝土潮濕面的粘結(jié)強(qiáng)度較差。因此，在潮濕狀態(tài)下采用低粘度E G型混凝土裂縫灌注液。





（3）寬度0.5mm以上的裂縫采用鑿槽修補(bǔ)法：剔除縫兩側(cè)疏松混凝土，清除干凈后, 嵌入膏狀的ET型建筑結(jié)構(gòu)膠粘劑或早強(qiáng)型聚合物水泥砂漿材料。



2.2.2露石麻面的修復(fù)

    電桿由于運(yùn)輸不當(dāng)或運(yùn)行電桿由于受大氣風(fēng)化和侵蝕造成的露石現(xiàn)象。輕度的可用MA聚合物水泥凈漿修復(fù)；嚴(yán)重的( 例如石子己凸出1mm左右) 則用MA聚合物水泥砂漿修復(fù)。

    應(yīng)用實(shí)例：吉林省某新建設(shè)中的220kV變電所的混凝土桿，因采用不當(dāng)?shù)倪\(yùn)輸方法造成90%以上電桿出現(xiàn)露石麻面，少量并伴有細(xì)裂縫，局部用MA聚合物水泥砂漿修補(bǔ)后，全部涂刷2~3遍MA聚合物水泥凈漿修復(fù)。



2.2.3合縫口漏漿、開裂的修復(fù)

    采用高強(qiáng)MA聚合物水泥砂漿修補(bǔ)。

    應(yīng)用實(shí)例：山東省成武110kV變電所混凝土構(gòu)架的修補(bǔ)。


2.2.4 保護(hù)層碳化、腐蝕，酥松、開裂、剝落，鋼筋銹蝕（環(huán)筋無銹斷，縱筋輕微銹蝕）

    病害部位采用MA聚合物水泥砂漿修補(bǔ)恢復(fù)桿身外形后，再整桿全部涂刷2~3遍MA聚合物水泥凈漿防護(hù)修復(fù)。

    應(yīng)用實(shí)例：天津石化公司熱電廠110kV變電所混凝土構(gòu)架的修補(bǔ)。



2.2.5電桿局部補(bǔ)強(qiáng)、加固

    病害部位采用聚合物水泥砂漿修補(bǔ)恢復(fù)桿體外形后，用BC型補(bǔ)強(qiáng)防腐涂料粘貼2~3層玻璃纖維網(wǎng)格布（環(huán)筋嚴(yán)重銹蝕或銹斷，主筋銹蝕較輕）或用ET型建筑結(jié)構(gòu)膠粘劑粘貼1層3~4mm薄鋼板（混凝土破損嚴(yán)重，主筋嚴(yán)重銹蝕）補(bǔ)強(qiáng)、加固，最后全部涂刷2~3遍MA聚合物水泥凈漿修復(fù)。

    應(yīng)用實(shí)例：天津石化公司熱電廠110kV變電所混凝土構(gòu)架的局部補(bǔ)強(qiáng)加固。



2.2.6桿身整體補(bǔ)強(qiáng)、加固

    采用BC-2型補(bǔ)強(qiáng)防腐涂料桿身整體粘貼3層高強(qiáng)玻璃纖維網(wǎng)格布補(bǔ)強(qiáng)、加固，表面全部涂刷2遍MA聚合物水泥凈漿保護(hù)。



2.2.7電桿接頭部位鋼圈銹蝕、混凝土開裂剝落的修補(bǔ)加固

     采用MA聚合物水泥砂漿修復(fù)損壞的電桿混凝土，然后用EJ型結(jié)構(gòu)膠粘貼碳纖維布補(bǔ)強(qiáng)、加固。

     模擬加固試驗(yàn)：

    組裝桿長為4.2m，接頭兩端的混凝土截面尺寸為：外徑400mm、內(nèi)徑300mm、壁厚50mm；鋼箍厚8mm，其接頭長200mm。實(shí)測得到混凝土的抗壓強(qiáng)度為22.8MPa。

     加固桿：用MA聚合物水泥砂漿將鋼箍與混凝土桿身抹平；在混凝土電桿表面沿縱向粘貼碳纖維布，對其中1根電桿進(jìn)行單層粘貼，另1根進(jìn)行雙層粘貼；在所有試件縱向碳纖維布的外表面粘貼環(huán)向碳纖維布并對其環(huán)箍，環(huán)箍的寬度為50mm，兩環(huán)箍之間的凈距為20cm。

    試驗(yàn)結(jié)果：對比電桿的極限荷載145.2kN.m，破壞形式：混凝土拉裂、接頭鋼圈局部受壓屈服；單層粘貼CFRP電桿的極限荷載246.9kN.m，破壞形式：鋼箍鋼圈上下屈服，縱向CFRP拉斷，分配梁處混凝土破壞；雙層粘貼CFRP電桿的極限荷載312.6kN.m，破壞形式：鋼箍鋼圈上部屈服，縱向CFRP拉斷，分配梁處混凝土破壞。



2.2.8鹽堿地區(qū)受損電桿的防腐與修補(bǔ)

    位處鹽堿地區(qū)的電桿由于地下水與土壤中的鹽類通過滲透與毛細(xì)作用侵人混凝土內(nèi), 并上升到地面上的一定高度, 使混凝土受到強(qiáng)烈的物理與化學(xué)侵蝕作用。

    裂縫發(fā)生的部位一般在地面以上2m左右距離以內(nèi), 以縱裂為主, 網(wǎng)裂與橫裂較少?；炷帘砻姘l(fā)白、起皮、析霜, 裂縫中嵌有白色的鹽類與流漿。敲打時(shí)混凝土聲音發(fā)啞, 有疏松感, 并呈粉沫狀脫落?；炷了閴K中有時(shí)可見礫石的周圍被一層白色的鹽類包裹。

A. 防腐措施

( 1 ) 用于有硫酸鹽侵蝕地區(qū)的電桿，要使用C3 A低于6% 的普通硅酸鹽水泥或硫酸鹽水泥，或者高鋁水泥。

( 2 ) 在腐蝕地區(qū)，電桿兩端都要堵死，防止內(nèi)腔充水，于地面上下500mm左右的根部要用環(huán)氧瀝青涂層處理。

( 3 ) 加強(qiáng)對制桿過程中的質(zhì)量管理。防止使用風(fēng)化與活性集料恢復(fù)電桿的水養(yǎng)工序，以提高混凝土的密實(shí)性。也可以摻入合格的外加劑。

B.修補(bǔ)方法

( 1 ) 對兩側(cè)混凝土仍堅(jiān)硬的裂縫可參照前述裂縫處理法進(jìn)行修補(bǔ)。

( 2 ) 對已起殼的疏松混凝土可用聚合物水泥砂漿加筋進(jìn)行修補(bǔ)、加固，即用MA型水泥改性劑拌制的水泥砂漿加入纖維網(wǎng)格布進(jìn)行修復(fù)、補(bǔ)強(qiáng)。