摘 要：本文針對部分變電站出現(xiàn)混凝土結(jié)構(gòu)耐久性降低，給變電站的運(yùn)行帶來安全隱患的現(xiàn)象，對影響混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的因素進(jìn)行分析，并提出提高混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的措施。
關(guān)鍵詞：混凝土結(jié)構(gòu)；耐久性；影響因素；采取的措施
1 ．前言
在2005 年，廣東電網(wǎng)公司深圳供電局對運(yùn)行中的110kV、220kV 變電站構(gòu)支架的普查中，發(fā)現(xiàn)有10 個110kV 變電站的110kV 設(shè)備（母線刀閘）支架平臺混凝土剝落，鋼筋（箍筋和縱筋）外露比較嚴(yán)重；3 個220kV 變電站的220kV、110kV構(gòu)架梁、柱的混凝土剝落，鋼筋（箍筋和縱筋）外露嚴(yán)重。變電站混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計使用年限為50 年，而這些變電站的運(yùn)行年限多的約20 年，少的僅10 年左右。
混凝土剝落、受力鋼筋外露，直接影響到混凝土結(jié)構(gòu)的安全，也給變電站的安全生產(chǎn)帶來隱患，如果一旦構(gòu)架、支架因安全性降低而引起倒塌，不但會造成很大的經(jīng)濟(jì)損失，嚴(yán)重的還會造成人員傷亡。深圳是一個濱海城市，空氣中的含鹽量普遍高于內(nèi)陸城市；靠近海邊的區(qū)域，土壤對混凝土和鋼結(jié)構(gòu)的腐蝕性也比較高，這種由于混凝土耐久性的降低而造成的混凝土結(jié)構(gòu)“壽命”縮短的現(xiàn)象，也比內(nèi)陸城市明顯。
2 ．混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性
由于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)具有整體性好、抗震性能好、強(qiáng)度高（相對砌體結(jié)構(gòu)）和造價低（相對于鋼結(jié)構(gòu)）的優(yōu)勢和特點(diǎn)，隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和城市建設(shè)的不斷加快，混凝土結(jié)構(gòu)廣泛地應(yīng)用在公路、鐵路、橋梁、供水供電等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和火電廠等工業(yè)廠房和居民住宅、高層建筑等民用建筑中。在深圳地區(qū)，除近兩年來新建的220kV 變電站的構(gòu)、支架、掛線梁等采用鋼結(jié)構(gòu)外，其余多采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。
實(shí)際上混凝土的耐久性是指組成混凝土的材料在長期的自然環(huán)境中較少腐蝕、經(jīng)久耐用的性能，主要指抗?jié)B性、抗凍性、抗侵蝕性、抗碳化等。符合耐久性要求即指，在設(shè)計人員進(jìn)行了耐久性設(shè)計，施工單位也采取了相應(yīng)的提高混凝土耐久性的措施的情況下，一個混凝土結(jié)構(gòu)能夠在設(shè)計使用年限內(nèi)，不出現(xiàn)影響結(jié)構(gòu)安全性的破壞，不需要花費(fèi)較多費(fèi)用進(jìn)行維修，加固?！‰S著時間的推移，人們發(fā)現(xiàn)，已經(jīng)建設(shè)使用的混凝土結(jié)構(gòu)并不是耐久的，先于設(shè)計使用年限破壞，低于設(shè)計壽命的事例時有發(fā)生。在我國，有一些機(jī)場，原來準(zhǔn)備用30 年的飛機(jī)跑道，不到10 年就出現(xiàn)二三十厘米長的裂縫，給飛行安全帶來隱患，而一些公路、橋梁工程，類似的混凝土結(jié)構(gòu)“早衰”現(xiàn)象也屢見不鮮。
3 ．影響混凝土耐久性的主要因素
混凝土的密實(shí)度是影響混凝土耐久性的重要因素。眾所周知，混凝土是由水泥、石子、砂子、水經(jīng)過原材料的選擇和按照一定的科學(xué)的配比，經(jīng)過攪拌，產(chǎn)生一系列的物理、化學(xué)反應(yīng)，硬化后形成的一種建筑材料。目前，在工業(yè)與民用建筑工程中，廣泛使用的是商品混凝土?；炷劣蓴嚢枵旧a(chǎn)出來，裝入運(yùn)輸車，運(yùn)送至施工現(xiàn)場。由于商品混凝土的轉(zhuǎn)運(yùn)，時間的延長，為了保證混凝土的易拌和，易澆搗，避免出現(xiàn)蜂窩、麻面及空鼓現(xiàn)象，所以混凝土的水灰比較大。水灰比增加后，混凝土表面的吸水率和滲透率也增大，使混凝土的抗?jié)B能力下降。過多的水導(dǎo)致混凝土內(nèi)部的孔隙率很高，特別是毛細(xì)孔占相當(dāng)高的比例，而毛細(xì)孔是水分、氧氣、二氧化碳、各種腐蝕性介質(zhì)等有害物質(zhì)進(jìn)入混凝土內(nèi)部的通道，這些有害物質(zhì)通過腐蝕混凝土、鋼筋，久而久之，混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性大大降低。
混凝土施工中最常見的質(zhì)量事故如蜂窩、麻面、孔洞、露筋、埋件和轉(zhuǎn)角處多孔疏松，拆模時脫棱掉角、表面泛漿和多孔，都使混凝土的密實(shí)性降低，從而降低了混凝土耐久性。
混凝土結(jié)構(gòu)的養(yǎng)護(hù)工作做得好壞，也是影響其耐久性的因素之一。混凝土是一種疏松多孔的混合物，新拌制的混凝土中存在著大量均勻分布的毛細(xì)孔，其中充滿水，使水泥進(jìn)一步進(jìn)行水化作用，使大孔變成小孔增加混凝土的密實(shí)度。因毛細(xì)孔是相通的，如外界環(huán)境濕度低，毛細(xì)孔水會向外蒸發(fā)，減少了供給水化的水量。如果環(huán)境濕度大或繼續(xù)放在水中，則可通過毛細(xì)管向內(nèi)補(bǔ)給水化用水，混凝土性能就能不斷提高。在干旱多風(fēng)天氣，毛細(xì)孔水迅速蒸發(fā)，水泥不僅因缺水而停止水化作用，還會因毛細(xì)管引力作用在混凝土中引起收縮。
此時混凝土強(qiáng)度還很低，收縮引起的拉應(yīng)力很快使混凝土開裂，破壞混凝土結(jié)構(gòu)，造成質(zhì)量事故。因此混凝土澆搗完畢后必須及時養(yǎng)護(hù)。為保證已澆注好的混凝土在規(guī)定的齡期內(nèi)達(dá)到設(shè)計要求的強(qiáng)度和耐久性，并防止產(chǎn)生收縮和溫度裂縫，必須認(rèn)真做好養(yǎng)護(hù)工作，使混凝土在一定的時間內(nèi)保持水化作用所需要的適當(dāng)?shù)臏囟群蜐穸葪l件。
4 ．提高混凝土耐久性的措施
從混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計角度，建筑業(yè)內(nèi)專家早就對混凝土工程壽命問題給予了足夠的重視。在對《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》進(jìn)行修訂過程中，進(jìn)行了研究并最終在2002版新《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》（GB50010-2002）中增加了3.4 節(jié)：“耐久性規(guī)定”，明確混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性應(yīng)根據(jù)混凝土結(jié)構(gòu)的環(huán)境類別和設(shè)計使用年限進(jìn)行設(shè)計，并給出了不同環(huán)境中，各種設(shè)計使用年限的混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性要求。設(shè)計人員應(yīng)嚴(yán)格按照規(guī)范的要求進(jìn)行設(shè)計，例如基礎(chǔ)工程，在舊版的規(guī)范中，按照強(qiáng)度和構(gòu)造要求，樁基承臺和獨(dú)立基礎(chǔ)的混凝土采用C20 即可，但按照新規(guī)范要求，設(shè)計使用年限為50 年的二、a 環(huán)境類別下，最低混凝土強(qiáng)度等級為C 2 5 。
在拌制混凝土過程中，可以根據(jù)工程設(shè)計以及施工要求選擇混凝土外加劑。例如普通減水劑是在混凝土塌落度基本相同的情況下，能減少拌和用水量的外加劑。添加減水劑后，降低用水量，減小水灰比，使混凝土的總孔隙，特別是毛細(xì)管孔隙率大大下降，提高混凝土密實(shí)度。引氣劑（或引氣減水劑）的加入，經(jīng)攪拌能在混凝土拌和物中引入大量分布均勻的微小氣泡，以改善其和易性，并在硬化后仍能保留微小氣泡以改善混凝土的抗凍融耐久性。
在混凝土澆注、振搗施工中，對于有預(yù)留孔洞、預(yù)埋件和鋼筋密集的部位，應(yīng)預(yù)先制定好相應(yīng)的技術(shù)措施，確保順利布料和振搗密實(shí)。在澆注混凝土?xí)r，應(yīng)經(jīng)常觀察，當(dāng)發(fā)現(xiàn)混凝土有不密實(shí)的現(xiàn)象時，應(yīng)立即采取措施。水平結(jié)構(gòu)的混凝土表面，應(yīng)適時用木抹子抹平搓毛兩遍以上，必要時，還應(yīng)先用鐵滾筒壓兩遍以上，防止產(chǎn)生收縮裂縫。另外，在混凝土終凝前做好原漿抹面壓光，增強(qiáng)表面密實(shí)度，是提高混凝土耐久性的一個有力措施。因為自然環(huán)境對混凝土結(jié)構(gòu)的物理、化學(xué)侵蝕是從表面開始的，因此結(jié)構(gòu)表面施工質(zhì)量的優(yōu)劣將影響整個構(gòu)件的耐久性。在施工前期準(zhǔn)備以及施工過程中，施工單位應(yīng)采取措施，保證混凝土的保護(hù)層厚度、振搗密實(shí)以及給予充分的養(yǎng)護(hù)等。
目前，建筑工程普遍實(shí)行招標(biāo)制度。業(yè)主方希望價格越低越好，在招標(biāo)過程中會盡量地壓低造價，而施工單位間競爭激烈，即使保持低利潤也希望中標(biāo)，也將投標(biāo)價格壓得比較低。而真正中標(biāo)后，也不愿意再為提高混凝土的耐久性付出更多的成本。如果在合同中加入有關(guān)工程耐久性的要求和規(guī)定，中標(biāo)方就會重視工程的長期壽命，采取措施提高建筑工程壽命。
5 ．結(jié)語
近年來，隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，用電負(fù)荷大幅度增長。在深圳每年新建的110kV以上輸變電工程幾十項，2007年，深圳電網(wǎng)建設(shè)安排投資達(dá)到26.5 億元，計劃新增110kV 及以上變電容量多達(dá)701 萬kVA。因此從業(yè)主、設(shè)計、施工、監(jiān)理各個方面都應(yīng)該重視混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性問題，過早“衰老”的工程不僅會帶來安全隱患，還需要耗費(fèi)數(shù)額巨大的工程維修和重建費(fèi)用，造成不必要的浪費(fèi)，而將這些人力、物力用于新的建設(shè)和開發(fā)，會帶來更多的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。
參考文獻(xiàn)
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