混凝土電桿預(yù)期壽命的預(yù)測(cè)與控制措施

  在混凝土電桿的招標(biāo)文件中，要求提供混凝土電桿壽命的測(cè)試方法和計(jì)算公式，并提供電桿預(yù)期壽命的有關(guān)保證技術(shù)措施。

  影響水泥電桿壽命的兩個(gè)重要指標(biāo)是混凝土強(qiáng)度和耐久性，而混凝土強(qiáng)度在GB/T50081-2002《普通混凝土力學(xué)性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》中有詳細(xì)試驗(yàn)方法的計(jì)算公式，為顯性控制；而對(duì)于混凝土耐久性，在相關(guān)規(guī)范中均無(wú)衡量指標(biāo)。

  影響混凝土耐久性的因素有原材料（砂石、水泥、摻合料、外加劑、水）、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、加工工藝、施工質(zhì)量、養(yǎng)護(hù)制度和后期防腐等。電桿預(yù)期壽命的測(cè)試（分出廠產(chǎn)品和在用產(chǎn)品）可以通過(guò)混凝土強(qiáng)度檢驗(yàn)，鋼筋保護(hù)層厚度掃描、局部碳化深度檢驗(yàn)、外觀檢驗(yàn)進(jìn)行評(píng)定。但混凝土構(gòu)件預(yù)期壽命的數(shù)學(xué)模型計(jì)算比較繁瑣，目前國(guó)內(nèi)可見(jiàn)的計(jì)算模型表達(dá)式多達(dá)16個(gè)（見(jiàn)參考資料《混凝土結(jié)構(gòu)耐久性概論》），根據(jù)Mehta教授在第二屆混凝土耐久性國(guó)際學(xué)術(shù)會(huì)議上提出的：“當(dāng)今世界，混凝土結(jié)構(gòu)的破壞原因按重要性排列為：混凝土中的鋼筋銹蝕、寒冷氣候下的凍害、侵蝕環(huán)境的物理化學(xué)作用”，我們把混凝土的碳化深度作為電桿預(yù)期壽命預(yù)測(cè)主要因素。

  在GB/T50476-2008《混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)規(guī)范》中，把構(gòu)件所處的環(huán)境規(guī)定了5個(gè)類別，并把5個(gè)類別分為16個(gè)環(huán)境作用等級(jí)（附表3.2.1、表3.2.2），其中I類為一般環(huán)境，它的腐蝕機(jī)理為保護(hù)層混凝土碳化引起的鋼筋銹蝕，使用年限不低于50年（附表3.3.1）；滿足最惡劣環(huán)境類別時(shí)（V-E、III-F）耐久性要求的混凝土最低強(qiáng)度等級(jí)為C50Mpa（附表3.4.4條），實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)大于C50Mpa； GB/T4623-2006《環(huán)形混凝土電桿》第6.4條規(guī)定電桿縱向受力鋼筋凈保護(hù)層厚度不得小于15mm，實(shí)際設(shè)計(jì)為17.5mm；

  下面以混凝土電桿設(shè)計(jì)壽命60年，選用礦渣水泥或普通硅酸鹽水泥，混凝土強(qiáng)度等級(jí)C50和C60兩種，水灰比分別為0.35和0.32，保護(hù)層厚度15mm做為條件進(jìn)行壽命預(yù)測(cè)（碳化深度≤0.7倍保護(hù)層厚度即10.5mm）。通過(guò)對(duì)混凝土的碳化深度作為測(cè)試方法，對(duì)設(shè)計(jì)條件下電桿進(jìn)行壽命預(yù)測(cè)。

  3、提高混凝土電桿耐久性的具體措施

  影響混凝土電桿使用壽命的主要因素有化學(xué)作用和物理作用兩大方面，其中化學(xué)作用包括混凝土碳化、鋼筋銹蝕、堿-集料反應(yīng)、混凝土腐蝕等；物理作用包括混凝土抗凍融破壞。實(shí)踐證明，混凝土碳化是影響混凝土電桿使用壽命的重要因素之一，因此在產(chǎn)品加工過(guò)程中，針對(duì)預(yù)防混凝土碳化應(yīng)采取以下措施：

  3.1原材料：采用碳化速度較慢的普通硅酸鹽水泥，水泥的強(qiáng)度等級(jí)不低于42.5MPa，比表面積大于300㎡/kg；集料采用天然砂和碎石，并嚴(yán)格控制集料的含泥量。對(duì)有抗?jié)B、抗凍技術(shù)要求的混凝土控制水膠比和符合礦物摻合料的摻量。

  3.2水灰（膠）比：應(yīng)采用聚羧酸高效減水劑，在保證混凝土強(qiáng)度和施工條件的情況下，盡量選用較低的水膠比，并減少單方混凝土的水用量和膠凝材料用量，降低混凝土的孔隙率，提高密實(shí)度。 （JGJ55-2011普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程條文說(shuō)明2.1.13條說(shuō)明本規(guī)程將水膠比取代水灰比）。

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  3.3坍落度：嚴(yán)格控制水用量，保證混凝土坍落度控制在40mm±10mm范圍內(nèi)。措施是實(shí)現(xiàn)智能控制。

  3.4保護(hù)層：在電桿設(shè)計(jì)時(shí)，適當(dāng)增大鋼筋保護(hù)層厚度；生產(chǎn)時(shí)，采取保護(hù)層厚度控制措施。

  3.5離心成型：在電桿離心成型過(guò)程中嚴(yán)格執(zhí)行三步驟：初步成型、中間過(guò)渡和密實(shí)，并嚴(yán)格控制離心速度和時(shí)間（高速離心時(shí)間不小于12min），保證混凝土的密實(shí)度。

  3.6蒸汽養(yǎng)護(hù)：使用智能型節(jié)能養(yǎng)護(hù)窯對(duì)電桿進(jìn)行蒸汽養(yǎng)護(hù)，制定合理的蒸汽養(yǎng)護(hù)制度，并從靜停、升溫、恒溫和降溫四個(gè)階段進(jìn)行控制，其中靜停時(shí)間不小于2h，升溫速度不大于25℃/h,恒溫溫度不超過(guò)80℃，養(yǎng)護(hù)時(shí)間不低5小時(shí)，降溫速度不大于20℃/h。

  3.7電桿的外觀質(zhì)量，減少蜂窩、麻面、露筋和合縫漏漿的影響。

  參考資料：

  [1] GB/T4623-2006    環(huán)形混凝土電桿

  [2] JGJ/T281-2012高強(qiáng)混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)程.

  第7.7.5條：當(dāng)高強(qiáng)混凝土構(gòu)件或制品進(jìn)行蒸汽養(yǎng)護(hù)時(shí)，應(yīng)包括靜停、升溫、恒溫和降溫四個(gè)階段。靜停時(shí)間不宜小于2h，升溫速度不宜大于25℃/h。構(gòu)件或制品出池或撤除養(yǎng)護(hù)措施時(shí)的表面與外界溫差不宜大于20℃。

  [3] GB50476-2008混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)規(guī)范.

  [4] 混凝土結(jié)構(gòu)耐久性概論_張譽(yù).pdf <1-4%20混凝土結(jié)構(gòu)耐久性概論_張譽(yù).pdf>

  [5] 混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)_劉秉京.

  [6] 混凝土結(jié)構(gòu)耐久性與壽命預(yù)測(cè)-牛荻濤.