供应混凝土电杆
张建廷
摘 要：文章通过对大庆地区输电线路混凝土电杆杆内积水及冻裂原因的分析，提出了解决高寒地区输电线路混凝土电杆冻裂的措施。希望能为今后此类工作提供一定的参考借鉴。
关键词：混凝土电杆；积水；冻胀
中图分类号：TM726 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2017）19-0077-02
1 概述
在北方寒冷地区的冬季，特别是大庆地区地势低洼、含水量较高，环形截面混凝土电杆地面以上1-2米部分往往因杆内积水结冰结霜而冻裂。每年都有一些电杆因裂纹酥松严重，需要修复或更换，这也给输配电线路安全运行带来了严重隐患，同时也造成了线路维护费用和运行成本的增加，也加大了维护工作的难度。
混凝土电杆冻裂初期，杆壁出现很多细的纵、横向裂纹，并有渗水的痕迹，以后裂纹逐步扩大，裂缝处流出白色沉积物。再进一步，混凝土开始酥松裂碎，用锤子轻轻敲打，即可大块大块的脱落，钢筋也明显的出现腐蚀。如果发现电杆冻裂现象时，即在电杆地面部分凿洞，有放水孔的可以疏通一下，即可发现有清水流出，并有一定的压力。通过大量的实际调查发现，很多电杆打开放水孔后并没有水流出，而且大部分冻裂是由电杆内积水的水蒸气凝结而造成的，开孔可以放出一些水蒸气，减少水蒸气在杆内的停留量，以平衡杆内外的温差从而减少水蒸气的形成。
2 杆内积水的主要原因
杆内积水的主要原因有两种：其一是电杆上部漏进的雨水，习惯性称为“天上水”；其二是由于电杆底部渗进去的地下水。“天上水”是通过杆顶未封或者是由于封堵不严的缝隙进入的，也可能是由于钢圈附近的混凝土因焊接、受热不均匀而产生缝隙，雨水由电杆接头处渗入。地下水是通过杆根渗入的。首先电杆杆根无论有无底盘，均达不到密封的程度，地下水可由根部直接渗入杆内；其次由于电杆在制作、运输和施工过程中的不规范行为，造成的电杆原始裂纹，电杆一般埋深约2.2-3.0米，而大庆大部分地区在此深度已出现地下水，电杆与地下水位形成“联通器”，对于粗颗粒的碎石及砂类土壤，电杆内水位与地下水位相当或略高于地下水位，在土壤渗透系数较小的粘土地带，如果电杆埋入地下水承压层，压力水进入杆内就会形成高水柱。而且大庆地区的地下水含盐碱成分很高，对混凝土电杆的侵蚀尤为严重。
由于北方地区的冬季温差比较大的，昼夜温差在二十多度，而地下2-3m处的温度与地面温度也相差在二十多度左右。地面2米以下的温度在零上六七度左右，这时在混凝土电杆内部就形成很大的温差，地下水就会产生水蒸气，而水蒸气会沿混凝土电杆的中空内部向上扩散，当到达距地面以上0.1-1.0m左右处，就开始结成冰霜。在中午气温较高的时候，朝向太阳侧的电杆部分温度开始上升，杆内的冰霜就开始融化侵蚀到电杆内壁内部，当气温下降时又开始结冰冻胀。如此反反復复，使电杆的裂纹一步步的加重，形成恶性循环。通过一些实际调查来看，朝向太阳侧电杆裂纹要比背向太阳侧的电杆裂纹严重。所以电杆冻胀裂纹，一般情况下不是由杆内积水超过地面造成的，而造成冻胀直接的原因是由于杆内水蒸气凝结造成的。随着气温的降低地下水位也随之下降，通过开孔可使杆内温度与杆外界温度平衡，以减少产生水蒸气的几率，冻胀情况就会减少。普通硅酸盐水泥的主要成分是硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙和铁铝四钙，它们与水作用，在硬化过程中会析出氢氧化钙、含水硅酸二钙、含水铝酸钙等，其中氢氧化钙在淡水中会缓慢溶解，每升淡水中可溶解1.7g。如果是长年累月的溶解，会逐渐形成微孔，若混凝土不够密实，水份透进细孔或由裂纹进入内部，冲去大量的氢氧化钙，造成孔隙逐渐增大，直至被完全破坏。
3 杆内积水产生的后果
杆内积水对混凝土电杆主要有两方面的危害：一是造成地面以上部分杆体冻裂酥松；二是引起电杆钢筋混凝土腐蚀。水在结冰时候，体积会增大8-10%，但在地面以下电杆一般不会冻裂。因为结冰时，电杆外面土壤首先冻实，使土壤体积增大，压缩电杆。而且冻土强度较大，在杆内积水结冰时内外压力基本抵消。但如果地表为砂土时，含水量少冻得不实，会因外部压力小，不足以抵消电杆内部的膨胀压力而导致电杆冻裂。当电杆内积水超过地面高度时，冰的膨胀力无外力抵消，而混凝土的受拉强度较差，所以很容易造成杆体被冻裂。
混凝土电杆出现裂纹后，水就会侵入，溶解电杆内壁内部的氢氧化钙，混凝土即开始腐蚀膨胀，降低了混凝土的机械强度。同时钢筋因此而生锈，体积增大，钢筋本体截面积减少。由于钢筋体积增大，又造成混凝土体积胀裂，形成恶性循环，如此反复作用会不断降低电杆强度。混凝土电杆出现裂纹多数情况是在杆距离地面以上0.1-1.0m处，而此处恰恰是电杆承受抗弯力矩和不平衡张力的最重要部分，一旦遇到恶劣天气就极容易造成倒杆事故，危及线路的安全运行。
4 混凝土电杆的防冻裂措施
（1）改进电杆的结构。在电杆预制过程中将电杆上端
100mm区段及杆根地下部分均预制成实心电杆，或者施工过程中用砂浆浇灌严实，将钢圈部分防腐后用泥浆抹平将其封堵严实防止雨水渗入。在混凝土电杆制作过程中，适当增加电杆下段地面以下部分的横向钢筋的密度，通过增加强度来防止电杆纵向裂纹的产生，或增加电杆的壁厚，使电杆的机械强度进一步得到加强，以延长其使用年限。
（2）将电杆距地面以上0.1-0.2m处的积水孔打开放水，没有孔的可打一个直径在16-20mm的小孔，每年在封冻之前检查杆内积水水位，将低洼地带的电杆内积水抽出。
（3）在施工中严格控制起吊点的数量和位置，防止立杆过程中出现裂纹，同时要封堵好杆头和杆根。杆壁如有破碎处要及时修补，同时将电杆地下部分涂刷沥青。
（4）排除杆塔基础周围附近的地表水，风干土壤，使土壤含水量低于起始冻胀含水量。在施工开始即应注意防止地表水和雨水大量和长期的侵入地基，要在低洼地带的杆塔基础周围加高加固基础，或换防冻土等方法减少冻胀的产生。以冻结力小的粗砂、中砂等非冻胀性材料，替换冻胀性土壤，在电杆基础侧面回填非冻胀材料，个别地区含水较高的地方基础底部也需要进行换土处理。
（5）保温。用煤渣、石蜡渣、泥炭等材料做保温层，以减少冻结深度和冻胀量，此法可做为防寒冻的辅助措施。
（6）预防混凝土电杆腐蚀的方法是在普通水泥中掺入活性氧化硅、活性氧化铝等物质，这些物质与混凝土硬化过程中析出的氢氧化钙反应，生成硅酸钙，因硅酸钙不溶解于水，可从本质上消除混凝土电杆的腐蚀。
5 混凝土电杆发生冻胀后的补救方法
对于已经发现有腐蚀裂纹现象的电杆或基础，会造成钢筋混凝土结构的整体性强度减弱。若钢筋失去保护层，与空气接触发生氧化反应，加速腐蚀过程。因此混凝土电杆出现裂纹后应及时采取措施阻止或延缓其发展速度。补救措施可以采用沥青油膏防腐处理。将冷底油、防水油膏加热后分别涂刷在电杆裂纹处，应进行三层涂刷处理，即先涂冷底油后涂油膏，外面再涂一层冷底油，各层不宜过厚。裂缝在1mm以上的可采用膨胀水泥进行喷水泥浆法修补，其硬化后缝隙结合更紧密，修补后再涂一层沥青油，使其与空气隔绝。
对于电杆裂缝严重并已酥松，但距地面不高时，可采用混凝土套的措施补修。其方法是先将电杆的表面打麻、洗净，然后装好钢圈制成的套筒，再在电杆与套筒之间浇注混凝土，经养护拆下钢圈模，并继续养护一段时间。混凝土套的深度一般应在冻土层以下，为防止土壤冻结时电杆上拔，还应留出放水孔，护套的厚度和高度应视电杆受力和裂缝情况而定，套筒距离地面较高时应考虑装上脚钉，以便日后维护检修上下电杆使用。在处理电杆裂纹前，首先要做好防止电杆倾倒的安全措施后，再进行电杆的杆根开挖和表面打麻点工作，当加固完全达到要求时强度、填埋完杆基土方并夯实后，再拆除临时拉线等加固措施。对修复后的电杆，在日后运行中要多观察电杆外表的变化情况，是否再有裂纹产生，对于那些裂纹疏松比较严重、修复后达不到要求的电杆，应更换新型防冻涨电杆。
6 结束语
由于混凝土电杆造价低和便于施工等因素，目前线路施工中使用混凝土电杆仍然占有最大的比例。保证混凝土电杆的本体安全关系线路的安全运行，我们应在设计过程中和后期维护工作中采取有效措施，防止混凝土电杆因出现冻胀而威胁线路安全运行。
