摘 要：本文針對(duì)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(lái)安全隱患的現(xiàn)象，對(duì)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(duì)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(gè)110kV 變電站的110kV 設(shè)備（母線(xiàn)刀閘）支架平臺(tái)混凝土剝落，鋼筋（箍筋和縱筋）外露比較嚴(yán)重；3 個(gè)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(jì)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(lái)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(huì)造成很大的經(jīng)濟(jì)損失，嚴(yán)重的還會(huì)造成人員傷亡。深圳是一個(gè)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(duì)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(duì)砌體結(jié)構(gòu)）和造價(jià)低（相對(duì)于鋼結(jié)構(gòu)）的優(yōu)勢(shì)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(chǎng)等工業(yè)廠(chǎng)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(lái)新建的220kV 變電站的構(gòu)、支架、掛線(xiàn)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(zhǎng)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(jì)人員進(jìn)行了耐久性設(shè)計(jì)，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(gè)混凝土結(jié)構(gòu)能夠在設(shè)計(jì)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(shí)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(jì)使用年限破壞，低于設(shè)計(jì)壽命的事例時(shí)有發(fā)生。在我國(guó)，有一些機(jī)場(chǎng)，原來(lái)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(zhǎng)的裂縫，給飛行安全帶來(lái)隱患，而一些公路、橋梁工程，類(lèi)似的混凝土結(jié)構(gòu)“早衰”現(xiàn)象也屢見(jiàn)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(guò)原材料的選擇和按照一定的科學(xué)的配比，經(jīng)過(guò)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(lái)，裝入運(yùn)輸車(chē)，運(yùn)送至施工現(xiàn)場(chǎng)。由于商品混凝土的轉(zhuǎn)運(yùn)，時(shí)間的延長(zhǎng)，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(guò)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(guò)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(jiàn)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(shí)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?；炷潦且环N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(mǎn)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(huì)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(guò)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(huì)因毛細(xì)管引力作用在混凝土中引起收縮。
此時(shí)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(kāi)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(shí)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(jì)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(shí)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(jì)角度，建筑業(yè)內(nèi)專(zhuān)家早就對(duì)混凝土工程壽命問(wèn)題給予了足夠的重視。在對(duì)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》進(jìn)行修訂過(guò)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(jì)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(lèi)別和設(shè)計(jì)使用年限進(jìn)行設(shè)計(jì)，并給出了不同環(huán)境中，各種設(shè)計(jì)使用年限的混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性要求。設(shè)計(jì)人員應(yīng)嚴(yán)格按照規(guī)范的要求進(jìn)行設(shè)計(jì)，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(tái)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(jì)使用年限為50 年的二、a 環(huán)境類(lèi)別下，最低混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C 2 5 。
在拌制混凝土過(guò)程中，可以根據(jù)工程設(shè)計(jì)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(duì)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(guān)察，當(dāng)發(fā)現(xiàn)混凝土有不密實(shí)的現(xiàn)象時(shí)，應(yīng)立即采取措施。水平結(jié)構(gòu)的混凝土表面，應(yīng)適時(shí)用木抹子抹平搓毛兩遍以上，必要時(shí)，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(gè)有力措施。因?yàn)樽匀画h(huán)境對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)的物理、化學(xué)侵蝕是從表面開(kāi)始的，因此結(jié)構(gòu)表面施工質(zhì)量的優(yōu)劣將影響整個(gè)構(gòu)件的耐久性。在施工前期準(zhǔn)備以及施工過(guò)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(jià)格越低越好，在招標(biāo)過(guò)程中會(huì)盡量地壓低造價(jià)，而施工單位間競(jìng)爭(zhēng)激烈，即使保持低利潤(rùn)也希望中標(biāo)，也將投標(biāo)價(jià)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(huì)重視工程的長(zhǎng)期壽命，采取措施提高建筑工程壽命。
5 ．結(jié)語(yǔ)
近年來(lái)，隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，用電負(fù)荷大幅度增長(zhǎng)。在深圳每年新建的110kV以上輸變電工程幾十項(xiàng)，2007年，深圳電網(wǎng)建設(shè)安排投資達(dá)到26.5 億元，計(jì)劃新增110kV 及以上變電容量多達(dá)701 萬(wàn)kVA。因此從業(yè)主、設(shè)計(jì)、施工、監(jiān)理各個(gè)方面都應(yīng)該重視混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性問(wèn)題，過(guò)早“衰老”的工程不僅會(huì)帶來(lái)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(kāi)發(fā)，會(huì)帶來(lái)更多的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
參考文獻(xiàn)
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