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分析电线杆老化的因素有哪些
更新时间::2019-06-21 17:59:45

山东电线杆厂家为大家分析关于电线杆老化的因素有哪些?

1 现象:钢筋混凝土电杆(以下简称电杆)普遍应用于0.4-220KV电压等级的送电线路和变电站室外架构中,由于长期暴露在露天环境里,受到风吹雨打和环境水(雨水、泉水、地下水、海水等)的浸蚀及各种外力和内应力的作用,多会出现杆体的横向、纵向与网状裂缝及内部的钢筋浸蚀,电杆表面光滑的浆桶层脱落,露出砂浆及石子,同时杆体还会“出汗、冒碱”。以上的老化病害现象都将会大大缩短电杆的使用寿命,从而影响到电力系统的安全运行。 为找出经济可行的对策,以延缓电杆老化,还要从电杆的构成着手分析。

2 电杆的构成:电杆是一种由钢筋、水泥、砂石骨料、毛细孔和水等组成的多相体,其物理、化学和力学特性主要是由水泥决定的。普通硅酸盐水泥的主要矿物成分有五种:硅酸三钙37%-60%、硅酸二钙15%-37%、铝酸三钙7%-15%、铁铝酸四钙10%-18%、石膏2%-5%(适当延缓水泥凝结时间)。 在电杆生产过程中,硅酸盐水泥经水化作用后,生成新的化合物,氢氧化钙、水化硅酸钙、水化铝酸钙、水化铁酸钙、水化硫铝酸钙等,混凝土的pH值呈碱性。

3 电杆的老化机理

3.1 碳化作用对电杆裂缝和杆内钢筋锈蚀的影响

碳化是指当水泥在空气中凝结硬化时,混凝土表层的氢氧化钙与空气中的二氧化碳作用生成碳酸钙薄壳。碳化一般并不降低电杆的强度,但却使混凝土失去了对钢筋的碱性保护作用,因而导致混凝土内部钢筋表面的钝化膜破坏。随着氧气和水分的不断侵入,钢筋便产生了电化学腐蚀,钢筋锈蚀后产生的锈蚀物体积为钢筋的2倍左右,使混凝土保护层受到逐渐增大的膨胀作用,当膨胀力大于混凝土抗拉强度时,混凝土保护层便顺筋开裂,使钢筋直接与大气接触,混凝土裂缝区的钢筋比碳化区的钢筋锈蚀更加严重,碳化作用和电化学腐蚀急剧加快,导致电杆结构的崩落破坏。

3.2 混凝土的抗渗性、抗冻性、抗侵蚀性对电杆耐久性的影响

3.2.1 抗渗性 当水分通过电杆内部孔隙形成的连涌渗水孔道进入杆体后,由于冰冻及环境水中浸蚀性介质的作用,混凝土易受冻融和浸蚀的破坏,这些孔道除产生于施工振捣不密实及裂缝外,主要来源于水泥浆中多余水分蒸发而留下的气孔,以及水泥浆的保水性能不好时,水分淅出的地方形成的毛细管孔隙,这都成为混凝土内部的透水通道及石子等骨料下的水隙。渗水孔道的多少,主要与水灰比的大小有关。水灰比小时抗渗性高,反之则抗渗性低。当水灰比大于0.6时,渗透系数剧增,抗渗性显著下降。

3.2.2 抗冻性 冻融破坏主要由混凝土材料毛细管孔隙内的水结冰引起。水结冰时体积增大约9%,当材料毛细孔隙中充满水受冻时,水首先在材料表层毛细管颈的部位结成冰,形成冰塞将孔隙水严密封堵起来,若温度继续下降,冰体逐渐增大在管内形成巨大的静水压力,可使毛细管壁受到相应的拉应力,当拉应力超过混凝土的抗拉强度时,毛细管壁将发生局部开裂。外部表现为杆体产生细小裂缝,原来光滑的表层产生疤痕甚至大面积脱落,露出砂石骨料。冻融循环次数越多,混凝土材料破坏越严重,这种现象在我国北方很明显。

  3.2.3 抗浸蚀性 电杆受到环境水的物理和化学作用时,混凝土的氢氧化钙、水化铝酸钙、水化铁酸钙、水化硫铝酸钙等成份结构被逐步破坏,强度降低,称为环境水浸蚀。其中氢氧化钙能够一定程度地溶解于水(特别是软水);而氢氧化钙、水化铝酸钙等碱性物质,与环境水中的酸类和某此盐类反应,生成新的化合物,或易溶于水,或为松软无胶结力的物质,或者能结晶膨胀,形成有害的内应力而破坏混凝土结构,从而影响到混凝土的耐久性,主要的浸蚀类型有以下几种:

①溶出性浸蚀(软水浸蚀)。溶出性浸蚀的强弱与水质的硬度有关。当环境水冲刷和浸蚀电杆时,氢氧化钙不断被溶解,特别是杆体不够密实或有缝隙时,在压力水作用下,水渗入混凝土内部,将氢氧化钙溶解并渗滤出来。这一过程的连续进行,将使水化硅酸钙和水化铝酸钙进一步分解,导致杆体强度下降和毁坏。

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②碳酸性浸蚀。环境水中含有的游离碳酸(CO2)与电杆中的氢氧化钙起化学反应,生成碳酸钙,而碳酸钙又与碳酸起反应,生成易溶于水的碳酸氢钙,反应连续进行将导致杆体强度下降和毁坏。其反应式如下: Ca(OH)2+CO2=CaCO3+H2O

(1) CaCO3+CO2+H2O=Ca(HCO3)2

(2) ③一般酸性浸蚀。某些地下水或工业废水中的盐酸、硫酸等游离酸类与电杆中的氢氧化钙起作用,生成相应的钙盐,反应式如下: Ca(OH)2+2HCI=CaCI2+2H2O

(3) Ca(OH)2+H2SO4=CaSO4·2H2O(石膏)

(4) 其中氯化钙易溶于水,石膏则在泥石孔隙内结晶,体积膨胀,使混凝土破坏。环境水的pH值越小,则浸蚀性越严重。 ④硫酸盐浸蚀。海水、地下水及盐沼水等矿物水中的硫酸盐类与电杆中的氢氧化钙起作用,生成石膏。石膏在混凝土孔隙中结晶时体积膨胀,使混凝土破坏;更严重的是,石膏与混凝土中的水化铝酸钙起作用,生成含有大量结晶水的水化硫铝酸钙,其体积增大为原有水化铝酸钙体积的2.5倍左右,能对混凝土起巨大的破坏作用。水化硫铝酸钙呈针状结晶,故常称为“水泥杆菌”,也就是我们常说的“冒碱”。 3CaO·Al2O3·6H2O+3(CaSO3·2H2O)+19H2O=3CaO·Al2O3·3CaSO4·31H2O

(5) ⑤镁盐侵蚀。海水、地下水及其它矿物水中的镁盐与杆体中的氢氧化钙作用,其产物如氯化钙易溶于水、氢氧化镁松软无胶结力、石膏则进而产生上面所述的硫酸盐浸蚀。

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