混凝土电杆预期寿命的预测与控制措施

  在混凝土电杆的招标文件中，要求提供混凝土电杆寿命的测试方法和计算公式，并提供电杆预期寿命的有关保证技术措施。

  影响水泥电杆寿命的两个重要指标是混凝土强度和耐久性，而混凝土强度在GB/T50081-2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》中有详细试验方法的计算公式，为显性控制；而对于混凝土耐久性，在相关规范中均无衡量指标。

  影响混凝土耐久性的因素有原材料（砂石、水泥、掺合料、外加剂、水）、结构设计、加工工艺、施工质量、养护制度和后期防腐等。电杆预期寿命的测试（分出厂产品和在用产品）可以通过混凝土强度检验，钢筋保护层厚度扫描、局部碳化深度检验、外观检验进行评定。但混凝土构件预期寿命的数学模型计算比较繁琐，目前国内可见的计算模型表达式多达16个（见参考资料《混凝土结构耐久性概论》），根据Mehta教授在第二届混凝土耐久性国际学术会议上提出的：“当今世界，混凝土结构的破坏原因按重要性排列为：混凝土中的钢筋锈蚀、寒冷气候下的冻害、侵蚀环境的物理化学作用”，我们把混凝土的碳化深度作为电杆预期寿命预测主要因素。

  在GB/T50476-2008《混凝土结构耐久性设计规范》中，把构件所处的环境规定了5个类别，并把5个类别分为16个环境作用等级（附表3.2.1、表3.2.2），其中I类为一般环境，它的腐蚀机理为保护层混凝土碳化引起的钢筋锈蚀，使用年限不低于50年（附表3.3.1）；满足最恶劣环境类别时（V-E、III-F）耐久性要求的混凝土最低强度等级为C50Mpa（附表3.4.4条），实际设计时大于C50Mpa； GB/T4623-2006《环形混凝土电杆》第6.4条规定电杆纵向受力钢筋净保护层厚度不得小于15mm，实际设计为17.5mm；

  下面以混凝土电杆设计寿命60年，选用矿渣水泥或普通硅酸盐水泥，混凝土强度等级C50和C60两种，水灰比分别为0.35和0.32，保护层厚度15mm做为条件进行寿命预测（碳化深度≤0.7倍保护层厚度即10.5mm）。通过对混凝土的碳化深度作为测试方法，对设计条件下电杆进行寿命预测。

  3、提高混凝土电杆耐久性的具体措施

  影响混凝土电杆使用寿命的主要因素有化学作用和物理作用两大方面，其中化学作用包括混凝土碳化、钢筋锈蚀、碱-集料反应、混凝土腐蚀等；物理作用包括混凝土抗冻融破坏。实践证明，混凝土碳化是影响混凝土电杆使用寿命的重要因素之一，因此在产品加工过程中，针对预防混凝土碳化应采取以下措施：

  3.1原材料：采用碳化速度较慢的普通硅酸盐水泥，水泥的强度等级不低于42.5MPa，比表面积大于300㎡/kg；集料采用天然砂和碎石，并严格控制集料的含泥量。对有抗渗、抗冻技术要求的混凝土控制水胶比和符合矿物掺合料的掺量。

  3.2水灰（胶）比：应采用聚羧酸高效减水剂，在保证混凝土强度和施工条件的情况下，尽量选用较低的水胶比，并减少单方混凝土的水用量和胶凝材料用量，降低混凝土的孔隙率，提高密实度。 （JGJ55-2011普通混凝土配合比设计规程条文说明2.1.13条说明本规程将水胶比取代水灰比）。

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  3.3坍落度：严格控制水用量，保证混凝土坍落度控制在40mm±10mm范围内。措施是实现智能控制。

  3.4保护层：在电杆设计时，适当增大钢筋保护层厚度；生产时，采取保护层厚度控制措施。

  3.5离心成型：在电杆离心成型过程中严格执行三步骤：初步成型、中间过渡和密实，并严格控制离心速度和时间（高速离心时间不小于12min），保证混凝土的密实度。

  3.6蒸汽养护：使用智能型节能养护窑对电杆进行蒸汽养护，制定合理的蒸汽养护制度，并从静停、升温、恒温和降温四个阶段进行控制，其中静停时间不小于2h，升温速度不大于25℃/h,恒温温度不超过80℃，养护时间不低5小时，降温速度不大于20℃/h。

  3.7电杆的外观质量，减少蜂窝、麻面、露筋和合缝漏浆的影响。

  参考资料：

  [1] GB/T4623-2006    环形混凝土电杆

  [2] JGJ/T281-2012高强混凝土应用技术规程.

  第7.7.5条：当高强混凝土构件或制品进行蒸汽养护时，应包括静停、升温、恒温和降温四个阶段。静停时间不宜小于2h，升温速度不宜大于25℃/h。构件或制品出池或撤除养护措施时的表面与外界温差不宜大于20℃。

  [3] GB50476-2008混凝土结构耐久性设计规范.

  [4] 混凝土结构耐久性概论_张誉.pdf <1-4%20混凝土结构耐久性概论_张誉.pdf>

  [5] 混凝土结构耐久性设计_刘秉京.

  [6] 混凝土结构耐久性与寿命预测-牛荻涛.