由于电杆长期在露天环境里使用，受到风吹雨打、环境水（雨水、地下水、海水等）的浸蚀、大气中腐蚀性介质的侵蚀和碳化等原因及各种外力和内应力的作用，电杆产生钢圈锈蚀，杆身出现裂缝、孔洞、表面松酥露砂、混凝土剥落、钢筋锈蚀等老化病害现象，将会大大缩短电杆的使用寿命，严重影响输电线路安全运行。若更换杆塔或基础，不但施工难度大、工期长、费用高、效果差，而且要停电，社会影响面大。因此，采用先进、可靠、有效、合理的修补加固和防腐技术，对产生缺陷、病害的电杆及时修复，并在高盐碱地区、高含硫酸盐的地区及沿海盐卤腐蚀地区，对电杆进行前期防腐或使用整体防腐电杆，可大大地提高电杆的使用寿命，保证输电线路安全运行，具有巨大的社会经济效益。



本文从以下方面分析：

1、混凝土电杆、变电架构缺陷/病害的原因

1.1 产品设计原因

1.2 产品生产过程原因

1.3 电杆存储、施工安装过程原因

1.4 电杆运行环境的影响

2、混凝土电杆、变电架构缺陷/病害的修补、加固

2.1生产阶段缺陷的修复

2.2在役混凝土电杆（构架）缺陷和病害的修补、补强加固



混凝土电杆、变电架构缺陷/病害的原因

   环形混凝土电杆在生产和运行过程中造成裂缝、弯曲、麻面、露石、空鼓、孔洞、钢筋锈蚀、承载力降低等质量缺陷和病害的原因很多，而且有时多种因素相互影响，主要有：

1.1 产品设计原因

1.1.1预应力电杆张拉控制应力的取值偏大

    为使预应力混凝土电杆不产生微小裂纹和弯曲，应控制主筋张拉应力低于混凝土脱模强度的 0.4 倍，如果主筋张拉应力值过大，则脱模放张后，主筋施加在电杆稍部的预压应力过大，造成预应力混凝土电杆产生微裂纹或弯曲。

1.1.2螺旋筋的选用和布置不当

    电杆在生产单位生产存储过程中要进行吊运、组垛，运输、安装过程中同样要吊运、堆放，而且很难避免轻微碰撞的发生，因此在预应力混凝土电杆钢筋骨架外侧合理布置螺旋筋就显得尤为重要。根据相关生产企业的生产经验，使用直径 3.2mm 以上的螺旋筋比使用直径2.5mm 及以下螺旋筋在相同间距下 ( 除两端 1.5m 内密绕外，一般螺旋筋间距不大于 100mm) 电杆的抗纵裂能力提高 20%。



1.2 产品生产过程原因

1.2.1混凝土脱模强度偏低

    混凝土电杆脱模时混凝土抗压强度应不低于设计混凝土强度等级值的 60%，预应力混凝土电杆脱模时混凝土抗压强度应不低于设计混凝土强度等级值的 70%，如预应力混凝土电杆设计混凝土强度等级为 C50，则混凝土脱模抗压强度应达到或超过35MPa。预应力混凝土电杆脱模放张时，若混凝土脱模抗压强度过低，则电杆稍部容易压弯，稍部混凝土则因压应力过大而产生微裂纹，这种弯曲和微裂纹比较容易观察，一般可以在厂内检验时发现，但如果混凝土脱模抗压强度仅是稍低于设计强度的 70%，虽不会造成电杆弯曲，不过稍部混凝土仍会有轻微的微裂纹产生，一般肉眼难以观测，在今后存储、运输、安装过程中如果操作不当或发生碰撞，就会造成微裂纹不断扩大，进而影响电网运行安全。

1.2.2主筋下料长度相对误差偏大

    GB4623-2014《环形混凝土电杆》标准规定预应力钢筋调制下料后，其下料长度相对误差应不大于钢筋长度的 1.5/10000，否则将造成同一根电杆中间主筋放张后对混凝土产生的预压应力不均匀，最终导致电杆弯曲或产生轻微裂纹。

1.2.3主筋分部不均匀

1.2.3钢筋放张不均匀



1.3 电杆存储、施工安装过程原因

1.3.1电杆存储过程中堆放过高，或吊装过程中发生碰撞，极易在杆身上产生纵向裂纹。通过试验验证，预应力混凝土电杆稍径190mm、长度15m以下电杆如果组垛堆放层数达到6层，则底层电杆极易在存储过程中产生纵裂；而操作人员为了较少吊装作业一次吊装多根电杆很容易在电杆起吊过程中发生碰撞，从而在杆身上产生纵向裂纹。

1.3.2电杆卸车时措施不当，从车上自由滚下后与地面电杆发生碰撞，会立即产生宽度约为0.5~1mm的纵向裂纹，一般次日就会愈合，该类电杆在运行过程中裂纹会逐步扩大。



1.4 电杆运行环境的影响

1.4.1电杆运行过程中混凝土性能恶化造成电杆产生裂纹

    盐碱化地区地下水与土壤中盐类通过毛细作用侵入电杆混凝土中，当上升至地面以上一定高度时，混凝土会引发化学侵蚀和物理破坏；混凝土电杆顶部应用混凝土或砂浆封实，如果电杆顶部没有封实或封实不好，雨、雪水侵入使电杆空腔冲水或点下水侵入空腔，又无法及时排除的话，在寒冷的冬季经过反复冻融循环，则会造成电杆底部出现裂纹。

1.4.2电杆钢筋锈蚀引发电杆裂纹

    在沿海地区或土壤含盐量较高的地区，土壤、地下水中的盐类，通过毛细作用侵入电杆根部混凝土中，氯离子浓度增大到极限浓度后，主筋发生锈蚀，而锈蚀产生的膨胀作用使混凝土开裂。

1.4.3特殊原因的导致混凝土电杆损坏

    如：2008年和2012年2次特大冰雪灾害袭击我国部分地区，使得正在服役中的电杆受到不同程度的损坏，极大地威胁所地区电力系统的安全稳定运行。



混凝土电杆、变电架构缺陷/病害的修补、加固

2.1生产阶段缺陷的修复

    根据GB 4623-2014《环形混凝土电杆》的要求，对产生缺陷的电杆采用下列方法修复。

2.1.1表面裂缝的修复

    宽度小于0.05mm的微细裂缝采用表面涂层封闭法：用油漆刷将MA聚合物水泥涂料（由MA型水泥改性剂和水泥按体积比1∶1配制而成）或 EC型防护涂料(无溶剂改性环氧树脂基涂料) 涂敷于裂纹表面，防止水分与潮气侵入，起密闭保护作用。

    宽度大于0.05mm的裂缝采用凿槽修补法：沿缝凿槽(宽度×深度为10～12 mm×6～10 mm)，向槽内嵌入粘结性强、力学强度高并有较好韧性和耐老化性优良的修补材料(如A-1水泥制品修补膏或早强型MA聚合物水泥砂浆)，嵌实刮平。

2.1.2漏浆、局部损伤等缺陷的修复

    采用MA聚合物水泥砂浆或A-1型水泥制品修补膏修补：将缺陷部位清理干净后，用上述修补材料抹实找平。

2.1.3麻面、粘皮的修复

    对缺陷深度大于1mm的部位，用MA聚合物水泥砂浆修补找平，再在表面涂刷1~2道MA聚合物水泥涂料；深度小于1mm的缺陷，直接采用涂覆MA聚合物水泥涂料修复。



2.2在役混凝土电杆（构架）缺陷和病害的修补、补强加固

2.2.1裂缝的修补

    电杆裂缝宽度和深度与其内部钢筋生锈状态的关系, 大体如下表所示。

电杆裂缝宽度和深度与其内部钢筋生锈状态关系的观测结果表

（1）负压常温聚合物浸渍法。适用于宽度在0.5mm以下的细、浅而多的裂缝。在欲处理区清除浮灰后，用PE塑料薄膜密封，然后利用负压吸入聚合物单体S E M(苯乙烯-不饱和树脂-甲基丙烯酸甲酯)浸渍液，经一段时间后，单体全部充满裂纹，并在常温下凝胶硬化成聚合物固体，恢复了开裂电杆的整体性。




（2）宽度0.2~0.5mm的裂缝采用灌浆法：

    “SEM低粘度单体灌注法”，它不需要任何设备与动力，只要选择合适的塑料软带或薄膜与胶粘剂，将欲修补的裂缝封闭在内，只留上开口，逐渐注入预先配好的单体即可。

    SEM低粘度单体是以苯乙烯为主的二元或三元系统灌注液( 内含引发剂与促进剂)，在常温下经一定时间聚合成固态物，并与裂缝两侧紧紧粘结在一起，不仅对裂缝起了封闭作用，其裂缝两侧附近的混凝土或砂浆还由于单体的渗入而得到一定的增强。

    该工艺的效果除在试验室的模拟试体得到验证外, 还在苏州水泥制品厂电杆车间的协助下进行了电杆( 8 m长预应力电杆) 环向裂纹的修补试验。试验结果表明, 裂缝已被粘合而恢复了强度, 修补是有效的。

    此单体系统粘度低, 可灌性好, 价格较便宜。其不足之处是对混凝土潮湿面的粘结强度较差。因此，在潮湿状态下采用低粘度E G型混凝土裂缝灌注液。





（3）宽度0.5mm以上的裂缝采用凿槽修补法：剔除缝两侧疏松混凝土，清除干净后, 嵌入膏状的ET型建筑结构胶粘剂或早强型聚合物水泥砂浆材料。



2.2.2露石麻面的修复

    电杆由于运输不当或运行电杆由于受大气风化和侵蚀造成的露石现象。轻度的可用MA聚合物水泥净浆修复；严重的( 例如石子己凸出1mm左右) 则用MA聚合物水泥砂浆修复。

    应用实例：吉林省某新建设中的220kV变电所的混凝土杆，因采用不当的运输方法造成90%以上电杆出现露石麻面，少量并伴有细裂缝，局部用MA聚合物水泥砂浆修补后，全部涂刷2~3遍MA聚合物水泥净浆修复。



2.2.3合缝口漏浆、开裂的修复

    采用高强MA聚合物水泥砂浆修补。

    应用实例：山东省成武110kV变电所混凝土构架的修补。


2.2.4 保护层碳化、腐蚀，酥松、开裂、剥落，钢筋锈蚀（环筋无锈断，纵筋轻微锈蚀）

    病害部位采用MA聚合物水泥砂浆修补恢复杆身外形后，再整杆全部涂刷2~3遍MA聚合物水泥净浆防护修复。

    应用实例：天津石化公司热电厂110kV变电所混凝土构架的修补。



2.2.5电杆局部补强、加固

    病害部位采用聚合物水泥砂浆修补恢复杆体外形后，用BC型补强防腐涂料粘贴2~3层玻璃纤维网格布（环筋严重锈蚀或锈断，主筋锈蚀较轻）或用ET型建筑结构胶粘剂粘贴1层3~4mm薄钢板（混凝土破损严重，主筋严重锈蚀）补强、加固，最后全部涂刷2~3遍MA聚合物水泥净浆修复。

    应用实例：天津石化公司热电厂110kV变电所混凝土构架的局部补强加固。



2.2.6杆身整体补强、加固

    采用BC-2型补强防腐涂料杆身整体粘贴3层高强玻璃纤维网格布补强、加固，表面全部涂刷2遍MA聚合物水泥净浆保护。



2.2.7电杆接头部位钢圈锈蚀、混凝土开裂剥落的修补加固

     采用MA聚合物水泥砂浆修复损坏的电杆混凝土，然后用EJ型结构胶粘贴碳纤维布补强、加固。

     模拟加固试验：

    组装杆长为4.2m，接头两端的混凝土截面尺寸为：外径400mm、内径300mm、壁厚50mm；钢箍厚8mm，其接头长200mm。实测得到混凝土的抗压强度为22.8MPa。

     加固杆：用MA聚合物水泥砂浆将钢箍与混凝土杆身抹平；在混凝土电杆表面沿纵向粘贴碳纤维布，对其中1根电杆进行单层粘贴，另1根进行双层粘贴；在所有试件纵向碳纤维布的外表面粘贴环向碳纤维布并对其环箍，环箍的宽度为50mm，两环箍之间的净距为20cm。

    试验结果：对比电杆的极限荷载145.2kN.m，破坏形式：混凝土拉裂、接头钢圈局部受压屈服；单层粘贴CFRP电杆的极限荷载246.9kN.m，破坏形式：钢箍钢圈上下屈服，纵向CFRP拉断，分配梁处混凝土破坏；双层粘贴CFRP电杆的极限荷载312.6kN.m，破坏形式：钢箍钢圈上部屈服，纵向CFRP拉断，分配梁处混凝土破坏。



2.2.8盐碱地区受损电杆的防腐与修补

    位处盐碱地区的电杆由于地下水与土壤中的盐类通过渗透与毛细作用侵人混凝土内, 并上升到地面上的一定高度, 使混凝土受到强烈的物理与化学侵蚀作用。

    裂缝发生的部位一般在地面以上2m左右距离以内, 以纵裂为主, 网裂与横裂较少。混凝土表面发白、起皮、析霜, 裂缝中嵌有白色的盐类与流浆。敲打时混凝土声音发哑, 有疏松感, 并呈粉沫状脱落。混凝土碎块中有时可见砾石的周围被一层白色的盐类包裹。

A. 防腐措施

( 1 ) 用于有硫酸盐侵蚀地区的电杆，要使用C3 A低于6% 的普通硅酸盐水泥或硫酸盐水泥，或者高铝水泥。

( 2 ) 在腐蚀地区，电杆两端都要堵死，防止内腔充水，于地面上下500mm左右的根部要用环氧沥青涂层处理。

( 3 ) 加强对制杆过程中的质量管理。防止使用风化与活性集料恢复电杆的水养工序，以提高混凝土的密实性。也可以掺入合格的外加剂。

B.修补方法

( 1 ) 对两侧混凝土仍坚硬的裂缝可参照前述裂缝处理法进行修补。

( 2 ) 对已起壳的疏松混凝土可用聚合物水泥砂浆加筋进行修补、加固，即用MA型水泥改性剂拌制的水泥砂浆加入纤维网格布进行修复、补强。