鋼筋混凝土電桿的無損檢測方法與耐久性研究探討

袁雪蓮 皖江工學院

胡杰 馬鞍山中鑫工程質量檢測咨詢有限公司 安徽馬鞍山 243000

1.前言

電力是推動社會發展的動力，人類的一切活動都離不開電力，特別是經濟的發展需要電力，依賴于電力。我國國民經濟和社會發展第十一個五年規劃綱要中提出，在“十一五”期間，我國要大力發展電力，加強電網建設，建設西電東送三大輸電通道和跨區域輸變電工程，擴大西電東送規模，繼續推進西電東送、南北互濟、全國聯網。目前，我國跨區域輸電主要依靠500千伏交流和500千伏直流，正在研究建設1000千伏交流、正負800千伏直流輸電網絡。我省的輸電骨架主要有500千伏交流和500千伏直流以及220千伏和110千伏的交流輸電網絡。在過去的110～220千伏以及以下電壓的輸電線路上基本上都采用鋼筋混凝土桿支撐，現在不論哪種電壓等級的輸電桿塔都采用鋼制塔桿，但其基座都普遍采用鋼筋混凝土制作，同樣都存在鋼筋混凝土的老化與壽命問題[1]。

鋼筋混凝土電桿或鋼塔基座在服役過程中經受著多種破壞作用，除了人為造成的損害之外，主要受到下列自然作用：（1）荷載作用引起混凝土開裂破壞；（2）風沙沖蝕；（3）雨水溶蝕；（4）酸雨和鹽霧（如沿海地區）造成混凝土腐蝕和鋼筋銹蝕；（5）碳化引起混凝土中性化和鋼筋銹蝕；（6）地下水中各種鹽類的侵蝕；（7）凍融破壞[2]。所有這些作用都將影響鋼筋混凝土電桿和塔座的耐久性。

一般鋼筋混凝土的耐久性檢測，都是針對使用中或即將使用的鋼筋混凝土構件，以不能破壞其整體結構為根本，因此多會采用無損檢測的方式。無損檢測的種類很多，包括表面硬度力學法（回彈、貫入阻力、拔出等）、超聲法、共振法、輻射法、電磁法、紅外技術、沖擊回波法、綜合法等等，其中較為常用的是前面的三種方法[3]。

（1）回彈法：回彈法是通過使用瑞士E.Schmid于1948年發明的回彈儀測定混凝土表面硬度繼而推斷混凝土耐久性各指標的方法。其原理為：借助已獲得一些拉力的彈簧所連接的彈擊桿彈擊混凝土表面，其回彈的距離與原始距離之比即回彈值，得到回彈值后，查建立的回彈值與強度的關系表或利用公式計算出鋼筋混凝土的強度，繼而由此推算其耐久性相關數值。缺點是只能測試表層深度的混凝土[4]。

（2）超聲法：由于超聲脈沖波通過混凝土的速度與材料的彈性性質有關，通過測定超聲波的傳播時間和脈沖在混凝土中的衰減值，可以探測混凝土中的缺陷、裂縫、動彈模量及強度，其原理是超聲波通過破損以最短距離傳遞，混凝土越密實，傳播速度越快。目前這種方法在混凝土無損檢測中應用廣泛[5]。

2、國內外研究動態

目前，國內外對于鋼筋混凝土電桿的相關研究還鮮見報道。鋼筋混凝土電桿由于其分布范圍廣，所處自然條件變化大，荷載條件也具有一定的特殊性，故其各種破壞因素作用規律和物理力學性能演變規律有共性，也有一定的特殊性[6]。

對于各種單一病害破壞因素作用下混凝土耐久性問題，國內外開展的研究工作已經取得大量成果，一些有關作用機理、影響因素等科學問題在學術界已達成共識，一些預防措施、預測模型等在實際工程中得到很好的驗證和應用[7]。許多國家都制定了行業或者國家的耐久性試驗規范，用以評價混凝土在單一因素作用下的耐久性能，關于混凝土耐久性的論文、報告、著作更是不計其數。

然而，鋼筋混凝土結構并不是在單一因素下工作的，一般都承受兩種或兩種以上的因素共同作用。多種因素共同作用時，對混凝土的損傷作用并不是各單一因素作用的簡單疊加，各因素產生的交互作用使得桿塔鋼筋混凝土在服役期中的破壞過程極其復雜[8]，因此，研究在役鋼筋混凝土電桿破壞的綜合原因，建立ANSYS有限元分析模型，綜合分析荷載、溫度、碳化、鋼筋作用、腐蝕等因素共同作用時，鋼筋混凝土電桿的力學時變規律、變形預測、裂縫開展模擬等[9]，這樣的課題在國內尚不多見。

3、小結

目前無損檢測主要應用于素混凝土材料的強度研究，且多為對實驗式樣的研究。對于現實中建筑物正在使用或即將使用的鋼筋混凝土構件，涉及相對較少。由于現在大部分的建筑為鋼筋混凝土結構，且這些結構在經歷了較長時間的使用，或者在經歷了各種不同外界條件的交替作用之后，其內部或多或少會產生變化，具體表現為強度下降，耐久性能下降（如輕微變形、細小裂縫等）承載能力也隨之降低。要找出這些表現的根源，并由此提前預判這種破壞性的變化，或者在破壞初期及時采取相應的方法適當控制，以提高鋼筋混凝土的使用壽命及減少由此帶來的危險，就可以也只能采用無損檢測的方式[10]。這種方式，一是保證在檢測過后，所檢測鋼筋混凝土構件不被破壞，并延續良好性能；二是能采取妥善措施，同樣采用無損的方式維系當前的狀況，甚至有所改進。