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水泥桿凍裂膨脹物理過程分析(精華文章)

發布時間:2017-12-22 10:13:44   點擊次數:

201712月初,遼寧電網發現灌溉區的水泥桿普遍出現了縱向裂紋或者裂縫。電力公司和水泥桿生產廠家進行了專題研討會,經過認真的分析和討論,達成了共識,即在特定地區,冰凍膨脹是造成水泥桿大面積裂縫的直接原因,為了讓大家更加直觀的了解冰凍膨脹,保定水泥制品有限公司給大家做一個簡單的水泥桿凍裂膨脹物理過程分析。

遼寧地區冬灌后,地下水位的高低隨當地地質條件的不同而有差異,一般在地表以下 1.5~2m 左右,; 遼寧屬東北寒冷地區, 凍土層厚度為 0.8~ 0.9m電桿組立時其埋深根據水泥桿長度和地質條件的不同而不同, 通常12米電桿為1.9m10米電桿為1.7 m8米電桿為1.5m。從以上數據可以看出,當水泥桿組立在地下水位高的地段時,桿根已越過或接近地下水位。 預應力混凝土電桿在出廠時桿頂是用水泥砂漿封堵的而桿根不堵,也就是說,桿根下部的孔洞是敞開的,因此,水位高時桿根下部可能浸入水中,就是不浸入水中桿子內部空腔也充滿了潮汽,尤其是晚上,當外界氣溫低于 0較多時,水泥桿內潮汽就會凝結在桿的內壁而結冰,其過程和冬季房間里的玻璃外窗結冰相似。 若白天最高環境溫度也在 0以下,太陽一曬陽面桿壁溫度升高,桿內靠近陽面的冰因桿壁溫度的升高而溶化流入桿根,而陰面的冰就會保留,日復一日,桿內壁陰面的冰日積月累就會越積越厚,冰的膨脹力也越來越大,電桿內壁因冰凍膨脹產生的應力也越來越大,當應力超過桿壁能承受的極限后就開始開裂,如果上述過程仍在繼續,則裂紋繼續擴大而變成裂縫。

由此可見,冰凍膨脹是發生在水泥桿的內部空腔而不在外部, 其原因是地下水位高(桿內潮汽大)、氣候寒冷造成的。 那么,為什么用于110kV 的非預應力等徑電桿裂的就輕一點,這可能是桿徑粗、壁厚、箍筋密、整體強度相對較高的原因,它所能承受的冰凍膨脹應力要比預應力桿大得多,所以大多數為裂紋,且裂紋范圍也小一些。 而預應力電桿壁薄、箍筋少,它所能承受的冰凍膨脹應力要比等經桿小得多,所以出現了大面積的裂紋或裂縫。 至于8米預應力水泥桿為什么裂的程度要小一些, 這可能是埋深淺、桿內的潮汽相對要少,桿子的內腔小,結冰的面和厚度也相對要小, 冰所產生的膨脹力也要小,所以裂的程度和范圍也就小一些。 再則,8米水泥桿桿細壁薄,白天太陽照射后桿內溫度上升較快,其內部溫度要比桿粗壁厚的要高一些,也可能造成陰面的冰部分溶化,所以水泥桿的裂紋相對要小。 用這個道理來解釋 10米水泥桿距桿頂約2米的部位裂紋少的原因也能成立。 冰凍膨脹出現的裂紋也好、裂縫也好都是縱向的,所以與電桿主筋的大小和多少沒有直接關系,關鍵取決于水泥桿的箍筋和壁厚。

冰凍膨脹是一物理現象,但要造成水泥桿裂紋得具備特定的條件, 一是地下水位高,二是環境溫度寒冷。保定水泥制品有限公司建議采用混凝土砂漿封堵水泥桿根部的應急辦法可以有效的預防冰凍膨脹,建議在施工時采納。

保定水泥制品有限公司  20171222


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