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水泥杆冻裂膨胀物理过程分析(精华文章)

发布时间:2017-12-22 10:13:44   点击次数:

201712月初,辽宁电网发现灌溉区的水泥杆普遍出现了纵向裂纹或者裂缝。电力公司和水泥杆生产厂家进行了专题研讨会,经过认真的分析和讨论,达成了共识,即在特定地区,冰冻膨胀是造成水泥杆大面积裂缝的直接原因,为了让大家更加直观的了解冰冻膨胀,保定水泥制品有限公司给大家做一个简单的水泥杆冻裂膨胀物理过程分析。

辽宁地区冬灌后,地下水位的高低随当地地质条件的不同而有差异,一般在地表以下 1.5~2m 左右,; 辽宁属东北寒冷地区, 冻土层厚度为 0.8~ 0.9m电杆组立时其埋深根据水泥杆长度和地质条件的不同而不同, 通常12米电杆为1.9m10米电杆为1.7 m8米电杆为1.5m。从以上数据可以看出,当水泥杆组立在地下水位高的地段时,杆根已越过或接近地下水位。 预应力混凝土电杆在出厂时杆顶是用水泥砂浆封堵的而杆根不堵,也就是说,杆根下部的孔洞是敞开的,因此,水位高时杆根下部可能浸入水中,就是不浸入水中杆子内部空腔也充满了潮汽,尤其是晚上,当外界气温低于 0较多时,水泥杆内潮汽就会凝结在杆的内壁而结冰,其过程和冬季房间里的玻璃外窗结冰相似。 若白天最高环境温度也在 0以下,太阳一晒阳面杆壁温度升高,杆内靠近阳面的冰因杆壁温度的升高而溶化流入杆根,而阴面的冰就会保留,日复一日,杆内壁阴面的冰日积月累就会越积越厚,冰的膨胀力也越来越大,电杆内壁因冰冻膨胀产生的应力也越来越大,当应力超过杆壁能承受的极限后就开始开裂,如果上述过程仍在继续,则裂纹继续扩大而变成裂缝。

由此可见,冰冻膨胀是发生在水泥杆的内部空腔而不在外部, 其原因是地下水位高(杆内潮汽大)、气候寒冷造成的。 那么,为什么用于110kV 的非预应力等径电杆裂的就轻一点,这可能是杆径粗、壁厚、箍筋密、整体强度相对较高的原因,它所能承受的冰冻膨胀应力要比预应力杆大得多,所以大多数为裂纹,且裂纹范围也小一些。 而预应力电杆壁薄、箍筋少,它所能承受的冰冻膨胀应力要比等经杆小得多,所以出现了大面积的裂纹或裂缝。 至于8米预应力水泥杆为什么裂的程度要小一些, 这可能是埋深浅、杆内的潮汽相对要少,杆子的内腔小,结冰的面和厚度也相对要小, 冰所产生的膨胀力也要小,所以裂的程度和范围也就小一些。 再则,8米水泥杆杆细壁薄,白天太阳照射后杆内温度上升较快,其内部温度要比杆粗壁厚的要高一些,也可能造成阴面的冰部分溶化,所以水泥杆的裂纹相对要小。 用这个道理来解释 10米水泥杆距杆顶约2米的部位裂纹少的原因也能成立。 冰冻膨胀出现的裂纹也好、裂缝也好都是纵向的,所以与电杆主筋的大小和多少没有直接关系,关键取决于水泥杆的箍筋和壁厚。

冰冻膨胀是一物理现象,但要造成水泥杆裂纹得具备特定的条件, 一是地下水位高,二是环境温度寒冷。保定水泥制品有限公司建议采用混凝土砂浆封堵水泥杆根部的应急办法可以有效的预防冰冻膨胀,建议在施工时采纳。

保定水泥制品有限公司  20171222


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