本文摘要：摘要:為有效解決變電站戶外構支架耐久性修復加固問題，工程中出現了新技術模式、整體加固、綜合技術、系統修復方案、成套技術等解決方法，提升了耐久性修復加固效果。本文針對沿海地區變電站戶外構支架耐久性面臨的環境作用確定、耐久性缺陷與損傷的檢測鑒定
摘要:為有效解決變電站戶外構支架耐久性修復加固問題，工程中出現了新技術模式、整體加固、綜合技術、系統修復方案、成套技術等解決方法，提升了耐久性修復加固效果。本文針對沿海地區變電站戶外構支架耐久性面臨的環境作用確定、耐久性缺陷與損傷的檢測鑒定、修復與加固標準和依據三個方面技術問題，分析了存在的對多種不利環境因素耦合缺乏考慮、既有混凝土構件外觀缺陷與損傷和鋼筋銹蝕檢測鑒定不夠以及耐久性修復加固技術缺乏依據和針對性不足等問題，提出了制訂變電站戶外構支架混凝土耐久性修補及防護的技術標準、開展戶外構支架混凝土耐久性研究等解決對策。
關鍵詞:沿海地區;戶外構支架;混凝土耐久性;修復加固
0引言
既有的沿海地區變電站戶外構支架很多都是400、300非預應力等徑離心鋼筋混凝土環形桿(圖1)。這些既有混凝土構支架的耐久性損傷比較普遍，需要針對構支架所處環境條件、混凝土構支架構件的狀態和危及混凝土構支架的性能指標以及程度等進行耐久性修復加固[1]。
過去在湛江、廣州等地區的調查研究中發現，采用單一的有機化學防滲防腐材料對變電站構支架進行防腐補強處理，經2～3年的露天風雨后以失敗告終[2]。采用玻璃絲布、環氧樹脂、鋼筋網抹水泥砂漿等修補加固，2～3年后也同樣出現破損失效[3]。涂抹修復砂漿的也是僅能解決一時的 問題[4]。而碳纖維加固會老化脫落[5]。山東沿海的一些鋼筋混凝土公路橋投入使用10年左右，混凝土就出現嚴重的損傷開裂、鋼筋嚴重銹蝕、保護層剝落，而維修加固2～3年后仍出現腐蝕破壞[6]。
混凝土論文： 大體積混凝土施工中的裂縫分析及防控措施分析
為此，有人提出了全新的技術模式:一是防腐處理，將表面浮層腐蝕體鑿除、除銹、沖洗干凈后刷環氧富鋅防腐層，表面用高效防滲砂漿找平修補，外表涂刷高強防滲層形成防腐膜;二是包裹式防滲防腐處理，以高強防滲混凝土包裹成裹體結構，對裹體表面粉刷高強防滲漿。在深圳一些變電站中這種技術模式取得了較好效果[2]。
采用高滲防水劑、高分子裂縫灌漿料和高強微膨修復料等修補不同寬度的裂縫，用界面劑、高強微膨修補材料、聚合物砂漿修補材料等進行修補、修復加固，采用環向圍束法粘貼碳纖維布的方法進行加固，用高分子織物膜、混凝土保護膠等對構支架進行整體加固和防護，在廣東幾個變電站實施近3年后效果良好[7]。還有工程采用高滲防水劑或高分子灌漿料封堵裂縫，也有工程按剔除剝落混凝土、基面清理、化學清洗、刷界面劑、復合材料修復找平、粘貼碳纖維布加固、外表面涂刷高分子織物膜和巴氏防護膠的流程進行綜合修復加固[4]，以及開發高分子灌漿材料、高強聚合物砂漿修補、碳纖維布加固、高分子織物膜防護的加固補強防護成套技術[3]。
采取粘貼碳纖維布、涂刷混凝土保護劑、植入高強度化學錨栓等加固維護方式在溫州變電站操作天橋加固補強中表現出良好的實用性、安全性和可操作性[8]。陳明等提出了一套系統的修補工藝，即打磨、鋼筋除銹、涂刷鋼筋防腐阻銹劑、涂刷界面劑、用修補砂漿修補、涂刷混凝土保護料，并進行了試驗論證[5]。這些修復加固的新技術模式、整體加固、綜合技術、系統修復方案、成套技術等都體現了從整體方法論角度研究改善混凝土結構耐久性的有效性[9]，運用整體方法論可正確理解混凝土破壞機理并指導混凝土修補的設計與施工[10]。從整體方法論出發，解決耐久性面臨的技術問題和提出解決對策，從而協調缺陷修補、損傷修復、加固以及防護需要，滿足非預應力等徑離心鋼筋混凝土環形桿修復加固以及后續使用年限要求是解決混凝土耐久性的有效途徑。
1沿海地區變電站戶外構支架耐久性面臨的技術問題
沿海地區戶外構支架所處環境往往是多種不利因素交織，既有混凝土構支架存在混凝土破損和鋼筋銹蝕等多方面耐久性缺陷，以及修復加固需要滿足安全或正常使用、抗震及耐久年限等多項要求，這些構成了修復加固需要協調處理的三個方面問題[1]。
依據這三個方面的問題，按現行的有關技術規范對照考查，沿海地區變電站戶外構支架耐久性面臨著三個主要問題:一是環境作用的確定不符合電力行業變電站的實際情況;二是針對沿海地區電力行業變電站構支架耐久性缺陷與損傷的檢測鑒定沒有適合的標準;三是沿海地區電力行業變電站的修復和加固沒有適應的標準和依據。
1.1環境作用的確定
《混凝土結構耐久性設計標準》(GB/T50476—2019)[11]的環境類型沒有涉及沿海地區變電站戶外構支架面臨的高溫、高濕、鹽霧、太陽輻射、雨淋、大氣污染物以及雜散電流等各種不利影響因素及其交織情況。從實際工程的損壞現狀和鋼筋銹蝕程度看，技術標準對環境的不利影響明顯考慮不足，設計時缺乏加強的技術依據。
其他行業的有關標準，如《公路工程混凝土結構防腐蝕技術規范》(JTG/TB07-01—2006)[12]、《鐵路混凝土結構耐久性設計規范》(TB10005—2010)[13]、《海港工程混凝土結構防腐蝕技術規范》(JTJ275—2000)[14]、《工業建筑防腐蝕設計標準》(GB/T50046—2018)[15]等也沒有切合的環境類型可以依據參照。而實際上多種不利環境因素交織對于新建的變電站戶外構支架以及設備等同樣也是一個問題，為解決此問題，需要考慮現有規范標準的不足，提出有針對性的對策，這也符合《混凝土結構耐久性設計標準》(GB/T50476—2019)[11]的編制要求，即環境作用下的耐久性有較大的不確定性和未確知性，根據具體環境特點與工程情況，要研究和制訂相應的技術標準，電力行業的這種環境和土建結構特點顯得尤為突出。
大氣露天環境要考慮干濕交替、酸雨、工程的地理位置，結構所處的周邊環境中侵蝕性氣體如二氧化硫、酸霧、二氧化碳的影響范圍及程度等，沿海大氣環境與離海岸線距離、鹽霧程度、當地的炎熱程度、風向、地貌、既有工程是否直接面海和迎風，以及構件所處工作環境的年平均溫度、年平均濕度，溫度、濕度變化和干濕交替情況等。所以，沿海的大氣環境作用應該考慮Cl-的沉降率、相對濕度、相對濕度大于80%的天數等，沿海環境作用的分類分級應該采用地理位置描述、環境因素、建筑因素相結合的方法[16]�；炷猎诹W因素和環境因素雙重或多重因素耦合作用下的復雜的損傷疊加與交互作用過程是引起混凝土耐久性下降和服役壽命縮短或過早退出服役的根本原因[17]。
考慮不同因素作用相互耦合才可以更準確地確定結構剩余壽命[18]。將沿海地區高溫、高濕、鹽霧、太陽輻射、雨淋、大氣中污染或腐蝕物以及雜散電流等環境因素的多重因素耦合作用進行科學分類分級，才可以解決好沿海地區變電站構支架混凝土的耐久性問題。
1.2耐久性缺陷與損傷的檢測鑒定
《既有混凝土結構耐久性評定標準》(GB/T 51355—2019)[19]主要針對普通混凝土結構，《混凝土耐久性檢驗評定標準》(JGJ/T193—2009)[20]適用于建筑與市政工程中混凝土耐久性的檢驗與評定，《混凝土結構耐久性評定標準》(CECS220:2007)[21]適用于既有房屋、橋梁和一般構筑物的混凝土耐久性評定，是一個可以參照的標準。而《工業廠房可靠性鑒定標準》(GBJ144—90)[22]沒有包括電力行業變電站構支架結構，只有《構筑物抗震鑒定標準》(GB50117—2014)[23]中包括電力行業變電站結構。
這就使得混凝土耐久性缺陷與損傷檢測鑒定中沒有變電站結構需要的使用環境、腐蝕原因、混凝土外觀狀況、混凝土質量、構件損傷程度的全面調查和檢測，從而使得修復加固設計缺乏直接依據，因為修復與防護設計需要環境作用等級、耐久性損傷原因及類型等作為依據才可以制定相應的設計方案。目前只能按照建筑工程標準實施，而鑒定實際上依據的是工業廠房，這和變電站結構完全不同。
混凝土耐久性檢測需要依據《建筑結構檢測技術標準》(GB/T50344—2019)[24]和《混凝土結構現場檢測技術標準》(GB/T50784—2013)[25]的規定及與混凝土結構耐久性現狀密切相關的因素，如外觀缺陷與損傷、幾何尺寸參數、保護層厚度、混凝土抗壓強度、鋼筋銹蝕等，具體指標如混凝土中氯離子含量及分布、碳化深度、含水率、滲透性、抗硫酸鹽侵蝕深度、保護層厚度以及鋼筋的剩余直徑、蝕坑深度、長度及銹蝕物的厚度等。
混凝土外觀缺陷與損傷以及有關檢測包括:表面的干濕狀態、有無污垢;外觀損傷的類型、范圍、分布;裂縫的位置、類型、寬度、深度、長度;分層、疏松、起皮等損傷的區域、深度、面積;剝落和凸起的數量、大小、深度;蜂窩、狗洞的位置、大小、數量;銹斑或腐蝕侵蝕、磨損、撞損、白化;鋼筋外露、翹曲和扭曲、先前的局域修補或其他修補、構件所 處環境、服役環境中侵蝕性介質、混凝土中性化程度等。特別是裂縫成因、裂縫穩定狀態的判定和環境侵蝕損傷的侵蝕源、侵蝕程度和侵蝕速度檢測，這些與耐久性修復和加固措施密切相關。
比較有針對性的標準是《福建省混凝土結構耐久性現場檢測與評定技術規程》(DBJ/T13-190—2014)[26]，對使用環境調查和不同環境作用下混凝土和鋼筋的耐久性現狀檢測都提出了具體要求。耐久性評定涉及剩余耐久年限，需要進行每類環境單獨作用下的耐久性評定和多環境耦合作用下的耐久性評定，所以環境因素雙重或多重因素耦合作用的判斷和模擬尤為關鍵。變電站構支架混凝土環形桿的耐久性檢測鑒定的不足也體現在現有構件出廠檢驗上，目前基本都是受力性能檢驗，沒有耐久性方面的性能檢測。
2變電站戶外構支架耐久性的解決對策
從變電站戶外構支架混凝土構件面臨的多種不利環境因素交織，既有混凝土構支架存在的外觀缺陷、損傷和鋼筋銹蝕以及耐久性修復加固技術問題可以看出，有必要采取如下的一些解決對策:
一是研究和制訂變電站戶外構支架混凝土耐久性修補及防護的技術標準。電力行業的變電站大部分處于單獨的野外環境，沿海地區由于城市密集用電需求大其分布更是眾多和廣泛。由于用電壓力大、用地受限，變電站很難重建和改建，這對其維護和修復加固提出了更迫切的需要，同時一些新建變電站采用的鋼筋混凝土環形桿也需要補充耐久性檢測，避免出現類似問題。所以盡早開展戶外構支架混凝土耐久性修補及防護的技術標準研究制訂是非常必要的，如檢測項目要滿足后續修復加固的需要、修復加固設計要針對混凝土環形桿和耐久性要求、材料選用和施工適合變電站的現場要求等，用專門的技術標準協調解決特殊的環境和土建結構特點顯得尤為突出。二是有針對性地開展戶外構支架混凝土耐久性的研究。修復和加固技術要根據耐久性調查與檢測結果、目標使用年限、技術措施的可行性、維護管理要求、經濟性等因素進行選擇確定，然后進行設計和施工。
沿海地區變電站面臨的多種不利環境因素作用，專門的鋼筋混凝土環形桿構件，以混凝土外觀缺陷、損傷和鋼筋銹蝕為主，以及目標使用年 限較短等構成了其混凝土耐久性的特殊性，而且除了耐久性的特殊性外，其施工、維護作業工期和現場施工條件限制都需要滿足。這些問題嚴重制約變電站結構的修復加固，也給新建變電站結構留下隱患，需要進行相應的研究。所以，盡管混凝土結構耐久性的設計、檢測評價和修復加固都有了基本的標準，但如何解決電力行業混凝土耐久性的特殊性和限制條件，需要有特定的技術方案和措施，并有針對性地開展研究。
3結論
變電站戶外混凝土構支架特殊的環境條件和使用狀態決定了其耐久性檢測、鑒定和修復加固需要更有針對性。過去的工程和研究中提出的新技術模式、整體加固、綜合技術、系統修復方案、成套技術等解決方法需要結合環境作用確定、耐久性缺陷與損傷的檢測鑒定、修復和加固的標準和依據三個方面進行系統研究總結，針對存在的多種不利環境因素耦合、構件外觀缺陷與損傷、修復加固技術等問題開展戶外構支架混凝土耐久性研究，制訂相應的變電站戶外構支架混凝土耐久性修補及防護的技術標準，以有效應對電力行業混凝土耐久性的特殊性和修復加固的客觀條件。
參考文獻:
[1]楊迪珊，林錫，石建光，等.沿海地區變電站戶外混凝土構支架的耐久性損傷和修復加固研究綜述[C]//中冶建筑研究總院有限公司.2020年工業建筑學術交流會論文集:上冊.北京:工業建筑雜志社，2020.
[2]鄒崇獻.變電站戶外構支架腐蝕機理研究及防腐補強措施[J].工業建筑，2006(11):111-114.
[3]王佩瓊，金碩明，湯躍超.現代技術在高壓輸變電鋼筋混凝土架構加固補強防護中的應用[J].電網技術，2004(24):81-84.
作者：楊迪珊1，嚴通煜1，程諾1，石建光2
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