高抗混凝土在输电线路基础施工中的应用

1、工程地质环境
　　750kv乌五线（二标段）位于新疆阜康，地貌为冲积平原，地势开阔、地形平坦，周围盐碱地、水库较多，地下水位一般在2m～10m，地下水位年变幅为1.5m。本标段地下水丰富呈碱性，水中so42-、cl-等腐蚀性化学物质含量按《岩土工程勘察规范》（gb50021-2001）划分的环境类别为ii类。地下水对混凝土结构具有强腐蚀性，对混凝土中钢筋在干湿交替条件下具有强腐蚀性。
　　为应对这种腐蚀性环境，本工程所有基础均采用高抗硫酸盐混凝土，并对混凝土表面进行防腐处理。
　　

2、混凝土化学环境腐蚀机理
　　2.1硫酸盐腐蚀
　　硫酸盐对混凝土的侵蚀是一个非常复杂的物理化学过程，其实质是环境中的so42-、渗入到混凝土中与水泥的水化产物发生反应，生成具有膨胀性的侵蚀产物，从而在混凝土内部产生内应力，当其内应力超过混凝土的抗拉强度时，就使混凝土产生开裂、剥落等现象，从而使混凝土因强度和粘结性能的丧失而发生破坏，使结构抗力衰减。常见的硫酸盐腐蚀类型主要有以下两种：
　　

2.1.1石膏析晶型腐蚀
　　硫酸盐与混凝土中的ca（oh）2反应生成不溶性caso4，这种腐蚀的基本化学反应式为：ca（oh）2+so42-→caso4+2oh-
　　

2.1.2水化硫铝酸钙的生成
　　当so42-离子浓度较低时，与水泥中的高碱水化硫铝酸钙反应生成体积膨胀的水化硫铝酸钙针状结晶，反应可表示为：
　　c4a·12h2o+3（caso4·h2o）→c3a·3cs-·32h2o+ca（oh）2
　　c3a·6h2o+3（caso4·h2o）+20h2o→c3a·3cs-·32h2o
　　当so42-离子浓度较高时，会有石膏析晶出现。
　　

2.2氯盐腐蚀
　　氯离子腐蚀主要是通过引起钢筋的锈蚀对混凝土结构造成破坏。混凝土中水泥水化的高碱性（ph≥12.6）使钢筋表面产生一层致密的钝化膜，对钢筋有很强的保护作用。氯离子通过混凝土中的空隙侵入并吸附到钢筋表面的钝化膜上，使ph值迅速下降，对钝化膜有很强的破坏作用，使钢筋失去保护作用而锈蚀。氯离子的侵入方式有四种：①扩散作用（由于混凝土内部与表面氯离子浓度差异，氯离子自浓度高的地方向浓度低的地方移动）；②毛细管作用（在干湿交替条件下，混凝土表层含氯离子的盐水向混凝土内部干燥部分移动）；③渗透作用（在水压力作用下，含氯水向压力较低的方向移动）；④电化学迁移（氯离子向电位高的方向移动）。
　　

3、高抗硫酸盐混凝土的特性与作用
　　高抗硫酸盐混凝土所使用的水泥是高抗硫酸盐硅酸盐水泥（简称p·hsr），这种水泥是以特定矿物组成的硅酸盐水泥熟料，加入适量石膏，磨细制成的具有抵抗较高浓度的硫酸根离子侵蚀的专用水泥。
　　高抗硫酸盐混凝土具有强度高、均质性、抗渗性好、扩散系数小的特点，其结构的稳定性、抗裂性，能显著提高so42-、cl-腐蚀作用较强的环境下结构的耐腐蚀性和耐久性。
　　

4、高抗硫酸盐混凝土在输电线路工程中的应用
　　为应对这种腐蚀性较强的地质环境，本工程采用c40高抗硫酸盐混凝土以提高结构的耐久性和使用年限。这种专用混凝土在输电线路工程的基础工程中使用较少，其对混凝土用料、水胶比、矿粉及外加剂的用量控制以及基础工程的施工工艺要求较高。
　

　4.1高抗硫酸盐混凝土设计要求
　　根据地质环境类别及混凝土结构耐久性设计要求，本工程基础均按强腐蚀处理，水泥选用高抗硫酸盐水泥（包括垫层），本体混凝土强度等级不小于c40，水泥用量不小于340kg/立方，水灰比小于等于0.4，底板保护层厚度不小于70mm，其他部位保护层厚度不小于50mm，垫层采用c10高抗硫酸盐混凝土，垫层及基础表面全部涂刷hcpe（高氯化聚乙烯）防腐涂料。
　　

4.2高抗硫酸盐混凝土施工工艺
　　

4.2.1高抗硫混凝土配合比控制
　　由于高抗硫混凝土技术要求较高，人工搅拌很难满足工程质量要求，根据本工程的地形特点，为保证高抗硫混凝土施工质量，本工程全部采商品混凝土。
　　项目部以技术协议的形式通知商品混凝土厂家，明确c40高抗硫混凝土的技术参数要求，合理设计混凝土水胶比适当减小混凝土孔隙率、提高混凝土抗渗性。过程中跟踪检查，对到达现场的商品混凝土随车资料进行检查，重点查看水泥用量、水胶比（w/b）及减水剂的用量。
　　水胶比=w/b，其中w=水+减水剂；b=水泥+矿粉（或粉煤灰等胶凝材料）。
　　

4.2.2垫层施工
　　本工程所有基础（灌注桩除外）均设有c10高抗硫混凝土垫层，其是主体结构防腐处理的第一步。施工过程中应重点控制垫层厚度及上表面施工工艺，垫层上表面应平整光滑，垫层养护至少1天。垫层施工完毕按设计要求在其上表面涂刷3层hcpe防腐涂料，每次涂刷时间间隔不得小于6小时，涂刷应均匀全面。
　

　4.2.3混凝土保护层施工
　　保护层厚度对提高混凝土耐久性非常重要，为保证混凝土保护层厚度，需要制作混凝土垫块和垫圈。底板垫块选用相同强度等级的70mm×70mm×70mm混凝土垫块，立柱及其他结构部位的保护层选用半径50mm的混凝土垫圈，确保高抗硫混凝土保护层厚度满足设计及规范要求。

　 4.2.4混凝土施工及养护
混凝土的施工过程应有详尽的针对性强的《质量保证措施》及《质量通病防治措施》并经全员交底，现场作业指导员检查指导，现场详细记录商混的到达时间、出机坍落度、浇筑时间、浇筑坍落度、现场浇筑温度、浇筑顺序、振捣次数等。泵送混凝土坍落度不宜过大，一般应控制在180mm以内，避免离析或泌水。施工过程规范、控制严格、监督到位、记录详实、可追溯性强，确保混凝土整体施工质量、表面密实均匀。
　　

正常情况下混凝土拆模养护时间不得少于48小时，混凝土的养护用水不得使用地下渗水或附近水沟中带腐蚀性的水，现场应准备2个蓄水铁桶，养护用水为可饮用水。
　　

进入冬季施工混凝土应加入早强剂、符合防冻剂，浇筑完成及时采用彩条布或篷布将坑口盖严，坑内对角生火炉，保温养护设专人负责，坑内各点温度控制在10℃～20℃，并派人定时检查记录，保温养护时间不得少于4天（注：养护过程定中时洒温水养护，应保持混凝土表面湿润，严禁冷水养护）。
　

　4.2.5表面防腐处理
　　混凝土养护到期拆模后，应及时对混凝土表面进行防腐处理。本工程选用hcpe（高氯化聚乙烯）防腐涂料进行防腐处理，这种涂料耐腐蚀性、耐水性、耐磨性好、附着力强，是良好的防腐涂料。
　　基础拆模后先对混凝土表面进行清洁，待基本干燥后对所有表面涂刷1道hcpe防腐涂料，每隔6个小时涂刷一次，共计涂刷3道，对混凝土表面有个别气泡的应将气泡填满，保证涂刷全面、均匀、厚度满足设计防腐要求。
　　涂刷完毕经验收合格及时回填，回填过程中注意对基础棱角及hcpe防腐层的保护，回填完毕对立柱露头用草帘和塑料薄膜进行蓄热养护。
　　

5、结论与思考
　　高抗硫酸盐混凝土在输电线路工程应用较少，但在水利、桥梁等建筑行业已应用比较广泛，能显著提高钢筋混凝土结构的耐腐蚀性和使用年限。随着新疆地区电力建设的高峰期的到来，高抗硫酸盐混凝土的应用会越来越广泛，希望该文能对类似的工程有一定的借鉴作用。
　　混凝土受硫酸盐侵蚀的因素很多，内部因素为混凝土选用的水泥、矿物掺合料、水胶比、拌合用水等，外部因素就是所在环境的硫酸根离子等腐蚀物质浓度，以上讨论的主要是能使用商品混凝土情况下应对外部因素的影响。若在山区不能商品混凝土使用受限的条件下，如何控制有效控制水泥、矿物掺合料、水胶比等这些内部因素，如何保证人工搅拌的高抗硫酸盐混凝土的施工质量？这是一个值得思考的问题。
　　目前沿海海港、盐田、化工排污管道等受硫酸盐侵蚀严重的地区使用“混凝土防腐剂”来应对硫酸盐侵蚀，这种混凝土防腐剂是新一代防止钢筋混凝土腐蚀的一种全新产品，突破了混凝土防腐的传统理念。它只需在普通硅酸盐水泥中加入适量的防腐剂，形成一种新的耐腐蚀的胶凝材料，使用方便，克服了高抗硫酸盐水泥生产量小购买困难、价格贵等缺点。这种新技术在输电线路工程施工中得到推广运用。