盐田线路基础的防腐性能优化

吴雪　朱洪民

摘要：盐田中混凝土结构的主要破坏形式是氯盐引起的钢筋锈蚀破坏。文章分析了盐田环境中线路基础腐蚀的机理，总结了国内已有工程的防腐经验，并针对盐田腐蚀环境和曙东线路工程的具体情况制定了防腐方案，对基础施工提出了具体的要求。

关键词：输电线路基础；盐田腐蚀环境；曙东线路工程；防腐性能；混凝土结构；钢筋锈蚀 文献标识码：A

中图分类号：TM726 文章编号：1009-2374（2016）16-0138-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.16.067

江苏省南北狭长、东临黄海，拥有约1000km长的海岸线，正在进行的沿海经济开发带动了沿海的高压输电线路建设。由于经验不足和经济条件限制，早期的工程建设往往只考虑了强度要求，通过对沿海码头和桥梁的调查，发现很多沿海钢筋混凝土构筑物在建成10多年以后都不同程度受到腐蚀的影响，混凝土构件开裂、钢筋锈蚀比较普遍，严重影响了使用寿命。随着科学技术的进步，涌现出了许多防腐材料和技术，通过对混凝土原材料、外加剂和各种防护措施的选用以及混凝土配合比设计和施工工艺的控制，可以提高混凝土的耐久性。盐城曙东～德丰220kV输电线路有10基塔位于晒盐田中，盐水对线路基础具有较强的腐蚀性，需要采取一定的防腐措施。

1 盐田混凝土结构腐蚀机理

盐田中混凝土结构的主要破坏形式是氯盐引起的钢筋锈蚀破坏。一般情况下，由于水泥的水化作用，钢筋在混凝土高碱性（pH值约为13）环境下，表面能生成致密的钝化膜而获得保护。通常情况下，混凝土能有效地保护钢筋，但在特殊条件下，一些侵蚀性的物质会从混凝土的毛细孔渗透进去，不断地侵蚀钢筋表面，使钢筋发生腐蚀。盐田环境中的氯离子会渗入混凝土中使钢筋生锈，随着混凝土的劣化和环境腐蚀介质的侵入，使钢筋产生电化学腐蚀，由于铁锈体积比钢材大几十倍，致使混凝土保护层胀裂、加速腐蚀的发生，进而影响结构的承载能力，严重时导致结构破坏。

2 线路基础防腐技术现状

江苏地区输电线路防腐始于1994年建设的射阳港电厂～大丰220kV线路工程，射阳港电厂是江苏沿海第一座发电厂，送出线路经过离海边2km远的盐碱地，通过走访沿海企业，最终采用了沥青涂层对线路基础进行防护。2001年建设的田湾核电站～盐城输电线路经过海滩和晒盐场，经过对海水腐蚀的研究，采取了钢套筒、高性能混凝土等多种防腐措施。2006年建设的南通大唐吕四港电厂送出工程，沿海均为桩基础，采用高性能混凝土与环氧涂层钢筋组合方案防腐。2010年建设的盐城陈家港电厂送出工程，基本沿用了核电站送出工程的基础防腐方案。以上线路运行至今均未发生腐蚀事故，其中的核电站送出工程在2007年进行了取样分析，基础表层混凝土中的氯离子含量极低，显示防腐措施发挥了作用。

经过向沿海的广东、福建、浙江等省电力设计单位了解，沿海输电线路采用防腐措施的不多。深圳电力设计院设计的220kV前湾电厂～象山输电线路有3km位于海中，基础采用钢管群桩，钢管的壁厚考虑了海水腐蚀的厚度，内部按照钢筋混凝土桩施工。浙江的舟山大跨越海水中的基础同样采用钢管群桩，钢管中的混凝土采用了耐腐蚀、高抗渗的高性能混凝土。青海地区分布有大面积的盐湖，腐蚀问题非常突出，输电线路基础防腐一般采用玻璃钢护罩，2012年建设的新疆与西北主网联网750kV第二通道输电线路跨越察尔汗盐湖，基础采用抬高主柱的“浅埋高垫”大开挖方案，基础外部采用玻璃钢护罩。

3 盐田环境中混凝土结构的耐久性

3.1 腐蚀环境等级

江苏地区盐渍土地区输电线路钢筋混凝土基础所处环境按其对钢筋和混凝土材料的腐蚀机理可分为3类，即保护层混凝土碳化引起钢筋锈蚀、反复冻融导致混凝土损伤和氯盐引起钢筋锈蚀，盐田环境即属于后者。

《混凝土结构耐久性设计与施工指南》中把环境作用等级划分为A～F六个等级，其中A级—可忽略，B级—轻度，C级—中度，D级—严重，E级—非常严重，F级—极端严重。曙东～德丰220kV输电线路位于晒盐田中的线路基础属于D～F。

3.2 氯盐对混凝土结构的腐蚀

2008年江苏省电力设计院模拟盐田环境对不同的混凝土防腐方案进行了检验，发现海水（晒盐池）对混凝土结构的腐蚀主要是对钢筋的腐蚀，这也与对沿海已建混凝土结构的调查结果相吻合。调查发现，当环境作用等级达到或超过D级时，钢筋混凝土结构面临较为严酷的腐蚀环境。赣榆县入海口钢筋混凝土挡潮闸为20世纪70年代建造，已严重腐蚀破坏。如东市距海边约500m处的110kV义北线745线55号塔基同样处于D级环境，运行2年后钢筋混凝土外表基本完好，但表层砂浆中氯离子浓度较高。

连云港市处在盐田中500kV田湾5217线003号塔基钢筋混凝土处于E级环境，运行5年后混凝土基本完好。处于同一环境的盐池田埂上的电线杆腐蚀破坏严重。滨海县废黄河入海口灯塔钢筋混凝土基础处于E级环境，运行约3年，混凝土基本完好，但混凝土内部10～30mm深处的砂浆氯离子浓度已达0.311%，若无防护措施内部钢筋将锈蚀破坏。

连云港市500kV田湾5215线003号塔基钢筋混凝土处于F级环境，混凝土表面有钢套筒及环氧玻璃丝布涂层保护，运行5年后水位变动区的环氧玻璃丝布涂层已破裂。

4 常用基础防腐措施分析

4.1 腐蚀裕度法

腐蚀裕度法的原理是在设计钢筋时预先留出腐蚀厚度。根据日本和美国的调查，推荐钢管桩设计腐蚀速度为0.02mm/年，处于腐蚀环境中的钢筋外面还有混凝土保护，腐蚀速度应低于上述数值，但即使按照0.02mm/年计算，钢筋直径增加2mm即可防腐50年。

虽然理论上腐蚀裕度法有成立的可能，但我们观察到的氯盐腐蚀破坏都伴随钢筋外面混凝土的脱落，主要原因为铁锈的体积比钢材增大很多，膨胀力破坏了混凝土保护层，虽然可以用加厚保护层的办法降低这种破坏，但应用腐蚀裕度法还需要试验验证。

4.2 涂层防腐

涂层防腐是最为常见的防腐方式，对于输电线路基础有两种防护方案——混凝土涂层和钢筋涂层，田湾核电站送出工程中在混凝土表面设置了一层厚达5cm的丙乳砂浆，砂浆外涂刷防腐漆，都可以看作是混凝土表面涂层技术，吕四港电厂送出工程则采用了环氧涂层钢筋，并在混凝土表面涂刷防腐漆，属于两种涂层技术的混合。混凝土涂层还可以采用改性沥青、硅烷浸渍等技术，对于大开挖基础来说施工方便，但对于灌注桩则比较麻烦。田湾核电站送出工程位于入海河口的桩基则采用钢套筒技术，也算是对混凝土表面的防护。

涂层钢筋的防腐效果理论上很好，但效果很大程度上依赖于施工质量，如果涂层在钢筋加工过程中出现破损，则容易在使用中出现点蚀，整个基础的防腐年限、承载能力就打了折扣。

4.3 钢筋阻锈剂

钢筋阻锈剂是指加入混凝土中或涂刷在混凝土表面，能阻止或减缓钢筋腐蚀的化学物质。近几年混凝土外加剂发展迅速，与其他防腐方法相比，使用阻锈剂在经济性和施工的方便性上有明显的优势。

使用阻锈剂对施工技术要求很高，阻锈剂的选择、掺量、拌合都必须严格控制。常见的亚硝酸盐阻锈剂对人体及环境有害，应慎重使用。

4.4 高抗渗混凝土

提高混凝土的抗渗性可以降低混凝土中钢筋表面的氯离子浓度，从而达到延缓甚至阻止钢筋生锈的效果。最简单的做法是提高混凝土的水泥用量（提高混凝土等级），配合使用减水剂、引气剂可以达到很好的效果，田湾核电站

送出等工程采用的高性能混凝土就是一种高抗渗混凝土。

5 曙东工程盐田基础防腐性能优化

5.1 防腐方案建议

盐田混凝土基础防腐的关键在于防止钢筋的腐蚀，方法是切断腐蚀介质接触钢筋的途径。混凝土受拉区容易产生裂缝，应根据受拉区所处的位置和腐蚀等级采用柔性防腐涂层等措施。防腐方案应结合腐蚀介质的分布特点、基础外形和地下水水位来确定。

曙东～德丰220kV输电线路电压等级低于上述核电和电厂送出工程，在系统中的重要性也略低，加上经过近几年的技术研究与应用，防腐技术又有了新的进步，因此该工程基础防腐可较上述工程进行简化。

对于开挖式基础，建议采用高抗渗混凝土，同时基础表面涂刷柔性的沥青防腐层，以对抗混凝土开裂对防腐性能的削弱，对于露出地面的基础立柱，通过加大塔脚保护帽的形式对沥青涂层予以保护。

对于灌注桩基础，群桩承台的采用和开挖基础相似的防腐技术，桩基由于深埋在地下，因接触氧气少所以腐蚀不严重，可以仅采用高抗渗混凝土。单桩基础一方面采用高抗渗混凝土；另一方面在地下水位的变动区以上采用钢套筒或者涂刷柔性的沥青防腐层。

5.2 施工要求

防腐工程的效果很大程度上依赖于施工质量，因此要在技术交底过程中向监理、施工单位说明严控施工质量的重要意义。配制高抗渗混凝土的一般原则如下：（1）选用质量稳定、低水化热和含碱量偏低的水泥，尽可能避免使用早强水泥和C3A含量偏高的水泥；（2）选用坚固耐久、级配合格、粒形良好的洁净骨料；（3）使用优质引气剂，将适量引气作为配制耐久混凝土的常规手段；（4）尽量降低拌和水用量，采用高效减水剂；（5）高度重视骨料级配与粗骨料粒形要求；（6）混凝土拌和用水宜采用符合国家标准的饮用水，混凝土拌和、养护用水不得采用海水。

施工单位应严格按设计要求控制钢筋保护层，钢筋保护层不允许出现负误差。高抗渗混凝土的添加剂必须严格按照配合比单中的用量进行称量，配备必须的计量器具，保证对配合比的严格控制。混凝土应在初凝以后在基础模板外加盖覆盖物开始养护，一般混凝土在正常温度条件下养护时间应不少于7天，掺有外加剂或有抗渗、抗冻要求时应不少于14天。

参考文献

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