CN103822025A - 一种超高性能混凝土联排电缆支架及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种超高性能混凝土联排电缆支架及其制备方法，所述超高性能混凝土联排电缆支架包括立柱和相互平行的多个托臂，所述托臂一端与立柱连接，另一端设有边框，所述立柱及托臂采用超强性能混凝土整体浇筑，所述的超高性能混凝土包括下述重量份组成的各原料组分：低碱硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥585~670份；硅灰115~150份；低钙Ⅰ级粉煤灰130~170份；矿渣粉125~160份；河砂1180~1350份；高效减水剂28~36份；水125~138份；镀铜钢纤维100~150份。本发明重量轻、高承载强度、高抗裂性能、高耐久性、高抗渗性、高耐腐蚀、安装便捷、可重复使用。

Description

一种超高性能混凝土联排电缆支架及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种电缆支架，尤其涉及一种超高性能混凝土联排电缆支架及其制备方法。

背景技术

超高性能混凝土是由法国在二十世纪90年代初开发出的一种超高强度、高韧性、高耐久性、体积稳定的新型混凝土材料，该材料现国外主要应用推广级别为200MPa级，性能抗压指标可达130~200MPA,抗折强度可达16~50MPA,弹性模量在45GPa以上，抗渗性能一般在P30以上，28天碳化检测为0，电通量小于40库伦。在现已经在不断研究和发展，主要使用在铁路工程、桥梁预制上，最近一年开始兴起并应用在电力、通信、市政上。

目前国内的普通混凝土电缆支架和角铁支架使用较为普遍，其中混凝土电缆支架产品自重大、表面粗糙、耐腐蚀差、表面容易碳化腐蚀，抗冻融性差、混凝土容易碳化，钢筋容易锈蚀，产品使用寿命短，不能拆装移动，使用角铁电力支架，容易被偷盗，锈蚀、整体绝缘性差，维护周期频率高，用铁量高，不节能环保。新兴的超高性能有良好的各种性能，其材料制成联排电缆支架解决了以上难题。

 申请号为200910060802.0的中国专利《一种低成本活性粉末混凝土及其制备方法》公开了一种活性粉末混凝土，由质量比为0.52~0.58∶0.16~0.18∶0.10~0.16∶0.13~0.16∶0.012~0.018∶0.9~1.1∶0.14~0.18∶0.156~0.234的硅酸盐水泥、钢渣粉、粉煤灰、硅灰、高效减水剂、河砂、拌和水及钢纤维制得。该专利添加钢渣作为一种矿物掺合料，在混凝土早期的抗氯离子渗透能力低于纯水泥混凝土，后期的抗氯离子渗透能力高于纯水泥混凝土，但在相同掺量的情况下，钢渣的性能不及粉煤灰和矿渣，此外，钢渣中少量CaO以游离形式存在，f-CaO水化生成Ca(OH）₂，体积增大1.98倍，导致钢渣安定性不良。

申请号为200810019337.1的中国专利《掺矿渣活性粉末混凝土》公开了一种掺矿渣活性粉末混凝土，其各组分相对硅酸盐水泥的重量比例为：硅酸盐水泥：1；矿渣：0.40~0.60；硅粉：0.20~0.35；石英粉：0.20~0.35；河砂：1.20~1.60；水：0.20~0.28；减水剂：0.02~0.03。该专利公开的活性粉末混凝土具有可泵性差，抗渗能力差，抗冲击能力差等缺点。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种重量轻、高承载强度、高抗裂性能、高耐久性、高抗渗性、高耐腐蚀、安装便捷、可重复使用的超高性能混凝土联排支架。

本发明的上述目的通过如下技术方案予以实现：

    一种超高性能混凝土联排电缆支架，包括立柱和相互平行的多个托臂，所述托臂一端与立柱连接，另一端设有边框，所述电缆支架整体采用超强性能混凝土整体浇筑，所述的超高性能混凝土包括下述重量份组成的各原料组分：

平均粒径30~60μm的低碱硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥585~670份；

平均粒径0.18μm、SiO₂含量≥85%的硅灰115~150份；

平均粒径20~40μm，氧化钙含量≤10%的低钙Ⅰ级粉煤灰130~170份；

平均粒径10~30μm的S95级以上矿渣粉125~160份；

粒径为0.16~4.75mm，含泥量小于0.5%的河砂1180~1350份；

减水率大于30%的高效减水剂28~36份；

水125~138份；

直径为0.18~0.25mm、长度为10~15mm的镀铜钢纤维100~150份。

优选地，所述的超高性能混凝土包括下述重量份组成的各原料组分：

平均粒径30~60μm的低碱硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥625份；

平均粒径0.18μm、SiO₂含量≥85%的硅灰135份；

平均粒径20~40μm，氧化钙含量≤10%的低钙Ⅰ级粉煤灰155份；

平均粒径10~30μm的S95级以上矿渣粉145份；

粒径为0.16~4.75mm，含泥量小于0.5%的河砂1260份；

减水率大于30%的高效减水剂32份；

水130份；

直径为0.18~0.25mm、长度为10~15mm的镀铜钢纤维120份。

通过以上组分组合形成的超高性能混凝土，抗压强度可达到150~200兆帕，抗折强度为20~25兆帕，抗渗性能达到P30，碳化深度为0，电通量小于40库伦，材料耐酸碱盐等化学腐蚀性强，组织结构致密有很高承载能力。

进一步地，所述托臂有3~5个，所述两个托臂之间距离150~300mm；所述托臂垂直连接立柱，所述托臂底面设有波纹。本发明采用联排技术可以避免砌筑时单个预留支架空，减少施工工序，增加支架安装整体美观度，一次性可以安装3~5个支架，施工更加快捷。

所述电缆支架内部设有钢网。所述钢网保护层厚度为10mm~15mm。该钢网可提高支架的侧向承载力，同时保护层厚度对于支架表面的绝缘性起到很好的作用。

所述立柱上设有预埋孔，所述两个预埋孔之间距离400~500mm。螺栓通过立柱上的预埋孔实现立柱与电缆沟侧壁的紧密连接。

更进一步地，所述超强性能混凝土联排电缆支架的制备方法，包括如下步骤：

S1.将配方限定的镀铜钢纤维和河砂加入搅拌机搅拌2~3分钟至分散均匀;

S2.再向搅拌机中加入配方限定的低碱硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥、硅灰、粉煤灰及矿渣粉继续搅拌1~2分钟至均匀;

S3.向S2所得的材料中依次加入配方中的高效减水剂和水继续搅拌3~4分钟至分散均匀，得到绿色超高性能混凝土；

所述的水依据实际大于扩展度550mm适当微调;

S4.将S3所得的超高性能混凝土通过布料装置均匀布在带有钢网联排电缆支架模具中，并轻微振动平整，压光后进入自然养护12~14小时，然后进入红外线高温养护，温度为70~75℃，恒温12小时。

该加料顺序可以充分分散镀铜纤维，避免后续加入产生接团分散不好想象，同时能有有效的发挥减水剂的功效，使胶凝材料对外加剂的吸附达到最佳状态。

 与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

（1）本发明抗压强度可达130~200MPa，抗折强度可达16~30MPa，弹性模量在45GPa以上，抗渗性能在P30以上，28天碳化检测为0，电通量小于40库伦，抗冻融600次循环无重量损失，整体混凝土技术指标是普通混凝土产品的两倍到三倍；

（2）本发明结构设计为普通混凝土电缆支架外形结构体积的1/2~1/3，用钢量是普通混凝土的1/6左右，结构自重减少了50%以上，是相同承载力普通混凝土盖板重量的1/3左右，大幅度减轻了搬运、材料等成本；

（3）本发明立柱与托臂为一体，使安装效果更为整齐，减少施工工程要做支架预留孔的工序，使原来的固定支架安装方式变为可以拆卸的移动式支架，为后续的安装施工调节灵活性创造极佳条件，增加了铺设安装工程速度；

（4）混凝土配比中采用了大量硅灰、矿粉和粉煤灰等工业废渣粉，用钢量也幅度减少，为环保节能产品。

说明书附图

图1为本发明的结构正视图；其中，1、立柱；2、托臂；3、边框；4、预埋孔

图2为本发明的结构右侧图，其中，4、预埋孔；

图3为本发明的结构仰视图。

具体实施方式

下面结合说明书附图和具体实施例对本发明作出进一步地详细阐述，但实施例并不对本发明做任何形式的限定。

实施例1

     一种超高性能混凝土联排电缆支架，包括立柱1和相互平行的多个托臂2，所述托臂一端与立柱连接，另一端设有边框3，所述电缆支架整体采用超强性能混凝土整体浇筑，所述的超高性能混凝土包括下述重量份组成的各原料组分：

平均粒径30~60μm的低碱硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥585份；

平均粒径0.18μm、SiO₂含量≥85%的硅灰115份；

平均粒径20~40μm，氧化钙含量≤10%的低钙Ⅰ级粉煤灰130份；

平均粒径10~30μm的S95级以上矿渣粉125份；

粒径为0.16~4.75mm，含泥量小于0.5%的河砂1180份；

减水率大于30%的高效减水剂28份；

水125份；

直径为0.18~0.25mm、长度为10~15mm的镀铜钢纤维100份。

所述托臂2有5个，所述两个托臂2之间距离250mm；所述托臂2垂直连接立柱1，所述托臂2底面设有波纹；所述立柱1内部设有钢网保护层，所述钢网保护层厚度为15mm；所述立柱上设有3个预埋孔，所述两个预埋孔4之间距离450mm。

所述超强性能混凝土联排电缆支架的制备方法，包括如下步骤：

S1.将配方限定的镀铜钢纤维和河砂加入搅拌机搅拌3分钟至分散均匀；

S2.再向搅拌机中加入配方限定的低碱硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥、硅灰、粉煤灰及矿渣粉继续搅拌2分钟至均匀；

S3.向S2所得的材料中依次加入配方中的高效减水剂和水继续搅拌4分钟至分散均匀，得到绿色超高性能混凝土；

所述的水依据实际大于扩展度550mm适当微调；

S4.将S3所得的超高性能混凝土通过布料装置均匀布在带有钢网联排电缆支架模具中，并轻微振动平整，压光后进入自然养护13小时，然后进入红外线高温养护，温度为72℃，恒温12小时。

实施例2

     除了所述的超高性能混凝土各原料组分的重量份不同之外，其他条件同实施例1；

所述的超高性能混凝土包括下述重量份组成的各原料组分：

平均粒径30~60μm的低碱硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥670份；

平均粒径0.18μm、SiO₂含量≥85%的硅灰150份；

平均粒径20~40μm，氧化钙含量≤10%的低钙Ⅰ级粉煤灰170份；

平均粒径10~30μm的S95级以上矿渣粉160份；

粒径为0.16~4.75mm，含泥量小于0.5%的河砂1350份；

减水率大于30%的高效减水剂36份；

水138份；

直径为0.18~0.25mm、长度为10~15mm的镀铜钢纤维150份；

实施例3

除了所述的超高性能混凝土各原料组分的重量份不同之外，其他条件同实施例1；

所述的超高性能混凝土包括下述重量份组成的各原料组分：

平均粒径30~60μm的低碱硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥625份；

平均粒径0.18μm、SiO₂含量≥85%的硅灰135份；

平均粒径20~40μm，氧化钙含量≤10%的低钙Ⅰ级粉煤灰155份；

平均粒径10~30μm的S95级以上矿渣粉145份；

粒径为0.16~4.75mm，含泥量小于0.5%的河砂1260份；

减水率大于30%的高效减水剂32份；

水130份；

直径为0.18~0.25mm、长度为10~15mm的镀铜钢纤维120份。

对比例1

除了所述的混凝土为普通混凝土之外，其他条件同实施例1；

所述普通混凝土包括下述重量份组成的各原料组分：

普通硅酸盐42.5水泥450份；

河沙，颗粒级配为中砂700份；

5~15毫米石子1150份；

水170份；

减水率大于20%的高效减水剂6份；

对比例2

除了所述的超高性能混凝土原料组分中省去硅灰之外，其他条件同实施例1；

对比例3

除了所述的超高性能混凝土原料组分中省去粉煤灰之外，其他条件同实施例1；

对比例4

除了所述的超高性能混凝土原料组分中省去矿渣粉之外，其他条件同实施例1；

对比例5

除了所述超高性能混凝土中硅灰、粉煤灰和矿渣粉的重量份不同之外，其他条件同实施例1；

所述超高性能混凝土中硅灰、粉煤灰和矿渣粉的重量份如下：

硅灰114份

粉煤灰129份

矿渣粉124份；

对比例6

除了所述超高性能混凝土中硅灰、粉煤灰和矿渣粉的重量份不同之外，其他条件同实施例1；

所述超高性能混凝土中硅灰、粉煤灰和矿渣粉的重量份如下：

硅灰151份

粉煤灰171份

矿渣粉161份；

根据实施例1~3和对比例1~6制备所得的3联排电缆支架，其性能如表一：

	用钢量	支架数	自重(kg)	承载力(kg)	抗压强度	抗折强度
							实施例1	1%	3	8.5	486	168	21.6
实施例2	1%	3	8.6	450	170	20
							实施例3	1%	3	8.55	410	148	19.3
对比例1	1%	3	8.3	56	54	4.5
							对比例2	1%	3	8.45	260	98	12.8
对比例3	1%	3	8.45	416	151	17.6
							对比例4	1%	3	8.45	390	147	16.9
对比例5	1%	3	8.5	410	153	18.7
							对比例6	1%	3	8.5	370	140	19.8

     通过对比例1与实施例1~3对比，直观地看出本发明的联排电缆支架的自重明显小于采用普通混凝土的电缆支架，在承载力、抗压强度和抗折强度方面也优于普通混凝土材料的电缆支架；通过对比例2~4与实施例1的对比，在承载力、抗压强度和抗折强度方面的数据可直观地看出硅灰、粉煤灰和矿渣粉的组合及配比并非简单地加和，能使本发明的性能最优；通过对比例5，6与实施例1~3对比，在承载力、抗压强度和抗折强度方面对比例5,6均小于实施例1~3，很明显，本发明选取的硅灰、粉煤灰和矿渣粉的配比为最优选。

Claims (8)

1.一种超高性能混凝土联排电缆支架，包括立柱（1）和相互平行的多个托臂（2），所述托臂（2）一端与立柱（1）连接，另一端设有边框（3），其特征在于，所述电缆支架整体采用超强性能混凝土整体浇筑，所述的超高性能混凝土包括下述重量份组成的各原料组分：

平均粒径30~60μm的低碱硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥585~670份；

平均粒径0.18μm、SiO₂含量≥85%的硅灰115~150份；

平均粒径20~40μm，氧化钙含量≤10%的低钙Ⅰ级粉煤灰130~170份；

平均粒径10~30μm的S95级以上矿渣粉125~160份；

粒径为0.16~4.75mm，含泥量小于0.5%的河砂1180~1350份；

减水率大于30%的高效减水剂28~36份；

水125~138份；

直径为0.18~0.25mm、长度为10~15mm的镀铜钢纤维100~150份。

2.根据权利要求1所述的超强性能混凝土联排电缆支架，其特征在于，所述的超高性能混凝土包括下述重量份组成的各原料组分：

平均粒径30~60μm的低碱硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥625份；

平均粒径0.18μm、SiO₂含量≥85%的硅灰135份；

平均粒径20~40μm，氧化钙含量≤10%的低钙Ⅰ级粉煤灰155份；

平均粒径10~30μm的S95级以上矿渣粉145份；

粒径为0.16~4.75mm，含泥量小于0.5%的河砂1260份；

减水率大于30%的高效减水剂32份；

水130份；

直径为0.18~0.25mm、长度为10~15mm的镀铜钢纤维120份。

3.根据权利要求1所述超高性能混凝土联排电缆支架，其特征在于，所述托臂（2）有3~5个，所述两个托臂（2）之间距离150~300mm。

4.根据权利要求3所述超高性能混凝土联排电缆支架，其特征在于，所述托臂（2）垂直连接立柱（1），所述托臂（2）底面设有波纹。

5.根据权利要求3所述的超强性能混凝土联排电缆支架，其特征在于，所述立电缆支架内部设有钢网保护层。

6.根据权利要求5所述的超强性能混凝土联排电缆支架，其特征在于，所述钢网保护层厚度为10mm~15mm。

7.根据权利要求3所述的超强性能混凝土联排电缆支架，其特征在于，所述立柱上设有预埋孔（4），所述两个预埋孔（4）之间距离400~500mm。

8.根据权利要求1~7所述超强性能混凝土联排电缆支架的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1.将配方限定的镀铜钢纤维和河砂加入搅拌机搅拌2~3分钟至分散均匀;

S2.再向搅拌机中加入配方限定的低碱硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥、硅灰、粉煤灰及矿渣粉继续搅拌1~2分钟至均匀;

S3.向S2所得的材料中依次加入配方中的高效减水剂和水继续搅拌3~4分钟至分散均匀，得到绿色超高性能混凝土；

所述的水依据实际大于扩展度550mm适当微调;

S4.将S3所得的超高性能混凝土通过布料装置均匀布在带有钢网联排电缆支架模具中，并轻微振动平整，压光后进入自然养护12~14小时，然后进入红外线高温养护，温度为70~75℃，恒温12小时。

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