CN104806067B - 一种高强抗渗抗冻混凝土电杆 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种高强抗渗抗冻混凝土电杆，该电杆包括钢筋骨架和混凝土层，钢筋骨架包括电杆竖直方向等距设置的架立圈和与缠绕有螺旋筋的纵向预应力钢筋，电杆顶端设有密封盖，纵向预应力钢筋长度小于其外包覆的混凝土层，电杆底端所述混凝土层对应每根钢筋设有与其同轴的填充防腐材料的圆形或方形盲孔。该混凝土电杆钢筋稍端保护在盲孔内的混凝土等防腐材料内，钢筋不外露，钢筋密封在盲孔内，保证了混凝土电杆根部钢筋不碰撞，且有保护层，不会锈蚀。且其混凝土兼顾早期、中期、后期强度，达到胶凝材料最优性能，提供了全寿命周期最优强度与耐久性。

Description

一种高强抗渗抗冻混凝土电杆

技术领域

本发明涉及一种混凝土电杆，具体涉及一种高强抗渗抗冻混凝土电杆。

背景技术

基于国家能源分布，解决能源矛盾的途径之一是在能源中心建立火电、水电、风电和太阳能基地，然后大容量、远距离输送电能。输电线路的架空线路电杆，从最初的木质电杆到1924年的方形实心混凝土电杆再到如今在高铁上广泛应用的钢杆，其中混凝土电杆从1924年的第一根方形实心混凝土电杆，到1938年生产出离心电杆，再到五六十年代先后生产出的目前应用最普遍的离心环形电杆和预应力电杆。

随着当前电力系统基础设施建设不断深入和发展，逐步了解到严酷的使用环境对输电线路用杆塔的力学和耐久性能提出了更高的要求。目前，混凝土电杆的设计强度一般在为C40和C50，原材料也主要以水泥、石子、砂子等传统材料为主，由于工人操作误差以及养护条件等差异，实际强度往往更低，耐久性也得不到保障，传统电杆的生产工艺及性能已不能满足对电杆的要求。在北方寒冷地区、高纬度及高海拔地区的电力系统基础设施建设中，要求混凝土电杆有更高的抗自然灾害能力差。

预应力电杆分为部分预应力混凝土电杆(部分主筋为预应力钢筋)和完全预应力混凝土电杆(主筋全部为预应力钢筋)。在同样荷载下，主筋全部为非预应力钢筋的普通混凝土电杆的裂缝出现较早，一般在开裂检验弯矩的60％～80％出现裂缝，部分预应力混凝土电杆一般在开裂检验弯矩的80％～100％出现裂缝，预应力混凝土电杆一般在开裂检验弯矩的120％～130％出现裂缝，完全预应力混凝土电杆有优良的裂缝控制能力。

电杆开裂后对杆体钢筋的的防护能力会降低。预应力混凝土电杆成型后根部的钢筋外无混凝土包覆层，采用刷涂防腐材料的方式来预防钢筋锈蚀，但防腐材料遇碰撞易掉；且钢筋外露，电杆根部与底盘接触时根部钢筋易弯曲。电杆根部外露钢筋易锈蚀，不宜应用于环境恶劣的地区。

发明内容

为了克服现有技术的上述缺陷，本发明提供了一种高强抗渗抗冻混凝土电杆。该混凝土电杆钢筋稍端保护在盲孔内的混凝土等防腐材料内，钢筋不外露，钢筋密封在盲孔内，保证了混凝土电杆根部钢筋不碰撞，且有保护层，不会锈蚀。且其混凝土兼顾早期、中期、后期强度，达到胶凝材料最优性能，提供了全寿命周期最优强度与耐久性。

为实现上述发明目的，本发明采取的技术方案为：

一种高强抗渗抗冻混凝土电杆，电杆包括钢筋骨架和混凝土层，钢筋骨架包括电杆竖直方向等距设置的架立圈和与缠绕有螺旋筋的纵向预应力钢筋，电杆顶端设有密封盖，纵向预应力钢筋长度小于其外包覆的混凝土层，电杆底端混凝土层对应每根钢筋设有与其同轴的填充防腐材料的圆形或方形盲孔。

电杆有一定的锥度。

进一步的，密封盖为弧顶盖或圆锥盖。

进一步的，盲孔深度为25～35mm。

盲孔内钢筋留头为10～15mm，防腐材料层的厚度为15～20mm。

进一步的，防腐材料为混凝土或密封胶。

本发明的另一目的为提供了一种用于制备高强抗渗抗冻混凝土电杆的混凝土，混凝土由如下质量份计原料制成：

进一步的，胶凝材料包括如下质量份计组分：

活性掺和料包括如下质量份计组分：

组分 质量份

纳米SiO₂掺合料 5～10

玻璃微珠掺合料 20～30。

进一步的，添加剂为减水剂，水的PH＞4。

用水应符合行业标准JGJ63-2006《混凝土用水标准》，水中不得含有影响水泥正常凝结与硬化的有害物质。

进一步的，纳米SiO₂掺合料和玻璃微珠掺合料的质量比为1:3～5。

进一步的，纳米SiO₂掺合料和玻璃微珠掺合料的质量比为1:3.6～4.4；

进一步的，粗骨料为玄武岩和/或石灰岩，粒径为5～25mm，连续级配，针片状颗粒含量为≤5％，含泥量≤0.5％，坚固性指标≤5％，不得混入风化颗粒。

进一步的，针片状颗粒含量为≤3％；

粗骨料不得混入风化颗粒，要保证粗骨料的纯度，风化颗粒没有强度，影响混凝土质量粒度分维越大，会改变粒径的真正级配；

粗骨料的坚固性用硫酸钠溶液循环浸泡法法进行检验，试样经5次循环后，其重量损失率≤5％。

进一步的，细骨料为中粗河砂，细度模数为3.0-2.3，含泥量≤2.0。

进一步的，细度模数为3.0-2.6；

进一步的，中粗河砂的细度模数为2.8；

进一步的，减水剂为聚羧酸高效减水剂，减水率为28％-35％。

进一步的，粉煤灰为I级粉煤灰,烧失量≤3.0％，45μm筛余量≤12％，需水量比≤95％，含水率≤1.0，活性指数≥70。

进一步的，硅灰为按BET-N2吸收法的比表面积为≥18000m²/kg的硅灰，其烧失量为≤6％，表观密度为2.2-2.7g/cm³，SiO₂含量为≥85％，氯离子含量≤0.02％，28d活性指数≥85％，平均粒径为0.31μm。

进一步的，硅灰中SiO₂含量为≥92％，其烧失量为≤2％。

硅灰

进一步的，纳米SiO₂掺合料的SiO₂纯度≥99％，粒径为10-20nm。

进一步的，玻璃微珠掺合料包括SiO₂和Al₂O₃颗粒，粒径为1-1.5μm，SiO₂和Al₂O₃颗粒的质量比为1:1.5～3。

进一步的，水泥为普通硅酸盐水泥P·O 42.5。

纳米级活性SiO₂提高混凝土的早期强度，水泥主要对中期强度影响较大，球珠粉体掺合料主要提高后期强度。

玻璃微珠掺合料以SiO₂和Al₂O₃为主要成分，活性SiO₂属超细工业废渣。

本发明的另一目的为提供了一种用于制备高强抗渗抗冻混凝土电杆的方法，包括如下步骤：

a.矿物掺料的制备

(a-1)制备纳米SiO₂：

2H₂+O₂→2H₂O

SiCl₄+2H₂O→SiO₂+4HCl

2H₂+O₂+SiCl₄→SiO₂+4HCl

空气和氢气分别经加压、分离、冷却脱水、硅胶干燥、除尘过滤后送入合成水解炉。将四氯化硅原料先经精馏塔精馏，再于蒸发器中加热蒸发，而后以干燥、过滤后的空气为载体，送入合成水解炉。四氯化硅在高温下气化(火焰温度1000～1800℃)后，与一定量的氢和氧(或空气)在1800℃左右的高温下进行气相水解；生成颗粒极细的气相二氧化硅，与气体形成气溶胶，先在聚集器中聚集成较大颗粒，然后经旋风分离器收集，再送入脱酸炉，用含氮空气吹洗气相二氧化硅至PH值为4～6即为成品。

(a-2)制备玻璃微珠掺合料：

将由煤粉炉烟道中收集的细颗粒粉末，经高温处理冷却后通过FZ-4型干排粉煤灰微珠、超细微珠分离提取设备分选获得粒径1-1.5μm的球状玻璃体。

干法分离提取微珠系统是根据不同粒度、不同形状的微珠、微细颗粒、不定型物等物质在气体介质中所受重力和介质阻力的不同，而具有不同终末沉降速度来进行分离分级的，其流降末速度符合层流状态下的斯托克斯定律。不同粒径、不同形状、不同密度的颗粒在旋流场中具有不同的离心加速度、重力加速度及平衡沉降末速度。它利用调频高速转子和多级涡旋气流产生的冲击、碰撞、颤振、摩擦等综合作用使球形颗粒与附着的不定型物体相互分离。集多级分离、分级装置于一体，形成闭路循环，有效地避免了粉尘泄漏现象，并在线实现磁性除杂，可满足28/μm粒径以上微珠的分离(多级可至l/μm以上的颗粒分离)。微珠的颗粒完整性好、表面清洁光滑、流动性好、粒度分布合理。根据火电厂的煤质、锅炉类型、燃烧方式、燃烧温度条件的不同两产生的不同粉煤灰，微珠提取率在30％～70％，提取物含珠率95％以上，微珠完整率90％以上，技术含量高，造价低，占地少，闭路生产无污染，其性能是国外设备无法比拟的。

(a-3)将步骤(a-1)和步骤(a-2)制得的纳米SiO₂和玻璃微珠掺合料于高速混拌机中混合均匀。

b.制作钢筋骨架

纵向钢筋主要承受电杆抗弯荷载；缠绕纵向钢筋的为螺旋筋，可抵抗电杆环向变形；固定纵向受力钢筋的同时增强环向抗裂能力。

将下半个钢模水平搁置在工作台上，钢筋骨架两端各穿入梢端挡盘和根端挡盘后，将钢筋的两端头作墩头处理。电杆根端的挡盘直接抵于钢模端边，电杆根部采用带圆形或其他形状凸柱的挡板，凸柱体中心位置钻孔以便电杆钢筋通过，凸柱朝钢模里，挡盘设置在钢模外。电杆梢端的挡盘可在钢模里。

c.原材料计量与搅拌:

开盘前校核上料计量装置，使误差控制在规定允许范围内，检查各运转设备是否完好，配制混凝土拌和物,水泥用量按质量计准确到1.0％，干燥状态的掺和料的用量按质量记准确到1.0％；骨料的用量按质量记准确到1.5％；水、外加剂的用量按质量记准确到0.5％；

搅拌设备采用强制式双卧轴搅拌机；

将计量好的粗骨料、细骨料投入搅拌机内，搅拌1min，再投入水泥与纳米复合球珠矿物掺料-矿物掺合料，搅拌1min，再投入水和添加剂，搅拌2～3min；

混凝土拌合物的入模坍落度在3～10cm，实际生产时测定。

d.运输

将混凝土拌合物倾倒于内壁清洁干净且经润湿的斗车或吊斗内；

混凝土拌合物的运输距离一般不超过500m，运输时间与静停时间累加不超过10min，运输过程覆盖拌合物表面，防止水分散失。

e.浇注

清洁模具内壁，并均匀涂抹脱模剂于模具内壁，检查钢筋笼的绑扎和位置是否满足要求；

拌合物布料时，抛落高度不超过0.5m；

当施工环境平均气温低于10℃或最低气温5℃时，按冬季施工处理，采取保温措施，入模温度为10～30℃；

将螺旋筋排列好后，纵向灌注混凝土，浇注拌合物时从构件一侧浇筑，逐步向另一侧移动浇筑；将混凝土布置均匀后，并做好防止合缝漏浆措施，扣上上半个钢模，拧紧固定螺栓。

f.钢筋预拉

电杆梢端的挡盘可通过与挡盘连接的钢轴与张拉机连接，张拉机施加一定预应力后，钢筋被拉长，在拆离张拉机后钢筋不能回缩。为防止钢筋回缩，可采用适当厚度的垫块垫入挡盘和梢端钢模端部中间，固定了梢端挡盘，再拆离张拉机。

通过旋转卡盘和垫块保持钢筋预拉力，即保持钢筋不回缩。

g.成型

成型采用离心成型工艺，采用拖轮式离心方式，先进行高速离心，离心速度控制在420转/min，离心时间8min；然后进行中速离心，离心速度控制在250转/min，离心时间2min；再后进行低速离心，离心速度控制在150转/min，离心时间2min。

离心成型同时，振捣成型混凝土试件，与电杆同条件养护；

将带张拉好的钢筋骨架和混凝土的钢模，吊入离心机上离心。

h.养护

1)初始养护

将经步骤g离心成型的电杆于(25℃室温)静停3h以上，将经静停的电杆吊入蒸汽养护坑，养护坑内温度与混凝土电杆的温差≤25℃；将养护坑升温，升温速度≤20℃/h，养护坑内温度至60℃后，恒温8h或同条件养护试件抗压强度达到40MPa时将养护坑降温，降温速度≤20℃/h，蒸汽养护坑环境温度与混凝土电杆的表面温度差≤20℃，停止蒸汽后降温至室温，后将电杆由蒸汽坑中取出；

2)拆模；

将蒸汽养护好的电杆吊到拆模区，松下两边合缝螺栓后，吊去上半模，再用吊具把电杆和挡圈一起吊离下半模，使电杆脱离模具，卸下挡圈；

在养护后，将钢模吊出养护池，剪断挡盘中间钢筋，拆卸挡盘，拆除钢模。拆幕后，钢筋预留长度在30mm以上，钢筋预留长度长，采用机械掰断或焊接截断的方法截断钢筋至梢端为15～20mm，根部钢筋不超出根部盲孔使钢筋头有一定保护厚度。

拆除钢模，运出堆放并养护；

脱模过程中，应采取防护措施和正确的卸模操作及吊运方式，防止电杆结构和外观损伤。

3)常温洒水养护

将拆模后的电杆继续洒水养护，养护至龄期14d，控制混凝土电杆表面温度与养护环境的温差≤15℃；

当环境平均气温低于10℃时养护按冬季施工处理。

由于采用了上述技术方案，与现有技术相比，本发明的有益效果包括：

1.本发明的高强抗渗抗冻混凝土电杆，钢筋稍端保护在盲孔内的混凝土等防腐材料内，钢筋不外露，钢筋密封在盲孔内，保证了混凝土电杆根部钢筋不碰撞，且有保护层，不会锈蚀。

2.本发明的高强抗渗抗冻混凝土电杆，考虑混凝土全寿命周期的发展规律进行混凝土配合比设计，使用最佳比例的复合粉体体系与纳米复合球珠矿物二元体系替代部分硅酸盐水泥，在不同阶段充分发挥各种掺和料的作用，同时兼顾早期、中期、后期强度，达到胶凝材料最优性能，提供了全寿命周期最优强度与耐久性。

3.本发明的高强抗渗抗冻混凝土电杆，混凝土的抗压强度和静力受压弹性模量明显提高，力学性能明显好于普通混凝土的力学性能。

4.本发明的高强抗渗抗冻混凝土电杆，具有优异的耐久性能混凝土的电通量在500C以下，抗冻性达到F200，抗氯离子渗透性良好，抗渗性达到P20。

5.本发明的高强抗渗抗冻混凝土电杆，掺加了活性掺和剂，降低了水胶比、水泥、水和骨料的用量，降低了混凝土的成本，提高了经济效益，混凝土的原材料绿色环保，掺加的活性掺和料为工业废料制得，资源再利用，节约了能源。

6.本发明的高强抗渗抗冻混凝土电杆的生产工艺简单，缩短了加工周期，降低了生成成本，增加了离心时间，混凝土充分排气，使其具有良好的密实度，且提高了表面外观的美观度。

附图说明

图1 混凝土电杆结构示意图；

图2 混凝土电杆剖面图；

图3 混凝土电杆养护流程图；

图4 混凝土抗压强度对比曲线图；

图5 底端挡盘示意图；

图6 顶端挡盘示意图；

1–纵向钢筋；2–密封盖；3–盲孔；4–钢筋通孔；5–稍端挡盘；6–凸柱；7–旋转卡盘。

具体实施方式

下面结合实例对本发明进行详细的说明。

实施例1：

高强抗渗抗冻混凝土电杆包括钢筋骨架和混凝土层，钢筋骨架包括电杆竖直方向等距设置的架立圈和与缠绕有螺旋筋的纵向预应力钢筋，电杆顶端设有密封盖，纵向预应力钢筋长度小于其外包覆的混凝土层，电杆底端混凝土层对应每根钢筋设有与其同轴的填充防腐材料的圆形。电杆有一定的锥度。密封盖为弧顶盖；盲孔深度为25mm。盲孔内钢筋留头为10mm，防腐材料层的厚度为15mm。

防腐材料为混凝土。

表1混凝土配合比

1号为未掺加活性掺合料的普通混凝土，

2、3号为掺加纳米SiO₂掺合料和玻璃微珠掺合料的高性能混凝土。

2号混凝土的纳米SiO₂掺合料和玻璃微珠掺合料用量分别为10kg/m³和20kg/m³。

3号混凝土的纳米SiO₂掺合料和玻璃微珠掺合料用量分别为10kg/m³和30kg/m³。

添加剂为聚羧酸高效减水剂，减水率为28％-35％。水的PH为4.5。

用水应符合行业标准JGJ63-2006《混凝土用水标准》，水中不得含有影响水泥正常凝结与硬化的有害物质。

粗骨料为玄武岩和石灰岩，粒径为5～25mm，连续级配，针片状颗粒含量为≤3％，含泥量≤0.5％，坚固性指标≤5％，不得混入风化颗粒。

粗骨料不得混入风化颗粒，要保证粗骨料的纯度，风化颗粒没有强度，影响混凝土质量粒度分维越大，会改变粒径的真正级配；

粗骨料的坚固性用硫酸钠溶液循环浸泡法法进行检验，试样经5次循环后，其重量损失率≤5％。

细骨料为中粗河砂，中粗河砂的细度模数为2.8，含泥量≤2.0。

粉煤灰为I级粉煤灰,烧失量≤3.0％，45μm筛余量≤12％，需水量比≤95％，含水率≤1.0，活性指数≥70。

硅灰为按BET-N2吸收法的比表面积为18000m²/kg的硅灰，其烧失量为2％，表观密度为2.214g/cm³，氯离子含量≤0.02％，28d活性指数≥85％，平均粒径为0.31μm。

硅灰

纳米SiO₂掺合料的SiO₂纯度≥99％，粒径为15nm。

玻璃微珠掺合料包括SiO₂和Al₂O₃颗粒，粒径为1-1.5μm，SiO₂和Al₂O₃颗粒的质量比为1:3。

水泥为普通硅酸盐水泥P·O 42.5。

对按照表1配合比制备的混凝土试样进行强度、弹性模量、电通量、抗冻性和抗渗性试验得出表2的试验数据。

表2混凝土性能

对比表2中试样1、2和3的数据，掺加活性掺和料的混凝土力学性能和耐久性都有很大的提高，强度等级达到C60以上，静力受压弹性模量分别为47.4GPa和49.3GPa，相比试样1提升65％；

在耐久性方面，试样2和试样3的电通量均在500C以下，密实性好，抗水渗透性为P12，标准抗渗试件48h能抵抗1.2MPa静水压力，抗渗性良好，抗冻性达到了F200，试件经过200次冻融循环后不破坏，均相比试样1有大幅度提高。

制备混凝土电杆。

a.矿物掺料的制备

(a-1)制备纳米SiO₂：

空气和氢气分别经加压、分离、冷却脱水、硅胶干燥、除尘过滤后送入合成水解炉。将四氯化硅原料先经精馏塔精馏，再于蒸发器中加热蒸发，而后以干燥、过滤后的空气为载体，送入合成水解炉。四氯化硅在高温下气化(火焰温度1000～1800℃)后，与一定量的氢和氧(或空气)在1800℃左右的高温下进行气相水解；生成颗粒极细的气相二氧化硅，与气体形成气溶胶，先在聚集器中聚集成较大颗粒，然后经旋风分离器收集，再送入脱酸炉，用含氮空气吹洗气相二氧化硅至PH值为4～6即为成品。

(a-2)制备玻璃微珠掺合料：

将由煤粉炉烟道中收集的细颗粒粉末，经高温处理冷却后通过FZ-4型干排粉煤灰微珠、超细微珠分离提取设备分选获得粒径1-1.5μm的球状玻璃体。

干法分离提取微珠系统是根据不同粒度、不同形状的微珠、微细颗粒、不定型物等物质在气体介质中所受重力和介质阻力的不同，而具有不同终末沉降速度来进行分离分级的，其流降末速度符合层流状态下的斯托克斯定律。不同粒径、不同形状、不同密度的颗粒在旋流场中具有不同的离心加速度、重力加速度及平衡沉降末速度。它利用调频高速转子和多级涡旋气流产生的冲击、碰撞、颤振、摩擦等综合作用使球形颗粒与附着的不定型物体相互分离。集多级分离、分级装置于一体，形成闭路循环，有效地避免了粉尘泄漏现象，并在线实现磁性除杂，可满足28/μm粒径以上微珠的分离(多级可至l/μm以上的颗粒分离)。微珠的颗粒完整性好、表面清洁光滑、流动性好、粒度分布合理。根据火电厂的煤质、锅炉类型、燃烧方式、燃烧温度条件的不同两产生的不同粉煤灰，微珠提取率在30％～70％，提取物含珠率95％以上，微珠完整率90％以上，技术含量高，造价低，占地少，闭路生产无污染，其性能是国外设备无法比拟的。

(a-3)将步骤(a-1)和步骤(a-2)制得的纳米SiO₂和玻璃微珠掺合料于高速混拌机中混合均匀。

b.制作钢筋骨架

纵向钢筋主要承受电杆抗弯荷载；缠绕纵向钢筋的为螺旋筋，可抵抗电杆环向变形；固定纵向受力钢筋的同时增强环向抗裂能力。

将下半个钢模水平搁置在工作台上，钢筋骨架两端各穿入梢端挡盘和根端挡盘后，将钢筋的两端头作墩头处理。电杆根端的挡盘直接抵于钢模端边，电杆根部采用带圆形或其他形状凸柱的挡板，凸柱体中心位置钻孔以便电杆钢筋通过，凸柱朝钢模里，挡盘设置在钢模外。电杆梢端的挡盘可在钢模里。

c.原材料计量与搅拌:

开盘前校核上料计量装置，使误差控制在规定允许范围内，检查各运转设备是否完好，配制混凝土拌和物,水泥用量按质量计准确到1.0％，干燥状态的掺和料的用量按质量记准确到1.0％；骨料的用量按质量记准确到1.5％；水、外加剂的用量按质量记准确到0.5％；

搅拌设备采用强制式双卧轴搅拌机；

将计量好的粗骨料、细骨料投入搅拌机内，搅拌1min，再投入水泥与纳米复合球珠矿物掺料-矿物掺合料，搅拌1min，再投入水和添加剂，搅拌2min；

混凝土拌合物的入模坍落度在8cm，实际生产时测定。

d.运输

将混凝土拌合物倾倒于内壁清洁干净且经润湿的斗车或吊斗内；

e.浇注

清洁模具内壁，并均匀涂抹脱模剂于模具内壁，检查钢筋笼的绑扎和位置是否满足要求；

拌合物布料时，抛落高度不超过0.5m；

将螺旋筋排列好后，纵向灌注混凝土，浇注拌合物时从构件一侧浇筑，逐步向另一侧移动浇筑；将混凝土布置均匀后，并做好防止合缝漏浆措施，扣上上半个钢模，拧紧固定螺栓。

f.钢筋预拉

电杆梢端的挡盘可通过与挡盘连接的钢轴与张拉机连接，张拉机施加一定预应力后，钢筋被拉长，在拆离张拉机后钢筋不能回缩。为防止钢筋回缩，可采用适当厚度的垫块垫入挡盘和梢端钢模端部中间，固定了梢端挡盘，再拆离张拉机。

通过旋转卡盘和垫块保持钢筋预拉力，即保持钢筋不回缩。

g.成型

成型采用离心成型工艺，采用拖轮式离心方式，先进行高速离心，离心速度控制在420转/min，离心时间8min；然后进行中速离心，离心速度控制在250转/min，离心时间2min；再后进行低速离心，离心速度控制在150转/min，离心时间2min。

离心成型同时，振捣成型混凝土试件，与电杆同条件养护；

将带张拉好的钢筋骨架和混凝土的钢模，吊入离心机上离心。

h.养护

1)初始养护

将经步骤g离心成型的电杆于(25℃室温)静停3h以上，将经静停的电杆吊入蒸汽养护坑，养护坑内温度与混凝土电杆的温差为22℃；将养护坑升温，升温速度为15℃/h，养护坑内温度至60℃后，恒温8h或同条件养护试件抗压强度达到40MPa时将养护坑降温，降温速度为15℃/h，蒸汽养护坑环境温度与混凝土电杆的表面温度差为18℃，停止蒸汽后降温至室温，后将电杆由蒸汽坑中取出；

2)拆模；

将蒸汽养护好的电杆吊到拆模区，松下两边合缝螺栓后，吊去上半模，再用吊具把电杆和挡圈一起吊离下半模，使电杆脱离模具，卸下挡圈；

在养护后，将钢模吊出养护池，剪断挡盘中间钢筋，拆卸挡盘，拆除钢模。拆幕后，钢筋预留长度在30mm以上，钢筋预留长度长，采用机械掰断或焊接截断的方法截断钢筋至梢端为15mm，根部钢筋不超出根部盲孔使钢筋头有一定保护厚度。

拆除钢模，运出堆放并养护；

脱模过程中，应采取防护措施和正确的卸模操作及吊运方式，防止电杆结构和外观损伤。

3)常温洒水养护

将拆模后的电杆继续洒水养护，养护至龄期14d，控制混凝土电杆表面温度与养护环境的温差≤15℃。

表3混凝土配合比

5号混凝土的纳米SiO₂掺合料和玻璃微珠掺合料的用量分别为8kg/m³和17kg/m³。

6号混凝土的纳米SiO₂掺合料和玻璃微珠掺合料的用量分别为10kg/m³和25kg/m³。

表4混凝土试样的抗压强度

对表4中数据进行分析，得出图4。

对按照表3配合比制备的混凝土试样进行弹性模量、电通量、抗冻性和抗渗性试验得出表5试验数据。

表5不同配合比混凝土性能对比

试样2、3、5和6中掺加了活性掺和料，并采用上述高强抗渗抗冻混凝土电杆的方法制备。

如图4所示，试样4、5和6蒸汽养护后的早期强度均高于标准养护3d的早期强度，不掺加掺和料的混凝土后期强度比蒸汽养护后的强度增长了11.8％，掺加活性掺和料的混凝土，掺和料中的活性成分会发生长期二次水化反应，使混凝土在后期还有良好的强度增长，分别增长了36.2％和33.7％；

对比表4中试样4、5和6的抗压强度数据，试样5、6掺加活性掺合料，活性掺合料具有较好的填充效应、活性效应和微集料效应，复合胶凝材料体系和粉体紧密堆积，纳米复合粒子的表面效应和小尺寸效应，纳米SiO₂的颗粒粒径小于20nm，对水泥硬化浆体中20-150nm的微孔起到填充作用，有效降低孔隙率，改善孔隙结构，降低水泥石的徐变度，大幅度提高混凝土的力学性能和耐久性能，充分利用复合胶凝材料后期的火山灰效应，其掺入可改善混凝土微结构，明显改善硅酸盐水泥的界面区劣化、晶相结构造成的耐久性不良、高水化热造成的微裂纹等组成和微结构方面的缺陷，优化混凝土的和易性及密实性，提高混凝土的抗压强度，抗渗透性和耐久性。

对比表5中试样4、5和6的数据，掺加活性掺和料的混凝土试样5和6的静力受压弹性模量分别为41.97GPa和46.32GPa，较不掺加活性掺和料的混凝土试样4分别提升了17.26％和29.45％，混凝土的静力受压弹性模量随强度的增长而增长，掺加活性掺和料后，混凝土的级配更加合理，和易性得到了改善，刚度得到提升。在耐久性方面，掺加活性掺和料的混凝土的电通量由1405C降低到500C以下，抗氯离子渗透性好,活性掺和料在显微镜下呈球状玻璃体，球状玻璃体的滑动作用，能快速填充混凝土的空隙，可以明显改善混凝土的和易性和工作性，提高混凝土的密实度；掺加活性掺和料的抗渗性由P12提高到P20，活性掺和料中球珠粉体掺合料中的SiO₂和Al₂O₃硅酸盐玻璃体与水泥拌和水后的碱性激发剂Ca(OH)₂发生化学反应，生成水化硅酸钙等凝胶，对砂浆起到增强作用，且使其体积胀大，从而增强了混凝土的抗渗能力；抗冻性达到了F200，混凝土的抗冻能力较高，经200次冻融不破坏，活性掺和料的掺入，降低了水泥的用量，从而降低单位体积混凝土的水化反应的水化热，减少了混凝土的温度裂缝，提高混凝土的耐久性和安全性。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (8)

1.一种高强抗渗抗冻混凝土电杆，所述电杆包括钢筋骨架和混凝土层，其特征在于：所述钢筋骨架包括电杆竖直方向等距设置的架立圈和缠绕有螺旋筋的纵向预应力钢筋，所述电杆顶端设有密封盖，所述纵向预应力钢筋长度小于其外包覆的混凝土层，电杆底端所述混凝土层对应每根钢筋设有与其同轴的填充防腐材料的圆形或方形盲孔；所述密封盖为圆锥盖；

所述盲孔深度为25～35mm；

所述混凝土由如下质量份计原料制成：

所述防腐材料为混凝土或密封胶；所述添加剂为减水剂，所述水的PH>4；

所述粗骨料为玄武岩和/或石灰岩，粒径为5～25mm，连续级配，针片状颗粒含量为≤5％,含泥量≤0.5％，坚固性指标≤5％，不得混入风化颗粒；所述细骨料为中粗河砂，细度模数为3.0-2.3，含泥量≤2.0；

所述减水剂为聚羧酸高效减水剂，减水率为28％-35％。

2.如权利要求1所述的一种高强抗渗抗冻混凝土电杆，其特征在于：

所述胶凝材料包括如下质量份计组分：

所述活性掺和料包括如下质量份计组分：

组分 质量份

纳米Si0₂掺合料 5～10

玻璃微珠掺合料 20～30。

3.如权利要求2所述的一种高强抗渗抗冻混凝土电杆，其特征在于：所述纳米Si0₂掺合料和玻璃微珠掺合料的质量比为1:3～5。

4.如权利要求3所述的一种高强抗渗抗冻混凝土电杆，其特征在于：所述粉煤灰为I级粉煤灰，烧失量≤3.0％，45um筛余量≤12％，需水量比≤95％，含水率≤1.0，活性指数≥70。

5.权利要求3所述的一种高强抗渗抗冻混凝土电杆，其特征在于：所述硅灰为按BET-N2吸收法的比表面积为≥18000m²/kg的硅灰，其烧失量为≤6％，表观密度为2.2-2.7g/cm³，Si0₂含量为≥85％，氯离子含量≤0.02％，28d活性指数≥85％，平均粒径为0.31um。

6.如权利要求3所述的一种高强抗渗抗冻混凝土电杆，其特征在于：所述纳米Si0₂掺合料的Si0₂纯度≥99％,粒径为10-20nm。

7.如权利要求3所述的一种高强抗渗抗冻混凝土电杆，其特征在于：所述玻璃微珠掺合料包括SiO₂和Al₂O₃颗粒，粒径为1-1.5um，所述Si0₂和Al₂O₃颗粒的质量比为1:1.5～3。

8.一种用于制备权利要求1-2任一高强抗渗抗冻混凝土电杆的方法，其特征在于，包括如下步骤：

a.矿物掺料的制备

(a-l)制备纳米Si0₂的掺和料；

(a-2)制备玻璃微珠掺合料；

(a-3)将步骤(a-l)和步骤(a-2)制得的纳米Si0₂掺和料和玻璃微珠掺合料于高速混拌机中混合均匀；

b.制作钢筋骨架；

c.原材料计量与搅拌；

d.运输混凝土；

e.浇注；

f.钢筋预拉；

g.成型；

h.养护；

1)初始蒸汽养护；

2)拆模；

3)常温洒水养护。