CN104844112A - 一种降低胶凝材料用量的离心式混凝土电杆制备方法 - Google Patents

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战营
杨医博
吴小环
谢瑜航
郭文瑛
王恒昌
郑怀丘
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Abstract

本发明公开了一种降低胶凝材料用量的离心式混凝土电杆制备方法,包括步骤:1)配制并拌合混凝土,所述混凝土每立方米总质量为2400~2480kg,其中胶凝材料质量为340~430kg,水与胶凝材料的质量比为0.30~0.33:1,减水剂用量为胶凝材料质量的1.1~1.8%,引气剂用量为胶凝材料质量的0.005%~0.05%,余量为砂子和石子,其中砂子与砂石的质量比为0.32~0.36:1;2)将拌合好的混凝土投入喂料机中布料,模具合模、张拉;3)电杆离心;4)蒸养养护;5)电杆脱模。本发明通过掺加引气剂,减少电杆胶凝材料用量,降低余浆量,且对强度、耐久性无影响。

Description

一种降低胶凝材料用量的离心式混凝土电杆制备方法
技术领域
本发明属于建筑材料领域,特别涉及一种降低胶凝材料用量的离心式混凝土电杆制备方法。
背景技术
离心式混凝土电杆是一种常见的输电辅助设施。上世纪80年代,我国鼓励发展离心法环形预应力混凝土电杆,其制造工艺主要是将钢丝骨架在钢模内纵向张拉,然后将电杆模具放在离心机上离心,使混凝土在离心力作用下将多余水分挤出,从而大大提高混凝土的密实性和强度。为了使混凝土能较快地达到设计强度的70%以上,可进行蒸汽养护,以缩短脱模周期。使用预应力混凝土电杆比用普通钢筋混凝土电杆节约钢材,而且还能提高抗裂性和使用寿命。
目前离心式混凝土电杆采用的混凝土强度一般为C50~C60,生产电杆所用的混凝土的胶凝材料用量和单价都较高,是离心式混凝土电杆成本的决定性因素之一。如果能降低胶凝材料用量,那么就可以降低成本,提高竞争力。
目前我国的离心式混凝土电杆混凝土的胶凝材料用量一般在450~480kg/m3。这是一个比较合理的胶凝材料用量范围,能够较好的保证生产出的电杆的质量(强度、耐久性、保护层厚度等)。但是这种混凝土在离心工艺中会产生较多的余浆。这些余浆的主要成分就是胶凝材料和水。余浆中的胶凝材料对于最终的电杆产品没有起到作用,因此这部分胶凝材料被浪费掉了。
此外,由于余浆的成分不稳定,质量难以控制,因此难以应用于其他混凝土制品的生产;一些企业采取了余浆回用技术,增大了生产的复杂性和人工需求量,也增大了电杆质量控制的难度。余浆属于污染物,且凝结产生强度后难以处理,因此难以排放。如何处理余浆,是令电杆生产企业头疼的问题。
虽然余浆存在以上问题,但是余浆中的胶凝材料对于确保离心前的拌料、布料、合模等生产工艺中混凝土的工作性能达标有重要意义。如果混凝土中缺少了这些胶凝材料浆体,混凝土会因为浆体量过少而变得松散、无流动性,无法进行生产。
如果减少胶凝材料用量,同时提高水胶比,虽然可以使工作性能得到提高,但是混凝土强度难以达到要求;如果减少胶凝材料用量,同时保持水胶比不变,提高减水剂用量,也可以使工作性能得到提高,但过高的减水剂掺量会使混凝土离析、泌水。
引气剂能经济有效地改善新拌混凝土的和易性,特别是对胶凝材料用量少的混凝土效果更显著。但引气剂引入的气泡可能会导致混凝土内部孔增多,从而使强度降低。另外,GB 50119-2013《混凝土外加剂应用技术规范》规定引气剂及引气减水剂不宜用于蒸养混凝土。这是因为高温养护条件下,引气剂引入的气体会产生巨大膨胀,如果引入的气体含量不恰当,甚至可能导致混凝土强度大幅度下降及耐久性变差。
考虑到离心式混凝土电杆的工艺中有离心步骤,在离心时,引气剂引入的气体会被挤出混凝土。也就是说,在拌合混凝土阶段加入引气剂,引入的气体仅存在于拌合、布料、合模阶段,而这些阶段要求混凝土有较好的工作性能。在离心阶段引气剂引入的气体被挤出,对混凝土的强度、耐久性影响很小。因此,提出采用掺加引气剂的方法来降低混凝土中胶凝材料用量的思路。
如果掺加引气剂,降低了胶凝材料的用量,也就相应降低了水泥浆体量。离心时,一部分气体代替浆体被挤出混凝土,使得浆体挤出量,也即余浆量减少。因此掺加引气剂可在一定程度上减少余浆的产量。
发明内容
为解决离心式混凝土电杆胶凝材料用量高的问题,本发明提供一种降低胶凝材料用量的离心式混凝土电杆制备方法。通过掺加引气剂,使得混凝土在拌合时内部引入大量气体,提高混凝土拌合物和易性,易于搅拌、布料,从而使混凝土在降低胶凝材料用量的情况下仍然具有适宜的工作性能。在之后的电杆离心过程中,混凝土在高速离心过程中挤压密实,这些气体被挤出,因此电杆的强度和耐久性基本不受影响。
本发明的目的通过以下技术方案实现:
一种降低胶凝材料用量的离心式混凝土电杆制备方法,包括步骤:
1)配制并拌合混凝土,所述混凝土每立方米总质量为2400~2480kg,其中胶凝材料质量为340~430kg,水与胶凝材料的质量比为0.30~0.33:1,减水剂用量为胶凝材料质量的1.1~1.8%,引气剂用量为胶凝材料质量的0.005%~0.05%,余量为砂子和石子,其中砂子与砂石的质量比为0.32~0.36:1,所述胶凝材料中水泥占65~90%,矿物掺合料占10~35%;
2)将拌合好的混凝土投入喂料机中布料,模具合模、张拉;
3)电杆离心,使混凝土中由引气剂引入的气体被挤出;
4)蒸养养护,养护时间共5~8h;
5)电杆脱模。
进一步地,步骤3中电杆离心过程依次包括慢速、中速、高速三个阶段,各阶段的转速与时间与现有离心式混凝土电杆的工艺相同,不再赘述。
进一步地,所述步骤4的蒸养养护过程包括静停阶段、由静停温度升至恒温温度的升温阶段、恒温阶段、由恒温温度降至室温温度的降温阶段四个阶段,所述静停阶段的温度为40~55℃,恒温阶段的温度为80~90℃,各阶段的温度与时间与现有离心式混凝土电杆的工艺相同,不再赘述。
进一步地,拌合混凝土前,所述引气剂预先与减水剂充分混合,制备成引气减水剂。
进一步地,所述减水剂为聚羧酸减水剂或萘系减水剂。
与现有技术相比,本发明具有如下优点:
1. 本发明能有效降低电杆生产过程中胶凝材料的用量4%~25%,对混凝土的工作性能、强度、耐久性基本无影响,从而降低原材料成本,提高竞争力。
2. 本发明能有减少电杆生产过程中的副产品——余浆的产量,减少余浆处理成本。
3. 本发明仅需要在拌合混凝土时加入引气剂,不改变原有工艺流程,也不需要增加设备,便于推广。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步的具体详细描述,但本发明的实施方式不限于此,对于未特别注明的工艺参数,可参照常规技术进行。
以下实施例采用的水泥为华润水泥P.Ⅱ42.5R,砂为天然河砂(2区中砂,细度模数2.7),碎石为5-25mm连续级配碎石。
实施例1
一种降低胶凝材料用量的离心式混凝土电杆制备方法,包括步骤:
1)配制并拌合混凝土,所述混凝土每立方米总质量为2480kg,其中胶凝材料质量为430kg,水与胶凝材料的质量比为0.30:1,减水剂用量为胶凝材料质量的1.8%,引气剂用量为胶凝材料质量的0.005%,余量为砂子和石子,其中砂子与砂石的质量比为0.32:1,所述胶凝材料中水泥占65%,矿物掺合料占35%;
2)将拌合好的混凝土投入喂料机中布料,模具合模、张拉;
3)电杆离心,使混凝土中由引气剂引入的气体被挤出;
4)蒸养养护,养护时间共5~8h;
5)电杆脱模。
进一步地,步骤3中电杆离心过程依次包括慢速、中速、高速三个阶段,各阶段的转速与时间与现有离心式混凝土电杆的工艺相同,不再赘述。
进一步地,所述步骤4的蒸养养护过程包括静停阶段、由静停温度升至恒温温度的升温阶段、恒温阶段、由恒温温度降至室温温度的降温阶段四个阶段,所述静停阶段的温度为40~55℃,恒温阶段的温度为80~90℃,各阶段的温度与时间与现有离心式混凝土电杆的工艺相同,不再赘述。
进一步地,所述减水剂为10%固含量聚羧酸减水剂。
本实施例制备的电杆的混凝土参数及性能见表1,由表1可看出,本实施例相比现有电杆工艺减少了4.4%的胶凝材料用量,而其他检查项目等均符合相关的检测标准。
实施例2
一种降低胶凝材料用量的离心式混凝土电杆制备方法,包括步骤:
1)配制并拌合混凝土,所述混凝土每立方米总质量为2450kg,其中胶凝材料质量为395kg,水与胶凝材料的质量比为0.31:1,减水剂用量为胶凝材料质量的1.6%,引气剂用量为胶凝材料质量的0.01%,余量为砂子和石子,其中砂子与砂石的质量比为0.33:1,所述胶凝材料中水泥占70%,矿物掺合料占30%;
2)将拌合好的混凝土投入喂料机中布料,模具合模、张拉;
3)电杆离心,使混凝土中由引气剂引入的气体被挤出;
4)蒸养养护,养护时间共5~8h;
5)电杆脱模。
进一步地,步骤3中电杆离心过程依次包括慢速、中速、高速三个阶段,各阶段的转速与时间与现有离心式混凝土电杆的工艺相同,不再赘述。
进一步地,所述步骤4的蒸养养护过程包括静停阶段、由静停温度升至恒温温度的升温阶段、恒温阶段、由恒温温度降至室温温度的降温阶段四个阶段,所述静停阶段的温度为40~55℃,恒温阶段的温度为80~90℃,各阶段的温度与时间与现有离心式混凝土电杆的工艺相同,不再赘述。
进一步地,拌合混凝土前,所述引气剂预先与减水剂充分混合,制备成引气减水剂。
进一步地,所述减水剂为10%固含量聚羧酸减水剂。
本实施例制备的电杆的混凝土参数及性能见表1,由表1可看出,本实施例相比现有电杆工艺减少了12.2%的胶凝材料用量,而其他检查项目等均符合相关的检测标准。
实施例3
一种降低胶凝材料用量的离心式混凝土电杆制备方法,包括步骤:
1)配制并拌合混凝土,所述混凝土每立方米总质量为2430kg,其中胶凝材料质量为365kg,水与胶凝材料的质量比为0.32:1,减水剂用量为胶凝材料质量的1.4%,引气剂用量为胶凝材料质量的0.03%,余量为砂子和石子,其中砂子与砂石的质量比为0.35:1,所述胶凝材料中水泥占70%,矿物掺合料占30%;
2)将拌合好的混凝土投入喂料机中布料,模具合模、张拉;
3)电杆离心,使混凝土中由引气剂引入的气体被挤出;
4)蒸养养护,养护时间共5~8h;
5)电杆脱模。
进一步地,步骤3中电杆离心过程依次包括慢速、中速、高速三个阶段,各阶段的转速与时间与现有离心式混凝土电杆的工艺相同,不再赘述。
进一步地,所述步骤4的蒸养养护过程包括静停阶段、由静停温度升至恒温温度的升温阶段、恒温阶段、由恒温温度降至室温温度的降温阶段四个阶段,所述静停阶段的温度为40~55℃,恒温阶段的温度为80~90℃,各阶段的温度与时间与现有离心式混凝土电杆的工艺相同,不再赘述。
进一步地,所述减水剂为30%固含量萘系减水剂。
本实施例制备的电杆的混凝土参数及性能见表1,由表1可看出,本实施例相比现有电杆工艺减少了18.9%的胶凝材料用量,而其他检查项目等均符合相关的检测标准。
实施例4
一种降低胶凝材料用量的离心式混凝土电杆制备方法,包括步骤:
1)配制并拌合混凝土,所述混凝土每立方米总质量为2400kg,其中胶凝材料质量为340kg,水与胶凝材料的质量比为0.33:1,减水剂用量为胶凝材料质量的1.1%,引气剂用量为胶凝材料质量的0.05%,余量为砂子和石子,其中砂子与砂石的质量比为0.36:1,所述胶凝材料中水泥占90%,矿物掺合料占10%;
2)将拌合好的混凝土投入喂料机中布料,模具合模、张拉;
3)电杆离心,使混凝土中由引气剂引入的气体被挤出;
4)蒸养养护,养护时间共5~8h;
5)电杆脱模。
进一步地,步骤3中电杆离心过程依次包括慢速、中速、高速三个阶段,各阶段的转速与时间与现有离心式混凝土电杆的工艺相同,不再赘述。
进一步地,所述步骤4的蒸养养护过程包括静停阶段、由静停温度升至恒温温度的升温阶段、恒温阶段、由恒温温度降至室温温度的降温阶段四个阶段,所述静停阶段的温度为40~55℃,恒温阶段的温度为80~90℃,各阶段的温度与时间与现有离心式混凝土电杆的工艺相同,不再赘述。
进一步地,所述减水剂为30%固含量萘系减水剂。
本实施例制备的电杆的混凝土参数及性能见表1,由表1可看出,本实施例相比现有电杆工艺减少了24.4%的胶凝材料用量,而其他检查项目等均符合相关的检测标准。
表1:
  基准对比样 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4
引气剂掺量(%) 0 0.005 0.01 0.03 0.05
胶凝材料用量(kg/m3 450 430 395 365 340
减少胶凝材料用量(%) 4.4 12.2 18.9 24.4
抗压强度(MPa) 67.2 66.7 66.9 68.1 67.4
28d电通量(C) 831 842 826 853 829
离心式混凝土电杆检测结果* 合格 合格 合格 合格 合格
*检测标准为GB 4623-2014《环形混凝土电杆》。
上述实施例为本发明较佳的实施方式,但本发明的实施方式并不受所述实施例的限制,其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化,均应为等效的置换方式,都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种降低胶凝材料用量的离心式混凝土电杆制备方法,其特征在于,包括步骤:
1)配制并拌合混凝土,所述混凝土每立方米总质量为2400~2480kg,其中胶凝材料质量为340~430kg,水与胶凝材料的质量比为0.30~0.33:1,减水剂用量为胶凝材料质量的1.1~1.8%,引气剂用量为胶凝材料质量的0.005%~0.05%,余量为砂子和石子,其中砂子与砂石的质量比为0.32~0.36:1,所述胶凝材料中水泥占65~90%,矿物掺合料占10~35%;
2)将拌合好的混凝土投入喂料机中布料,模具合模、张拉;
3)电杆离心,使混凝土中由引气剂引入的气体被挤出;
4)蒸养养护,养护时间共5~8h;
5)电杆脱模。
2.根据权利要求1所述的降低胶凝材料用量的离心式混凝土电杆制备方法,其特征在于:步骤3中电杆离心过程依次包括慢速、中速、高速三个阶段。
3.根据权利要求1所述的降低胶凝材料用量的离心式混凝土电杆制备方法,其特征在于:所述步骤4的蒸养养护过程包括静停阶段、由静停温度升至恒温温度的升温阶段、恒温阶段、由恒温温度降至室温温度的降温阶段四个阶段,所述静停阶段的温度为40~55℃,恒温阶段的温度为80~90℃。
4.根据权利要求1所述的降低胶凝材料用量的离心式混凝土电杆制备方法,其特征在于:拌合混凝土前,所述引气剂预先与减水剂充分混合,制备成引气减水剂。
5.根据权利要求1所述的降低胶凝材料用量的离心式混凝土电杆制备方法,其特征在于:所述减水剂为聚羧酸减水剂或萘系减水剂。
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