CN111852164A - 一种高性能混凝土电杆 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种高性能混凝土电杆，包括混凝土和电杆骨架，电杆骨架采用双层布筋设计，分为不同直径的二个环向层被包裹在高性能混凝土中，电杆骨架包括若干玄武岩纤维复合筋、普通钢筋、钢筋限位环、架立圈及格栅网。玄武岩纤维复合筋和普通钢筋做为电杆纵向受力钢筋，玄武岩纤维复合筋均匀分布在钢筋限位环的外侧定位槽内，普通钢筋均匀分布在钢筋限位环的内侧定位槽内。普通钢筋内侧用架立圈对其进行固定，玄武岩纤维复合筋的外侧用格栅网对玄武岩纤维复合筋进行缠绕。电杆骨架置于高性能混凝土内，保护层均固定在玄武岩纤维复合筋的外侧，保证玄武岩纤维复合筋在高性能混凝土内。提高了电杆的综合性能，并节约钢材用量，减轻电杆重量。

Description

一种高性能混凝土电杆

技术领域

本发明涉及混凝土电杆技术领域，特别是涉及一种高性能混凝土电杆。

背景技术

常规普通混凝土电杆由于运行维护方便、加工方便等优点，大量应用在输变电工程、铁路电气化工程及通信领域，尤其在我国平原和运输条件好的地区得到广泛的应用。虽然普通混凝土电杆具有上述优点，但是在不同环境条件下，普通混凝土电杆的抗冻性、耐腐蚀、抗碳化等存在缺陷，同时也存在混凝土容易开裂、耐久性差等缺点，在电网运行中存在安全隐患。普通混凝土电杆钢筋骨架主要采用热轧带肋钢筋，采用设计强度一般为400N/mm²，且骨架较重，增加混凝土电杆的生产成本和运输费用。同时由于钢筋与混凝土的热膨胀系数不同，导致它们的变形不同步，时间长了，容易出现裂纹并导致钢筋与混凝土的脱落。

发明内容

本发明的目的是提供一种高性能混凝土电杆，以解决上述现有技术存在的问题，充分运用高性能混凝土强度高、耐久性强等优势。降低混凝土电杆表面的易开裂、耐久性差等缺点。利用玄武岩纤维复合筋具有高强、轻质、耐腐蚀、抗碳化等优异的理化性质，且玄武岩纤维复合筋的热膨胀系数与混凝土相近，确保了混凝土与筋材的同步变形。代替部分普通钢筋，提高了电杆的力学性能且降低了混凝土电杆的钢材用量。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种高性能混凝土电杆，包括电杆骨架和混凝土，所述电杆骨架被包裹在混凝土中，所述电杆骨架包括玄武岩纤维复合筋、钢筋、格栅网、架立圈和钢筋限位环，所述玄武岩纤维复合筋和钢筋相互平行且相间穿设在混凝土中，所述玄武岩纤维复合筋和钢筋各位于同心但不同直径的圆周上，所述格栅网缠绕在所述玄武岩纤维复合筋的外侧，所述格栅网包括多个横向筋和多个纵向筋，所述横向筋和纵向筋均相互交叉固定连接成网状结构，所述横向筋和纵向筋与所述玄武岩纤维复合筋接触处均固定连接，所述架立圈沿所述电杆骨架的轴向等间距分布并固定在所述钢筋的内侧，所述钢筋限位环沿所述电杆骨架的轴线方向等间距分布，且所述钢筋限位环固定在所述钢筋外侧和玄武岩纤维复合筋的内侧；若干保护层沿所述电杆骨架的轴向等间距分布，所述保护层均固定在所述玄武岩纤维复合筋的外侧。

优选地，所述钢筋的直径大于或等于所述玄武岩纤维复合筋的直径。

优选地，所述格栅网和玄武岩纤维复合筋的接触处均绑扎连接。

优选地，所述格栅网的横向筋和纵向筋均垂直交叉，所述横向筋和纵向筋一体成型。

优选地，所述架立圈均焊接在所述钢筋上，所述架立圈的间距为0.5-1.0m。

优选地，各所述保护层包括若干个垫块，所述垫块沿所述电杆骨架的轴向均匀分布且均固定在所述玄武岩纤维复合筋的外侧。

优选地，所述玄武岩纤维复合筋由玄武岩纤维与合成树脂制成，所述钢筋采用HRB400钢筋，所述格栅网和所述架立圈均采用HPB300钢筋。

优选地，所述混凝土的强度为60～120MPa。

优选地，所述混凝土由水泥、硅灰、砂、碎石、水、钢纤维和减水剂混合而成。

优选地，所述混凝土中加入有掺合料。

本发明相对于现有技术取得了以下有益技术效果：

本发明中的高性能混凝土电杆，电杆骨架采用双层布筋设计，分为不同直径的二个环向层被包裹在高性能混凝土中，玄武岩纤维复合筋和普通钢筋做为电杆纵向受力钢筋，玄武岩纤维复合筋均匀分布在钢筋限位环的外侧定位槽内，普通钢筋均匀分布在钢筋限位环的内侧定位槽内。普通钢筋内侧用架立圈对其进行固定，玄武岩纤维复合筋的外侧用格栅网对玄武岩纤维复合筋进行缠绕。电杆骨架置于高性能混凝土内，保护层均固定在玄武岩纤维复合筋的外侧，保证玄武岩纤维复合筋在高性能混凝土内。

本发明利用玄武岩纤维复合筋轻质、高强、耐腐蚀等优异的理化性质特点，且玄武岩纤维复合筋与混凝土具有同步变形优点，提高了电杆的综合性能，并节约钢材用量，减轻电杆重量。格栅网布置在玄武岩纤维复合筋的外侧，增大了与高性能混凝土的接触面积，减少电杆环形裂纹产生。玄武岩纤维复合筋和普通钢筋共同作用，可以显著的提高混凝土电杆的力学性能和各项综合性能。

本发明的高性能混凝土电杆，采用高性能混凝土强度高、耐久性、体积稳定性和经济性等特点，降低了混凝土的生产成本，提高混凝土综合性能。格栅网缠绕在电杆骨架的外侧，对玄武岩纤维复合筋与格栅网的接触处均进行绑扎固定，固定后，保护层垫块固定在最外侧。利用玄武岩纤维复合筋拉伸强度和屈服强度都是普通钢筋的2倍以上，玄武岩纤维复合筋代替部分普工钢筋，减少钢筋的总体用量，降低生产成本和电杆重量。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明高性能混凝土电杆的结构示意图；

图2为本发明高性能混凝土电杆的横截面示意图；

图3为本发明高性能混凝土电杆骨架示意图；

图4为本发明高性能混凝土电杆钢筋限位环示意图；

其中：1-电杆骨架，2-高性能混凝土，3-保护层垫块，4-玄武岩纤维复合筋，5-格栅网，6-钢筋限位环，7-架立圈，8-普通钢筋。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

如图1-图3所示，本实施例提供了一种高性能混凝土电杆，包括高性能混凝土2和电杆骨架1，电杆骨架1嵌入高性能混凝土2中，骨架包括若干玄武岩纤维复合筋4、普通钢筋8、格栅网5、架立圈7和保护层垫块3，玄武岩纤维复合筋4以玄武岩纤维为增强材料，以合成树脂为基体材料，经拉挤工艺和特殊的表面处理形成的一种新型非金属复合材料，普通钢筋8采用HRB400钢筋，格栅网5和架立圈7均采用材质为HPB300钢筋，玄武岩纤维复合筋4和普通钢筋8相互平行且相间穿设在高性能混凝土2中，普通钢筋8的直径大于等于玄武岩纤维复合筋4的直径，玄武岩纤维复合筋4和普通钢筋8各自位于不同直径同一圆周上，格栅网5绕在玄武岩纤维复合筋4的外侧，格栅网5与玄武岩纤维复合筋4的接触处均绑扎固定连接，架立圈7沿电杆的轴向方向等间距分布并固定在普通钢筋8的内侧，具体的，架立圈7均焊接在普通钢筋8上，架立圈7的间距为0.5-1.0m，若干保护层垫块3沿电杆的轴向方向等间距分布，保护层均固定在玄武岩纤维复合筋4的外侧。

玄武岩纤维复合筋可以明显延长腐蚀环境中的水泥混凝土结构寿命，与传统钢筋混凝土结构相比具有优异的力学、物理及化学性能。抗拉强度高，是普通钢筋强度的2倍以上；优异的耐腐蚀性(是其他任何纤维材料制品所不可比拟的)；密度小，纤维复合筋的密度仅为普通钢筋的1/4左右；

玄武岩纤维复合筋4的热膨胀系数与混凝土相近，两者间不会产生大的温度应力；透波性能好，不屏蔽；不导电不导热；可预制标准弯形及其他形状。

玄武岩纤维复合筋4与普通钢筋8的各种新能对比如下；

表1

序号	名称	玄武岩纤维复合筋	钢筋	备注
					1	拉伸强度(MPa)	≥1000	≥500
2	屈服强度(MPa)	≥600	≥300
					3	弹性模量(GPa)	≥50	≥200
4	相对密度(g/cm<sup>3</sup>)	1.9-2.1	7.9

高性能混凝土2的设计强度等级为(60—120)MPa，且高性能混凝土2可以选用现有的任何一种强度等级的高性能混凝土。

高性能混凝土2主要由水泥、硅灰、砂、碎石、水、钢纤维和减水剂组成，其中水泥、硅灰、砂、碎石、水、减水剂的质量配合比根据强度及使用条件不同会有相应的调整。水泥应选用硅酸盐水泥或普硅酸盐水泥。水泥中C3A含量应不大于8％，细度控制在10％以内，碱含量小于0.8％，氯离子含量小于0.1％。水泥中的C3A含量高、细度高，比表面积就会增大，混凝土的用水就会增加，从而造成混凝土落度损失过快，有时甚至会出现急凝和假凝现象，这不仅会影响混凝土的外观质量，同时也将直接影响其耐久性，为了更好地达到各项指标，散装水泥的存放时间以15天为宜。

外加剂与水泥相适应性、减水率、流动性、含气量、掺量都将影响混凝土的工作性，外加剂宜采用聚羧酸系列产品，其技术指标主要包括:减水率不应低于28％，硫酸钠含量小于10％，碱含量不得超过10％，外加剂中的氯离子含量不得大于0.2％，含气量不小于3％。

细骨料，含泥量、泥块含量也是影响高性能混凝土2各项技术指标的重要原因之一，含泥量、泥块含量过高，不仅能降低混凝土强度，同时易造成内部结构的毛细通道不能有效的阻止有害物质的侵蚀。细骨料应选用处于级配区的中粗砂，砂的细度模数要求为2.3-3.2。

粗骨料选用二级配、三级配碎石，保持良好的级配能增加混凝土强度。在选择粗骨料时，一定要控制大骨科的含量，大骨料的含量超标，将直接影响保护层外侧混凝土的质量，会导致混凝土的表面干裂纹，影响表观质量。碎石粒径宜为5mm-20mm，最大粒径不应超过25mm，级配良好，压碎指标不大于8％，针片状含量不大干10％，含泥量低于1.0％，骨料水溶性氯化物折合氯离子含量不超过集料质量的0.02％。

混凝土在拌制过程中，应对投料顺序、搅拌时间进行控制。混凝土应根据混凝土拌合料要求的均匀性、混凝土强度增长的效果及生产效率等因素规定合适的搅拌时间。为了提高外加剂的效率减少混凝土坍落度损失，采用二次投料的方法进行搅拌。其搅拌顺序为:混土原材料计量后，宜先向搅拌机投入细骨料、水泥和矿物掺和料，搅拌10s以上达到均匀后，加入粗骨料、水和外加剂，至搅拌均匀为止，混凝土搅拌时间不得小于3min。按此配合比搅拌出来的高性能混凝土具有适合电杆生产的扩展度和流动度，方便布料和离心，提高了生产效率，且降低了生产成本。

本说明书中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

需要说明的是，对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内，不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种高性能混凝土电杆，其特征在于：包括电杆骨架和混凝土，所述电杆骨架被包裹在混凝土中，所述电杆骨架包括玄武岩纤维复合筋、钢筋、格栅网、架立圈和钢筋限位环，所述玄武岩纤维复合筋和钢筋相互平行且相间穿设在混凝土中，所述玄武岩纤维复合筋和钢筋各位于同心但不同直径的圆周上，所述格栅网缠绕在所述玄武岩纤维复合筋的外侧，所述格栅网包括多个横向筋和多个纵向筋，所述横向筋和纵向筋均相互交叉固定连接成网状结构，所述横向筋和纵向筋与所述玄武岩纤维复合筋接触处均固定连接，所述架立圈沿所述电杆骨架的轴向等间距分布并固定在所述钢筋的内侧，所述钢筋限位环沿所述电杆骨架的轴线方向等间距分布，且所述钢筋限位环固定在所述钢筋外侧和玄武岩纤维复合筋的内侧；若干保护层沿所述电杆骨架的轴向等间距分布，所述保护层均固定在所述玄武岩纤维复合筋的外侧。

2.根据权利要求1所述的高性能混凝土电杆，其特征在于：所述钢筋的直径大于或等于所述玄武岩纤维复合筋的直径。

3.根据权利要求1所述的高性能混凝土电杆，其特征在于：所述格栅网和玄武岩纤维复合筋的接触处均绑扎连接。

4.根据权利要求1所述的高性能混凝土电杆，其特征在于：所述格栅网的横向筋和纵向筋均垂直交叉，所述横向筋和纵向筋一体成型。

5.根据权利要求1所述的高性能混凝土电杆，其特征在于：所述架立圈均焊接在所述钢筋上，所述架立圈的间距为0.5-1.0m。

6.根据权利要求1所述的高性能混凝土电杆，其特征在于：各所述保护层包括若干个垫块，所述垫块沿所述电杆骨架的轴向均匀分布且均固定在所述玄武岩纤维复合筋的外侧。

7.根据权利要求1所述的高性能混凝土电杆，其特征在于：所述玄武岩纤维复合筋由玄武岩纤维与合成树脂制成，所述钢筋采用HRB400钢筋，所述格栅网和所述架立圈均采用HPB300钢筋。

8.根据权利要求1所述的高性能混凝土电杆，其特征在于：所述混凝土的强度为60～120MPa。

9.根据权利要求1所述的高性能混凝土电杆，其特征在于：所述混凝土由水泥、硅灰、砂、碎石、水、钢纤维和减水剂混合而成。

10.根据权利要求9所述的高性能混凝土电杆，其特征在于：所述混凝土中加入有掺合料。

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