CN111978035A - 一种超高性能混凝土离心电杆 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种超高性能混凝土离心电杆，属于电杆的技术领域。按重量份数，其采用的混凝土包括：硅酸盐水泥550‑650份、硅粉120‑160份、矿粉60‑100份、可再分散乳胶粉15‑25份、砂1250‑1350份、高效减水剂15‑25份、水140‑160份、普通钢纤维60‑100份、超细钢纤维30‑50份、空心玻璃微珠10‑20份。电杆的制备包括：a，将混凝土的原料组分混合获得混凝土；b，采用步骤a制备的混凝土，经离心成型获得电杆；c，将步骤b获得的电杆进行养护获得超高性能混凝土离心电杆。其中，步骤b中，离心成型工艺包括从慢速阶段到中速阶段最后至高速阶段，慢速阶段以280‑320r/min的转速离心2‑3min，中速阶段以880‑920r/min的转速离心0.5‑1min，高速阶段以1180‑1220r/min的转速离心15‑20min。上述电杆具有超高力学性能，强度高、稳定性好。
Description
技术领域
本发明涉及电杆的技术领域，特别涉及一种超高性能混凝土离心电杆。
背景技术
电杆是电输送的桥梁，在电网改造和移动通讯建设中具有重要应用。混凝土离心电杆是电杆中常用的一种，制备过程包括配制混凝土、离心成型以及养护。
混凝土离心电杆的制备过程中，混凝土的配比对电杆的力学性能具有重要影响。为了提高电杆的力学性能，混凝土的配比中常常加入钢纤维。例如，公开号为CN101033658A、CN105016670A以及CN103225439A的中国专利申请，其混凝土的配比中均有钢纤维的加入。结果显示，钢纤维的加入确实能够显著提升混凝土电杆的力学性能。
然而，由于钢纤维的密度较大，电杆的离心成型过程中，钢纤维逐渐向电杆的外层迁移，导致电杆内部成分不均匀，使得电杆的力学性能大大降低，强度低、稳定性差。
发明内容
针对现有技术不足，本发明的目的在于：提供一种超高性能混凝土离心电杆，以达到提高电杆力学性能，从而提高电杆的强度和稳定性的效果。
本发明的第一个目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种超高性能混凝土离心电杆，包括混凝土，按重量份数，所述混凝土包括有以下组分：硅酸盐水泥550-650份、硅粉120-160份、矿粉60-100份、可再分散乳胶粉15-25份、砂1250-1350份、高效减水剂15-25份、水140-160份、普通钢纤维60-100份、超细钢纤维30-50份、空心玻璃微珠10-20份。
通过采用上述方案，选取上述混凝土原料组分，获得的电杆的力学性能具有大幅度的提升，其原因可能在于：
一方面，本申请采用普通钢纤维和超细钢纤维两种钢纤维，配合混凝土中的胶质的胶黏作用，形成纤维束。在电杆的离心成型过程中，相比于现有技术中单一钢纤维的加入，这些纤维束在混凝土中的迁移阻力增大，由此能够避免纤维束过度向电杆外层迁移，为提高电杆的力学性能，从而提高电杆的强度和稳定性提供前提条件。
另一方面，发明人在实验过程中发现，虽然纤维束能够极大地避免过度向电杆外层迁移，然而，纤维束在电杆内部的分布均匀性仍然较差，容易出现团聚，对电杆的力学性能又产生了不利影响。为此，发明人进一步调整混凝土的原料组分，并加入适量的空心玻璃微珠，使得纤维束具备一定的润滑性，减少纤维束的团聚，由此能够提高纤维束在电杆内部分布的均匀性。
综上，实验发现，针对本申请，当将混凝土各原料组分控制在上述范围内时，获得的电杆的力学性能具有大幅提升，从而使得电杆的强度和稳定性明显提高，这应该与本申请通过控制混凝土的原料组分从而控制了纤维束在电杆内部的分布有关。
本发明进一步设置为：硅酸盐水泥590-610份、硅粉135-145份、矿粉75-85份、可再分散乳胶粉18-22份、砂1280-1320份、高效减水剂18-22份、水145-155份、普通钢纤维75-85份、超细钢纤维35-45份、空心玻璃微珠13-17份。
正如上述分析，混凝土各原料组分的配比对电杆的性能具有重要影响，本申请通过采用上述方案，将混凝土各原料组分的配比进行进一步的控制，获得的电杆的力学性能具有更大幅度的提升，电杆的强度和稳定性的提高更加明显。
本发明进一步设置为：所述普通钢纤维的长度为20-50mm，直径为0.1-0.5mm；所述超细钢纤维的长度为10-20mm，直径≤0.08mm。
通过采用上述方案，对普通钢纤维和超细钢纤维的长度及直径进行进一步的限定，有利于保证电杆的力学性能。其原因可能在于，这些参数的限定能够保证纤维束本身的特性，配合混凝土的其他原料组分，使得纤维束能够在电杆中分布均匀，能够保证电杆的力学性能，从而能够保证电杆的强度和稳定性。
本发明进一步设置为：所述空心玻璃微珠的粒径为50-80μm。
通过采用上述方案，将空心玻璃微珠的粒径限定在上述范围内，配合本申请的其他原料组分，充分发挥空心玻璃微珠对纤维束的润滑作用。
本发明进一步设置为：所述砂的细度模数为1.6-2.2，含泥量为4-5％。
砂中的泥会破坏混凝土内部的界面强度，从而降低混凝土的力学性能，对电杆的强度和稳定性造成不利影响。所以，混凝土电杆的制作过程中，会对砂的含泥量进行严格的控制，通常会控制在3-4％以下。而本申请通过采用上述方案，可以采用含泥量为4-5％的砂，仍然能够获得高力学性能的电杆。即，本申请能够放宽对砂的含泥量的要求，从而降低电杆制作对原料质量的依赖性，提高电杆制作的稳定性。本申请能够达到上述效果与混凝土的原料组分配比密切相关。
本发明进一步设置为：制备过程包括有以下步骤：
a，将混凝土的原料组分混合，获得混凝土；
b，采用步骤a制备的混凝土，经离心成型，获得电杆；
c，将步骤b获得的电杆进行养护，获得超高性能混凝土离心电杆。
本发明进一步设置为：所述步骤b中，离心成型工艺包括从慢速阶段到中速阶段最后至高速阶段，其中，
慢速阶段：以280-320r/min的转速离心2-3min；
中速阶段：以880-920r/min的转速离心0.5-1min；
高速阶段：以1180-1220r/min的转速离心15-20min。
通过采用上述方案，根据本申请中混凝土的原料组分配比，适当调整了电杆的离心成型工艺，能够有效减弱纤维束向电杆外层过度迁移，有效提高纤维束在电杆内部分布的均匀度，从而获得超高力学性能的电杆，电杆的强度高、稳定性好。
本发明进一步设置为：所述步骤a中，将普通钢纤维、超细钢纤维和砂混合，加入硅酸盐水泥、硅粉、矿粉、可再分散乳胶粉和空心玻璃微珠继续混合，加入高效减水剂和水继续混合，获得混凝土。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
1、获得的电杆具有超高力学性能，强度高、稳定性好；
2、从控制普通钢纤维和超细钢纤维组成的纤维束的迁移入手，提高纤维束在电杆内部分散的均匀度，从而达到提高电杆力学性能的效果，为含有钢纤维的电杆的研究提供了新思路。
具体实施方式
以下对本发明作进一步详细说明。
原料介绍
以下实施例中采用的原料组分以及钢筋网的规格参数如表1所示。
表1原料介绍
实施例1
一种超高性能混凝土离心电杆，包括混凝土，按重量份数，所述混凝土包括有以下组分：硅酸盐水泥550份、硅粉160份、矿粉60份、可再分散乳胶粉25份、砂1250份、高效减水剂25份、水140份、普通钢纤维100份、超细钢纤维30份、空心玻璃微珠20份，该超高性能混凝土离心电杆的制备过程包括有以下步骤：
a，将普通钢纤维、超细钢纤维和砂混合，加入硅酸盐水泥、硅粉、矿粉、可再分散乳胶粉和空心玻璃微珠继续混合，加入高效减水剂和水继续混合，获得混凝土；
b，将步骤a制备的混凝土布料在钢筋网模具内，经离心成型，获得电杆，离心成型工艺包括从慢速阶段到中速阶段最后至高速阶段。其中，慢速阶段：以280r/min的转速离心3min；中速阶段：以880r/min的转速离心1min；高速阶段：以1180r/min的转速离心20min；
c，将步骤b获得的电杆进行养护，获得规格为Φ150mm×8m的超高性能混凝土离心电杆，养护工艺包括从升温期到恒温期最后至降温期。其中，升温期：以20℃/h的升温速率升温至92℃，压力达到1.35MPa；恒温期：温度稳定在92℃，压力稳定在1.35MPa，时间为25h；降温期：以35℃/h的降温速率降至室温，压力降至0.1MPa。
实施例2
一种超高性能混凝土离心电杆，包括混凝土，按重量份数，所述混凝土包括有以下组分：硅酸盐水泥600份、硅粉140份、矿粉80份、可再分散乳胶粉20份、砂1300份、高效减水剂20份、水150份、普通钢纤维80份、超细钢纤维40份、空心玻璃微珠15份，该超高性能混凝土离心电杆的制备过程包括有以下步骤：
a，将普通钢纤维、超细钢纤维和砂混合，加入硅酸盐水泥、硅粉、矿粉、可再分散乳胶粉和空心玻璃微珠继续混合，加入高效减水剂和水继续混合，获得混凝土；
b，将步骤a制备的混凝土布料在钢筋网模具内，经离心成型，获得电杆，离心成型工艺包括从慢速阶段到中速阶段最后至高速阶段。其中，慢速阶段：以300r/min的转速离心2.5min；中速阶段：以900r/min的转速离心0.7min；高速阶段：以1200r/min的转速离心17min；
c，将步骤b获得的电杆进行养护，获得规格为Φ150mm×8m的超高性能混凝土离心电杆，养护工艺包括从升温期到恒温期最后至降温期。其中，升温期：以20℃/h的升温速率升温至92℃，压力达到1.35MPa；恒温期：温度稳定在92℃，压力稳定在1.35MPa，时间为25h；降温期：以35℃/h的降温速率降至室温，压力降至0.1MPa。
实施例3
一种超高性能混凝土离心电杆，包括混凝土，按重量份数，所述混凝土包括有以下组分：硅酸盐水泥650份、硅粉120份、矿粉100份、可再分散乳胶粉15份、砂1350份、高效减水剂155份、水160份、普通钢纤维60份、超细钢纤维50份、空心玻璃微珠10份，该超高性能混凝土离心电杆的制备过程包括有以下步骤：
a，将普通钢纤维、超细钢纤维和砂混合，加入硅酸盐水泥、硅粉、矿粉、可再分散乳胶粉和空心玻璃微珠继续混合，加入高效减水剂和水继续混合，获得混凝土；
b，将步骤a制备的混凝土布料在钢筋网模具内，经离心成型，获得电杆，离心成型工艺包括从慢速阶段到中速阶段最后至高速阶段。其中，慢速阶段：以320r/min的转速离心2min；中速阶段：以920r/min的转速离心0.5min；高速阶段：以1220r/min的转速离心150min；
c，将步骤b获得的电杆进行养护，获得规格为Φ150mm×8m的超高性能混凝土离心电杆，养护工艺包括从升温期到恒温期最后至降温期。其中，升温期：以20℃/h的升温速率升温至92℃，压力达到1.35MPa；恒温期：温度稳定在92℃，压力稳定在1.35MPa，时间为25h；降温期：以35℃/h的降温速率降至室温，压力降至0.1MPa。
实施例4
一种超高性能混凝土离心电杆，与实施例2的不同之处在于，所述混凝土包括有以下组分：硅酸盐水泥550份、硅粉160份、矿粉60份、可再分散乳胶粉25份、砂1250份、高效减水剂25份、水140份、普通钢纤维100份、超细钢纤维30份、空心玻璃微珠20份。
实施例5
一种超高性能混凝土离心电杆，与实施例2的不同之处在于，所述混凝土包括有以下组分：硅酸盐水泥650份、硅粉120份、矿粉100份、可再分散乳胶粉15份、砂1350份、高效减水剂155份、水160份、普通钢纤维60份、超细钢纤维50份、空心玻璃微珠10份。
实施例6
一种超高性能混凝土离心电杆，与实施例2的不同之处在于，所述混凝土包括有以下组分：硅酸盐水泥590份、硅粉145份、矿粉75份、可再分散乳胶粉22份、砂1280份、高效减水剂22份、水145份、普通钢纤维85份、超细钢纤维35份、空心玻璃微珠17份。
实施例7
一种超高性能混凝土离心电杆，与实施例2的不同之处在于，所述混凝土包括有以下组分：硅酸盐水泥610份、硅粉135份、矿粉85份、可再分散乳胶粉18份、砂1320份、高效减水剂18份、水155份、普通钢纤维75份、超细钢纤维45份、空心玻璃微珠13份。
对比例1
一种超高性能混凝土离心电杆，与实施例2的不同之处在于，所述混凝土的组分中，将超细钢纤维替换为同等质量的普通钢纤维。
对比例2
一种超高性能混凝土离心电杆，与实施例2的不同之处在于，所述混凝土的组分中，不加入空心玻璃微珠。
对比例3
一种超高性能混凝土离心电杆，与实施例2的不同之处在于，制备步骤b中，慢速阶段：以280r/min的转速离心3min；中速阶段：以880r/min的转速离心1min；高速阶段：以1180r/min的转速离心20min。
对比例4
一种超高性能混凝土离心电杆，与实施例2的不同之处在于，制备步骤b中，慢速阶段：以320r/min的转速离心2min；中速阶段：以920r/min的转速离心0.5min；高速阶段：以1220r/min的转速离心150min。
对比例5
一种含有钢纤维的混凝土电杆，与实施例2的不同之处在于，按重量份数，采用的混凝土包括有以下组分：硅酸盐水泥600份、硅粉150份、矿粉88份、砂1320份、高效减水剂19.5份、水148份、聚丙烯纤维0.5份、普通钢纤维120份。
性能测试
对实施例1-7和对比例1-5制备的电杆进行性能测试，结果如表2所示。
表2电杆的性能测试
根据表2，与对比例5制备的现有的混凝土电杆相比，实施例1-7制备的电杆的力学性能具有大幅提升，强度高、稳定性好，这跟本申请采用了不同于现有技术的混凝土配比有关。由实施例2、4-7和对比例1-2可以进一步看出，混凝土的原料组分对电杆的力学性能具有重要影响，当改变混凝土原料组分的配比，或者替换掉超细钢纤维，或者不加入空心玻璃微珠时，电杆的力学性能出现明显的下降。
本申请中混凝土配比影响电杆力学性能的原因可能在于：本申请采用普通钢纤维和超细钢纤维两种钢纤维，配合混凝土中的胶质的胶黏作用，形成纤维束。在电杆的离心成型过程中，相比于现有技术中单一钢纤维的加入，这些纤维束在混凝土中的迁移阻力增大，由此能够避免纤维束过度向电杆外层迁移，为提高电杆的力学性能、获得高强度、高稳定性的电杆提供前提条件。与此同时，发明人进一步调整混凝土的原料组分，并加入适量的空心玻璃微珠，使得纤维束具备一定的润滑性，减少纤维束的团聚，由此能够提高纤维束在电杆内部分布的均匀性。即，本申请获得的电杆的力学性能具有大幅提升，具备高强度、高稳定性的特点，这应该与本申请通过控制混凝土的原料组分从而控制了纤维束在电杆内部的分布有关。
由实施例2和对比例3-4可以看出，针对本申请采用的混凝土原料组分，电杆的离心过程也对电杆的力学性能具有一定的影响，其中，实施例2采用的离心参数更加合适。这同样与离心参数影响电杆内部纤维束的迁移有关。
对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。
Claims (8)
1.一种超高性能混凝土离心电杆，其特征在于，包括混凝土，按重量份数，所述混凝土包括有以下组分：硅酸盐水泥550-650份、硅粉120-160份、矿粉60-100份、可再分散乳胶粉15-25份、砂1250-1350份、高效减水剂15-25份、水140-160份、普通钢纤维60-100份、超细钢纤维30-50份、空心玻璃微珠10-20份。
2.根据权利要求1所述的一种超高性能混凝土离心电杆，其特征在于：硅酸盐水泥590-610份、硅粉135-145份、矿粉75-85份、可再分散乳胶粉18-22份、砂1280-1320份、高效减水剂18-22份、水145-155份、普通钢纤维75-85份、超细钢纤维35-45份、空心玻璃微珠13-17份。
3.根据权利要求1所述的一种超高性能混凝土离心电杆，其特征在于：
所述普通钢纤维的长度为20-50mm，直径为0.1-0.5mm；
所述超细钢纤维的长度为10-20mm，直径≤0.08mm。
4.根据权利要求1所述的一种超高性能混凝土离心电杆，其特征在于：所述空心玻璃微珠的粒径为50-80μm。
5.根据权利要求1所述的一种超高性能混凝土离心电杆，其特征在于：所述砂的细度模数为1.6-2.2，含泥量为4-5%。
6.根据权利要求1所述的一种超高性能混凝土离心电杆，其特征在于，制备过程包括有以下步骤：
a，将混凝土的原料组分混合，获得混凝土；
b，采用步骤a制备的混凝土，经离心成型，获得电杆；
c，将步骤b获得的电杆进行养护，获得超高性能混凝土离心电杆。
7.根据权利要求6所述的一种超高性能混凝土离心电杆，其特征在于，所述步骤b中，离心成型工艺包括从慢速阶段到中速阶段最后至高速阶段，其中，
慢速阶段：以280-320r/min的转速离心2-3min；
中速阶段：以880-920r/min的转速离心0.5-1min；
高速阶段：以1180-1220r/min的转速离心15-20min。
8.根据权利要求6所述的一种超高性能混凝土离心电杆，其特征在于，所述步骤a中，将普通钢纤维、超细钢纤维和砂混合，加入硅酸盐水泥、硅粉、矿粉、可再分散乳胶粉和空心玻璃微珠继续混合，加入高效减水剂和水继续混合，获得混凝土。
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