CN116606104B - 一种抗开裂水泥电杆及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种抗开裂水泥电杆，由混凝土和钢筋网组成，其中，混凝土按重量份计，包括以下组分：硅酸盐水泥500～600份，石英砂1500～1600份、硅微粉100～150份、石膏粉100～200份、粉煤灰50～100份、钢纤维10～20份、玄武岩纤维50～90份、聚丙烯纤维20～45份、减水剂15～20份、水150～200份；所述钢筋网由φ为3～4mm的冷拔低碳钢组成。本发明通过调整混凝土的配方，结合特定的钢筋网，协同配合，并通过合理的制备方法，得到一种抗开裂性能强的水泥电杆。本发明的制备方法简单，易于操作，便于大范围的推广和使用，具有重要的工业价值。
Description
技术领域
本发明属于输电线路用的电杆技术领域，具体涉及一种抗开裂水泥电杆及其制备方法。
背景技术
水泥电杆是主要用于电线承载装置，尤其是低压电地区，往往以水泥电杆为载体输电，广泛地应用在输配电线路上，成为供电线路上的重要组成单元。水泥电杆的质量不但会影响电力的使用，同时也会影响人们的用电安全。在水泥电杆的实际使用过程中，开裂是一种常见的问题，水泥电杆出现裂纹危害性很大。一方面，如果不及时加以制止，裂纹将随时间逐渐加长加宽，造成水泥杆露筋、水泥脱落、水泥杆强度大幅降低，承力能力降低，很可能会发生裂纹电杆不能承受重荷而造成电杆断裂，造成线路断杆断线停电事故。另一方面，水泥电杆裂纹的逐步发展危及到电力检修人员人身安全。
经研究发现，造成开裂的主要原因之一是原材料问题，并且电杆生产过程也影响电杆的质量。水泥电杆在使用一定年限时水泥电杆受外界环境因素(比如降水)影响及受杆上安装设备负荷容易出现裂纹。因此继续改善水泥电杆的原料以及制备方法，改善现有水泥电杆的开裂问题亟需解决。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了一种抗开裂水泥电杆及其制备方法，所述水泥电杆结构密集，提高了防渗水性能，强度高，有效的提高了抗开裂性能。
为了实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：
一种抗开裂水泥电杆，由混凝土和钢筋网组成，其中，混凝土按重量份计，包括以下组分：硅酸盐水泥500～600份，石英砂1500～1600份、硅微粉100～150份、石膏粉100～200份、粉煤灰50～100份、钢纤维10～20份、玄武岩纤维50～90份、聚丙烯纤维20～45份、减水剂15～20份、水150～200份；所述钢筋网由为3～4mm的冷拔低碳钢组成。
本发明通过将特定组成的混凝土与钢筋网协同作用，得到的水泥电杆的抗开裂性能显著增强，本发明选用的钢筋网与混凝土的结合力更强，增加了电杆的刚性，混凝土和钢筋的拉应变之间的差距小，可以提高抗裂性和抗渗性。
进一步的，所述水的重量：硅酸盐水泥、硅微粉、石膏粉和粉煤灰总重量比为1:3～6。
进一步的，所述硅微粉的粒径为0.1～0.3μm、所述石膏粉的粒径为40～80μm、所述粉煤灰的粒径为20～100μm。
发明人发现通过合理设置水和硅酸盐水泥、硅微粉、石膏粉和粉煤灰的比例可以提高电杆的强度和致密性，通过选用合适的粒径，增加流动度，混凝土的混合更加均匀，也可以提高电杆的强度和致密性。发明人猜测是上述成分在水化过程中，尤其是参与二次水化反应，在反应过程中吸收大量的CH晶体，使混凝土中尤其是界面过渡区的CH晶粒变小、变少。由于CH被大量吸收反应，水化反应速度加快，水泥石与骨料界面粘结强度及水泥浆体的孔结构得到改善，提高了混凝土的密实性，硬化混凝土，从而提高了混凝土的强度。通过提高电杆材料的致密性，可以有效降低因外部渗水到电杆内部导致的电杆开裂。
进一步的，所述减水剂为聚羧酸减水剂，减水率≥30％。
进一步的，所述减水剂为早强型聚羧酸减水剂。
本发明通过选用早强型聚羧酸减水剂改善机体的微观结构，可以提高混凝土的强度。
进一步的，所述硅酸盐水泥为42.5号普通硅酸盐水泥。
进一步的，所述钢纤维、玄武岩纤维、聚丙烯纤维的重量比为1:4～5：2。
钢纤维主要用提高混凝土的强度，玄武岩纤维对自密实混凝土的流动性的抵抗作用越强，聚丙烯纤维可以改善混凝土结构的变形能力。在实验过程中发现，三种材料的添加对强度和抗裂性并不是成线性影响，与混凝土其余成分也有相关性。钢纤维、玄武岩纤维、聚丙烯纤维的重量比为1:4～5：2时，强度和抗裂性最佳。混凝土与纤维接触界面之间的界面粘结力更好，使三种纤维和混凝土作为一个均匀的整体抵抗外力。
本发明还提供了所述的抗开裂水泥电杆的制备方法，包括以下步骤：
(1)将石英砂、钢纤维、玄武岩纤维、聚丙烯纤维混合后，加入硅酸盐水泥，硅微粉、石膏粉、粉煤灰进一步混合，然后继续加入减水剂和水混合后形成混凝土；
(2)向装有钢筋网的模具中灌注混凝土，离心成型，然后置于湿热环境中养护，最后脱模即可。
进一步的，所述湿热环境的温度为80～90℃，湿度为45～55％。
进一步的，所述养护时间为15～20h。
本发明的制备方法简单，通过合理控制湿热环境和养护条件，得到的电杆强度高，抗开裂性能好。
与现有技术相比，本发明的优点和有益效果为：
本发明提供了一种抗开裂水泥电杆，根据现有水泥电杆由于本身致密性低导致的渗水开裂和水泥电杆本身的强度低和抗开裂性能低的问题，通过调整混凝土的配方，结合特定的钢筋网，协同配合，并通过合理的制备方法，得到一种抗开裂性能强的水泥电杆。本发明的制备方法简单，易于操作，便于大范围的推广和使用，具有重要的工业价值。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
实施例1
本实施例提供了一种抗开裂水泥电杆，由混凝土和钢筋网组成，其中，混凝土按重量份计，包括以下组分：硅酸盐水泥560份，石英砂1555份、硅微粉120份、石膏粉158份、粉煤灰67份、钢纤维14份、玄武岩纤维67份、聚丙烯纤维28份、减水剂18份、水160份；所述钢筋网由为4mm的冷拔低碳钢组成。
所述硅微粉的粒径为0.1～0.3μm、所述石膏粉的粒径为40～80μm、所述粉煤灰的粒径为20～100μm。所述减水剂为东方雨虹早强型聚羧酸高性能减水剂CR-P300。所述硅酸盐水泥为42.5号普通硅酸盐水泥。
所述的抗开裂水泥电杆的制备方法，包括以下步骤：
(1)将石英砂、钢纤维、玄武岩纤维、聚丙烯纤维混合后，加入硅酸盐水泥，硅微粉、石膏粉、粉煤灰进一步混合，然后继续加入减水剂和水混合后形成混凝土；
(2)向装有钢筋网的模具中灌注混凝土，离心成型，然后置于温度为86℃，湿度为51％的湿热环境中养护18h，最后脱模即可。
实施例2
本实施例提供了一种抗开裂水泥电杆，由混凝土和钢筋网组成，其中，混凝土按重量份计，包括以下组分：硅酸盐水泥560份，石英砂1555份、硅微粉120份、石膏粉158份、粉煤灰67份、钢纤维14份、玄武岩纤维67份、聚丙烯纤维28份、减水剂18份、水160份；所述钢筋网由为3mm的冷拔低碳钢组成。
所述硅微粉的粒径为0.1～0.3μm、所述石膏粉的粒径为40～80μm、所述粉煤灰的粒径为20～100μm。所述减水剂为东方雨虹早强型聚羧酸高性能减水剂CR-P300。所述硅酸盐水泥为42.5号普通硅酸盐水泥。
所述的抗开裂水泥电杆的制备方法，包括以下步骤：
(1)将石英砂、钢纤维、玄武岩纤维、聚丙烯纤维混合后，加入硅酸盐水泥，硅微粉、石膏粉、粉煤灰进一步混合，然后继续加入减水剂和水混合后形成混凝土；
(2)向装有钢筋网的模具中灌注混凝土，离心成型，然后置于温度为86℃，湿度为51％的湿热环境中养护18h，最后脱模即可。
实施例3
本实施例提供了一种抗开裂水泥电杆，由混凝土和钢筋网组成，其中，混凝土按重量份计，包括以下组分：硅酸盐水泥560份，石英砂1555份、硅微粉120份、石膏粉158份、粉煤灰67份、钢纤维14份、玄武岩纤维67份、聚丙烯纤维28份、减水剂18份、水160份；所述钢筋网由为4mm的冷拔低碳钢组成。
所述硅微粉的粒径为0.5～1μm、所述石膏粉的粒径为100～150μm、所述粉煤灰的粒径为120～200μm。所述减水剂为东方雨虹早强型聚羧酸高性能减水剂CR-P300。所述硅酸盐水泥为42.5号普通硅酸盐水泥。
所述的抗开裂水泥电杆的制备方法，包括以下步骤：
(1)将石英砂、钢纤维、玄武岩纤维、聚丙烯纤维混合后，加入硅酸盐水泥，硅微粉、石膏粉、粉煤灰进一步混合，然后继续加入减水剂和水混合后形成混凝土；(2)向装有钢筋网的模具中灌注混凝土，离心成型，然后置于温度为86℃，湿度为51％的湿热环境中养护18h，最后脱模即可。
实施例4
本实施例提供了一种抗开裂水泥电杆，由混凝土和钢筋网组成，其中，混凝土按重量份计，包括以下组分：硅酸盐水泥560份，石英砂1555份、硅微粉120份、石膏粉158份、粉煤灰67份、钢纤维14份、玄武岩纤维67份、聚丙烯纤维28份、减水剂18份、水160份；所述钢筋网由为4mm的冷拔低碳钢组成。
所述硅微粉的粒径为0.1～0.3μm、所述石膏粉的粒径为40～80μm、所述粉煤灰的粒径为20～100μm。所述减水剂为DS-J4缓释型聚羧酸系高性能减水剂。所述硅酸盐水泥为42.5号普通硅酸盐水泥。
所述的抗开裂水泥电杆的制备方法，包括以下步骤：
(1)将石英砂、钢纤维、玄武岩纤维、聚丙烯纤维混合后，加入硅酸盐水泥，硅微粉、石膏粉、粉煤灰进一步混合，然后继续加入减水剂和水混合后形成混凝土；(2)向装有钢筋网的模具中灌注混凝土，离心成型，然后置于温度为86℃，湿度为51％的湿热环境中养护18h，最后脱模即可。
实施例5
本实施例提供了一种抗开裂水泥电杆，由混凝土和钢筋网组成，其中，混凝土按重量份计，包括以下组分：硅酸盐水泥560份，石英砂1555份、硅微粉120份、石膏粉158份、粉煤灰67份、钢纤维109份、减水剂18份、水160份；所述钢筋网由为4mm的冷拔低碳钢组成。
所述硅微粉的粒径为0.1～0.3μm、所述石膏粉的粒径为40～80μm、所述粉煤灰的粒径为20～100μm。所述减水剂为东方雨虹早强型聚羧酸高性能减水剂CR-P300。所述硅酸盐水泥为42.5号普通硅酸盐水泥。
所述的抗开裂水泥电杆的制备方法，包括以下步骤：
(1)将石英砂、钢纤维、玄武岩纤维、聚丙烯纤维混合后，加入硅酸盐水泥，硅微粉、石膏粉、粉煤灰进一步混合，然后继续加入减水剂和水混合后形成混凝土；(2)向装有钢筋网的模具中灌注混凝土，离心成型，然后置于温度为86℃，湿度为51％的湿热环境中养护18h，最后脱模即可。
实施例6
本实施例提供了一种抗开裂水泥电杆，由混凝土和钢筋网组成，其中，混凝土按重量份计，包括以下组分：硅酸盐水泥560份，石英砂1555份、硅微粉120份、石膏粉158份、粉煤灰67份、钢纤维28份、玄武岩纤维81份、减水剂18份、水160份；所述钢筋网由为4mm的冷拔低碳钢组成。
所述硅微粉的粒径为0.1～0.3μm、所述石膏粉的粒径为40～80μm、所述粉煤灰的粒径为20～100μm。所述减水剂为东方雨虹早强型聚羧酸高性能减水剂CR-P300。所述硅酸盐水泥为42.5号普通硅酸盐水泥。
所述的抗开裂水泥电杆的制备方法，包括以下步骤：
(1)将石英砂、钢纤维、玄武岩纤维、聚丙烯纤维混合后，加入硅酸盐水泥，硅微粉、石膏粉、粉煤灰进一步混合，然后继续加入减水剂和水混合后形成混凝土；(2)向装有钢筋网的模具中灌注混凝土，离心成型，然后置于温度为86℃，湿度为51％的湿热环境中养护18h，最后脱模即可。
实施例7
本实施例提供了一种抗开裂水泥电杆，由混凝土和钢筋网组成，其中，混凝土按重量份计，包括以下组分：硅酸盐水泥560份，石英砂1555份、硅微粉120份、石膏粉158份、粉煤灰67份、钢纤维14份、玄武岩纤维67份、聚丙烯纤维28份、减水剂18份、水160份；所述钢筋网由为4mm的冷拔低碳钢组成。
所述硅微粉的粒径为0.1～0.3μm、所述石膏粉的粒径为40～80μm、所述粉煤灰的粒径为20～100μm。所述减水剂为东方雨虹早强型聚羧酸高性能减水剂CR-P300。所述硅酸盐水泥为42.5号普通硅酸盐水泥。
所述的抗开裂水泥电杆的制备方法，包括以下步骤：
(1)将石英砂、钢纤维、玄武岩纤维、聚丙烯纤维混合后，加入硅酸盐水泥，硅微粉、石膏粉、粉煤灰进一步混合，然后继续加入减水剂和水混合后形成混凝土；(2)向装有钢筋网的模具中灌注混凝土，离心成型，然后置于温度为95℃，湿度为30％的湿热环境中养护18h，最后脱模即可。
实施例8
本实施例提供了一种抗开裂水泥电杆，由混凝土和钢筋网组成，其中，混凝土按重量份计，包括以下组分：硅酸盐水泥560份，石英砂1555份、硅微粉120份、石膏粉158份、粉煤灰67份、钢纤维14份、玄武岩纤维67份、聚丙烯纤维28份、减水剂18份、水160份；所述钢筋网由为4mm的冷拔低碳钢组成。
所述硅微粉的粒径为0.1～0.3μm、所述石膏粉的粒径为40～80μm、所述粉煤灰的粒径为20～100μm。所述减水剂为东方雨虹早强型聚羧酸高性能减水剂CR-P300。所述硅酸盐水泥为42.5号普通硅酸盐水泥。
所述的抗开裂水泥电杆的制备方法，包括以下步骤：
(1)将石英砂、钢纤维、玄武岩纤维、聚丙烯纤维混合后，加入硅酸盐水泥，硅微粉、石膏粉、粉煤灰进一步混合，然后继续加入减水剂和水混合后形成混凝土；(2)向装有钢筋网的模具中灌注混凝土，离心成型，然后置于温度为86℃，湿度为51％的湿热环境中养护10h，最后脱模即可。
性能测定
将实施例1～8的水泥电杆根据GB396-84进行性能测定，结果见表1。
表1性能测试结果
| 抗压强度(MPa) | 抗折强度(MPa) | 电杆抗裂系数 | |
| 实施例1 | 195 | 55 | 1.9 |
| 实施例2 | 187 | 50 | 1.7 |
| 实施例3 | 128 | 23 | 1.2 |
| 实施例4 | 176 | 51 | 1.7 |
| 实施例5 | 123 | 33 | 1.1 |
| 实施例6 | 140 | 28 | 1.3 |
| 实施例7 | 126 | 22 | 1.5 |
| 实施例8 | 130 | 24 | 1.4 |
通过表1可知，本发明制备的水泥电杆与市面上的产品相比，抗压强度、抗折强度和抗裂性能具有显著的提高，通过结果发现混凝土的原料以及钢筋网的材料对水泥电杆的性能均有影响。在制备时，发明人通过合理设置反应条件得到性能优异的水泥电杆。
最后，还需要注意的是，以上列举的仅是本发明的若干个具体实施例。显然，本发明不限于以上实施例，还可以有许多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。
Claims (1)
1.一种抗开裂水泥电杆，其特征在于，由混凝土和钢筋网组成，其中，混凝土按重量份计，包括以下组分：硅酸盐水泥560份，石英砂1555份、硅微粉120份、石膏粉158份、粉煤灰67份、钢纤维14份、玄武岩纤维67份、聚丙烯纤维28份、减水剂18份、水160份；所述钢筋网由φ为4mm的冷拔低碳钢组成；
所述硅微粉的粒径为0.1~0.3μm、所述石膏粉的粒径为40~80μm、所述粉煤灰的粒径为20~100μm；所述减水剂为东方雨虹早强型聚羧酸高性能减水剂CR-P300；所述硅酸盐水泥为42.5号普通硅酸盐水泥；
所述的抗开裂水泥电杆的制备方法，包括以下步骤：
（1）将石英砂、钢纤维、玄武岩纤维、聚丙烯纤维混合后，加入硅酸盐水泥，硅微粉、石膏粉、粉煤灰进一步混合，然后继续加入减水剂和水混合后形成混凝土；
（2）向装有钢筋网的模具中灌注混凝土，离心成型，然后置于温度为 86℃，湿度为51％的湿热环境中养护18h，最后脱模即可。
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2023
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