[发明专利]一种抗裂超高性能混凝土电杆及其制备方法

说明书

本发明提供了一种抗裂超高性能混凝土电杆，单位立方混凝土包括以重量份数计算的如下组分：水泥580～740份，石英砂1100～1300份，复合掺合料170～240份，钢纤维100～180份，羧基化多壁碳纳米管2～4份，外加剂18～25份，三乙醇胺0.5～1份，水180～240份；所述钢纤维包括按长度划分的长纤维、中纤维和短纤维。本发明还提出了一种抗裂超高性能混凝土电杆的制备方法，包括焊接及张拉、搅拌、布料、离心、蒸养、脱模、自然养护的步骤。本发明通过离心工艺来生产电杆，避免了传统立式套模磅送振动工艺对聚丙烯纤维的需求，并将其替换为钢纤维和羧基化多壁碳纳米管，极大地提升了混凝土的抗断裂性能；另外离心工艺本身需求的设备简单、工艺简便，具有成本低、效率高的优势。

技术领域

本发明涉及混凝土电杆技术领域，尤其涉及一种抗裂超高性能混凝土电杆及其制备方法。

背景技术

在电力行业中，电杆在电力传输中起着至关重要的作用，传统普通混凝土电杆过于笨重，在使用过程中，运输成本、人力成本、安装成本均居高不下，且传统混凝土电杆还具有强度低，用钢量大，耐久性差等劣势，使得其在使用过程中更换频率过高，已不适应国家绿色环保、节能减排的相关政策，采用高性能混凝土生产的中空式高强度混凝土电杆是在现行条件下的一种最优的选择，与普通混凝土电杆相比，它不但大大降低了用钢量，其优势还体现在重量轻(相比传统电杆重量减轻40％)，大大降低运输、安装等成本，尤其适合在偏远的山区使用；而且还具有极好的力学性能和耐久性能，在一般环境中可以使用超过100年，通过配合比设计使材料具有超高的密实度，因此，也特别适合在盐碱地、氯盐及冻融环境中使用，有效的降低环境对电杆钢筋的腐蚀和冻融环境对混凝土的损伤，从长期看，大大降低使用成本，也符合节能减排的相关政策。

但是目前的中空式高强度混凝土电杆也还存在一定问题。一来是因中空式高强度混凝土电杆内部为中空结构，其本身的结构强度相对较低，相应的抗拉伸能力、抗弯折能力也具有一定的不足。二来，目前生产超高性能混凝土电杆采用的工艺是立式套模磅送振动工艺，此工艺不但投资成本高，生产效率极低，而且在混凝土配料中需要掺入断裂延伸率高和刚度低的聚丙烯纤维来配合工艺，导致生产出的成品在使用过程中产生裂纹，而影响电杆的使用年限。

发明内容

针对现有技术中所存在的不足，本发明提供了一种抗裂超高性能混凝土电杆及其制备方法，其解决了现有技术中存在的电杆结构强度不足以及生产效率低等问题。

根据本发明的实施例，一种抗裂超高性能混凝土电杆，单位立方混凝土包括以重量份数计算的如下组分：水泥580～740份，石英砂1100～1300份，复合掺合料170～240份，钢纤维100～180份，碳纳米管2～4份，外加剂18～25份，三乙醇胺0.5～1份，水180～240份；所述钢纤维包括按长度划分的长纤维、中纤维和短纤维。

本发明的技术原理为：本发明通过在混凝土原料中添加钢纤维进而提升混凝土内部的结合紧密度，进而提升其韧性和整体结构强度，同时所加入的钢纤维分别包括长纤维、中纤维和短纤维，不同尺度的钢纤维在混凝土中混杂形成协同阻裂效应，它们可以发挥各自的优势，在不同时间、不同尺度层次上抑制裂缝的扩展和衍生，进而显著提高混凝土的强度。原理在于，不同尺度的钢纤维在裂缝开展的不同阶段发挥着各自的阻裂作用，小纤维主要抑制基体中微裂缝的衍生与扩展，中纤维主要抑制较大裂缝的扩展，而大纤维则对初裂后的宏观裂缝起主要的抑制作用，它们协同工作，使得UHPC的韧性大大提高。另外还加入了羧基化多壁碳纳米管，可以再混凝土内部桥接水泥水化产物，增强基体强度，还可作为填料填充水化产物间隙，提高基体密实度；更重要的是，羧基化多壁碳纳米管与钢纤维之间存在协同阻裂增强效应，从而进一步提升钢纤维所带来的韧性增强。

优选的，所述石英砂包括细沙和粗砂，所述细砂粒径为0.315～0.63mm，粗砂粒径为0.63～1.25mm，细砂和粗砂对应比例为1：(1.2～2.3)。

优选的，所述复合掺合料包括硅灰、磨细矿粉、玻璃微珠中的一种或多种的混合物。