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混凝土电杆用C50离心混凝土配合比的研究与应用
点击数：12992013-07-27 09:25:30　来源: 水泥电杆设备
混凝土达到高性能的最重要技术途径是使用优质的高效减水剂和矿物外加剂。前者能降低混凝土的水灰比，增大坍落度和控制坍落度损失，赋予混凝土高密实度和优异的施工性；后者能填充胶凝材料的孔隙，参与胶凝材料的水化反应，改善混凝土的界面结构，提高混凝土的密实性、强度和耐久性。

根据GB4623-94中的规定，预应力电杆离心混凝土的设计强度等级不宜低于C50级。鉴此，我们结合湖北某电线杆厂的实际情况及生产需要，进行了C50强度电杆混凝土的试配。本研究的侧重点是用525普通硅酸盐水泥，外掺减水剂、早强剂及磨细活性矿渣粉，生产C50级混凝土电杆。

一、电杆混凝土的配合比及技术性能试验

1.配合比设计原则

电杆属离心密实成型，其特殊的成型工艺对配合比的设计有特殊的要求。

（1）混凝土拌合料的坍落度控制为2～7cm，因为在混凝土电杆的生产中，水灰比过大易产生离析分层，降低强度，在离心时排出的水泥浆多，致使很大一部分水泥损失掉，增大离心操作控制难度。如离心速度偏低，离心力达不到要求时会出现塌方、空鼓等现象，如水灰比过小又会产生杆体离心成型布料均匀性差，混凝土不密实，同时降低混凝土强度。如离心速度过高又出现外观麻点、粘皮，内壁粗糙等质量缺陷。

（2）在混凝土的配制中值得注意的是：砂子粒径不宜过细。如砂粒径细小，要使产品获得相应强度，务必要增加水泥用量，增加生产成本。石子粒径不宜过大，如果粒径偏大，离心成型时混凝土径向移动受钢筋骨架阻挡，导致成型不密实。此外，砂、石的含泥量也不能超标，否则会导致砂石料与水泥石界面粘结力削弱，降低混凝土强度。

（3）在选择用于混凝土的骨料时，要求骨料的抗压强度应该超过所配制的混凝土的设计标号。

（4）砂率不能太低，宜控制在40%～50%，因为砂率太小，在砂浆成型后混凝土中的剩余水蒸发，留下的气泡较大，而且不均匀。增大少率，可使气泡较小而且均匀，这对混凝土的防水、防裂都有好处。另外，碎石量太多时对离心成型也不利。

2.原材料

（1）水泥：黄石华新水泥厂生产的堡垒牌525普通硅酸盐水泥。

（2）活性矿粉：武汉市青山冶金精细化工厂生产的粒化高炉矿渣微粉，比表面积为5180cm2/g，其化学成分列于表1。

（3）外加剂：选用武钢浩源FDN-1高效减水剂和FDN-R5早强剂。FDN-R5的掺量为胶凝材料重量的2%。FDN-1的掺量为胶凝材料重量的0.5%～1.0%。表2为测其减水率的水泥净浆试验。综合经济与质量两方面的因素考虑，选择其掺量值为0.8%。

（4）粗、细集料

采用中粗砂，其分析结果列于表3。

粗集料采用5～25级配碎石，其分析结果列于表4。

3.配合比及力学性能

表5为配制的10组混凝土配合比和抗压强度。

三、试验结果分析

根据规范要求，混凝土的配制强度至少应取设计强度等级标准值再加1.645倍的标准差，一般以28d强度数据来推测今后的强度标准差，若取标准差SFm=4.0MPa，则配制强度为：C50:f≥57MPa。

另外，我们必须注意到的是，电杆混凝土在实际生产中采用离心密实成型法，根据《混凝土手册》中的混凝土施工工艺，这种成型法的28d强度比普通成型法提高20%～30%，而在上述试验结果中，如果用离心密实成型法，按提高20%计算，电杆混凝土的28d强度最低为69.2MPa，最高为84.1MPa。

1.矿渣微粉对强度的影响

选取六组进行对比分析

从表6可以看出，随着矿渣粉加入量的增加，混凝土早期强度略有下降，而7d、28d强度均超过未掺矿粉的混凝土。图1为在相同的水胶比下不同矿渣掺合量对混凝土28d强度的影响。由图中可以看出，在0.37的水胶比下，当矿粉掺量为20%左右时，混凝土强度最高。

而且，用矿渣微粉作为混凝土掺合料也可使混凝土的多项性能得到改善，如新拌矿渣微粉混凝土的泌水少，可塑性好，水化放热速度慢，可产生较多的钙矾石微晶补偿混凝土中细粉过多引起的收缩等。所以，用适量的矿渣微粉等量取代水泥是切实可行的。综合经济、强度、混凝土的耐久性等多方面的因素考虑，矿粉的最佳掺量为20%（既可达到设计强度，又可节约水泥）。

2.减水剂与早强剂对强度的影响

由表5可知，掺加早强剂后的试样比未掺加的早强均大大提高，而对后期强度的影响不大。而早强的提高，可提高水泥电杆模具的周转率和劳动生产率，从而降低电杆的生产成本。同时，由于减水剂的减水作用使水灰比下降，混凝土的强度均得到提高。

综合上述因素的考虑，在试配强度为C50时，当矿粉掺量为胶凝材料总量的20%左右，水胶比为0.37，砂率为42%，掺加胶凝材料重量的0.8%的FDN-1减水剂、2%的FDN-R早强剂时，混凝土可达到其试配强度，而且可取得最佳经济效益。分析表5可发现第6组为最佳试配方案。

四、应用情况

对普通电杆混凝土而言，由于其早期强度较低，加上实际水灰比较大，蒸养时间较长，夏季一般需要3～4小时才能脱模，而冬季则需5小时以上。这种延长蒸养时间的办法虽然可以提高普通混凝土的脱模强度，但给后期强度造成的损失也大，不利于保证电杆的质量。通过改进使用上述配制方案的高性能混凝土，其蒸养时间缩短为夏季2小时左右，冬季3～3.5小时，而春、秋季为2.5小时左右，且电杆质量明显提高，抗裂检验系数达1.4，承载力检验系数大于2.3，28天混凝土试块的抗压强度达62.7MPa，产品合格率达99.7%以上。

五、结束语

综上所述，在电杆混凝土中掺加减水剂、早强剂及磨细掺合料，可显著提高混凝土的早期强度，缩短蒸养时间，并保证其后期强度的增长，节约水泥，提高电杆模具的周转率和劳动生产率，从而可以降低电杆的生产成本，给企业带来可观的经济效益。