介绍
周万军副总/高级工程师北票电力电杆制造有限公司前言
本文通过：“混凝土电杆现状及发展方向”、“离心工艺超高性能混凝土电杆优缺点比”、“离心工艺超高性能混凝土电杆工艺要求的控制”、“超高性能混凝土电杆成型注意事项”、“超高性能混凝土电杆的配筋计算”，五个方面详细介绍了超高性能混凝土电杆生产中的若干问题，供大家学习、参考、讨论。01混凝土电杆现状及发展方向行业现状：
传统工艺占主导；技术落后；自动化程度低；体量大、力学性能受限、耐久性低；
4个方向：
1、装备技术向更高的自动化程度、节能环保、安全生产和智能创新方向发展，探索更优越的新工艺、新材料（成型方式、脱模方式）是今后混凝土电杆的发展趋势；
2、应向清洁能源基础设施建设、信号传输基础设施、预制装配、超高性能、美观装饰等领域发展；
3、“存在的不一定都合理”；专家和权威不一定都正确；国外的不一定都先进”要推进绿色高性能混凝土在行业中的应用，探索轻质、高强、耐久混凝土、自应力混凝土或其他新材料、新工艺在电杆生产中的应用技术；
4、通过行业及用户认可的部门组建专业技术团队，服务于生产、设计、安装及使用的部门。
02离心工艺超高性能混凝土电杆优缺点对比UHPC-12-M（超高性能混凝土电杆/非预应力混凝土电杆）
▲成本分析仅供参考▲
UHPC-12-M(超高性能混凝土电杆/部分预应力混凝土杆)
▲成本分析仅供参考▲
离心工艺超高性能电杆应用的优缺点——耐久性：
由于载体（混凝土）材料的抗压强度与普通电杆混凝土强度提高2-3倍；抗冻融循环次数可提高F次以上；抗渗性能可提高2-3倍；
——工程施工：
可以替代传统的钢管杆和部分铁塔，在10KV—KV可替代部分转角、耐张及终端杆塔；而其造价只有镀锌钢管杆的60%左右。
相对于传统钢管杆，基础开挖面积小，基础造价低，安装方便，可缩短工期，提高施工效率。
——成型优缺点（离心工艺）：
优点——用现有的模具（刚度、模具合口质量）和车间做改造（双小车、绞龙式喂料机）就可以直接投入生产，投入成本少，产出快，材料用量低。缺点——成型难度大，原材料采购标准高，生产技术工艺等要求较高。产品壁厚控制有难度，产品内壁离心后相对效果差。——图例：
▲喂料及成型▲
▲成型后纤维外漏及破损▲
★
成品
超高性能电杆▲
立式工艺超高性能薄壁电杆生产工艺的优缺点:——优点：
混凝土直接浇注成型工艺，简化了装料过程，由内外模构成，不需要多个跑轮，混凝土直接浇注成型，因而使得产品的直径和锥度变化灵活，在制造超大直径及超大弯矩杆型时没有技术障碍，只要厂房起重设备允许，可以制造出大直径电杆、开裂弯矩大的大型杆体。
——缺点：
由于是双模浇注成型，浇注和脱模需要专用的设备，技术门槛高，设备投资较大，材料成本高。另外养护时间长、模具周转周期长，需要的模具量较大。
03离心工艺超高性能混凝土电杆工艺要求的控制1、预应力钢筋选择及加工
预应力钢筋在高精度钢筋定长切断机上切断后进行镦头，镦头强度损失不超过2％。
2、钢筋骨架制作
主筋和环向钢筋的焊接按照设计图纸及技术要求在钢筋骨架成型机上进行，钢筋不得有接头。
:
①Φ-Φ，螺旋筋采用Φ3.0毫米；Φ以上采用Φ4-6毫米；螺旋筋间距再距两端1.5米内不宜大于60毫米，其余不得大于毫米；所有杆端两端螺旋筋应密缠3-5圈。②架立圈尺寸符合要求，接头焊接后直径误差不超过2毫米；架立圈间距偏差不应超过20毫米，垂直度偏差不应超过架立圈直径的1/40（与主筋垂直）；钢筋笼预张拉后与主筋、辅筋绑扎牢固；③所有绑扎完的扎丝需与主筋方向一致、平直，不得上翘或者下弯；④预应力主筋下料长度应一致，误差不得超过3毫米。3、拌合物制作砂的准备：制杆用的砂宜选用Ⅱ区的中砂，砂的含泥量不大于1％。也可采用符合要求的石英砂。
水泥宜采用不低于52.5级的非早强型（早强型R在不同地区不同材料有待试验验证）普通硅酸盐水泥或硅酸盐水泥。
按设计的配合比配制拌合料，搅拌用砂、复合材料、高效减水剂、水、经配料站系统称量后，由料斗送入搅拌机内。水泥由螺旋输送机送入搅拌机水泥称量系统，称量后进入搅拌机。拌制宜采用符合JGJ63规定的水，不得采用海水拌制。搅拌的最短时间为秒，严禁在拌料出机后外加水分。
搅拌好的混合料直接送入喂料机或者储料斗内备用，尽量是即打即喂；备用料等待时间过长，会造成塌落度损失，工人难操作。
超高性能混凝土电杆成型：布料应先布在中间部位，后布两端部位，保证两端有良好的、足够的混合料。布料完毕后，用气动扳手合模，合模时需保证上、下模合缝干净（有的厂家可加上防漏胶带），然后按照设计要求的张拉力，进行预应力施加，再用双钩行车将模吊至离心工段进行离心成型。离心成型分三阶段，低速－中速－高速，布料阶段为低速均匀分布混凝土于模壁；中速是过渡阶段，可以继续布料及克服离心力突增，减少内分层,提高超高性能混凝土电杆的密实度；密实阶段采用高速。
离心工艺超高性能电杆离心工艺参数（仅供参考）
4．养护
离心成型后，用塑料薄膜或者塑料袋将大头绑扎封闭（防止开裂）然后吊入养护池，静停4-6小时为宜；静停后宜采用蒸汽高温养护；高温养护时的温度控制宜采用自动控制系统。升温速度不应大于15℃/h,升温至85℃后，保持恒温（85℃±5℃），再以不超过15℃/h的降温速度降温，降温后的模具表面温度不高于环境温度30℃时方可进行脱模。:①养护池底部平稳、不允许有过多积水；②模具跑轮整齐堆放，入池时不允许有较大碰撞。5．脱模超高性能薄壁电杆达到脱模强度后（脱模前务必先试压试块强度，低于72MPa不得脱模），进行预应力放张，放张顺序应采用对称、相互交错的放张方法，以免在放张过程中产生过大的偏心压力，使电杆发生翘曲、裂纹和预应力筋断筋等现象。
:①翻底模时，应在电杆两端0.2L处用轮胎或者枕木垫好后方可翻模，防止两头张拉装置先着地后，导致电杆两头受力后出现纵向裂缝；②拆卸张拉装置时应用榔头对称敲击，不允许野蛮操作。
04超高性能混凝土电杆成型注意事项超高性能电杆关键点：原材料的选择、优化配合比、混凝土搅拌过程成控制、成型中注意事项、生产过程中提高生产效率、养护。
材料的选择
——骨料：
传统混凝土中粗骨料有微裂纹或内部封闭的孔洞，存在较多离散性缺陷，制约混凝土强度的提高。超高性能混凝土电杆所选用不同粒径的石英砂或优质河砂（压碎指标值Ⅰ级、含泥量≤1%、级配Ⅱ区）；
——水泥及矿物掺合料：
超高性能混凝土电杆选择PⅠ、PⅡ、高标号水泥，同时添加了比水泥微粒更细的硅灰，根据最大密实度理论，使各种颗粒达到最大密实化，内部的缺陷（空隙与微裂缝）减少到最小，使基体材料的性能保持稳定，进一步增加了产品的可靠性。（胶凝材料总量≤kg/m3）
——纤维：符合YB/T《混凝土用钢纤维》的规定，宜选用1级以上且不能对混凝土耐久性和和易性产生影响；直径0.3-1.2mm；长度20-50mm;长径比20-50之间。——外加剂：减水率≥30%。——硅灰：≥m2/kg或者45μm方孔筛余≤5%且活性指数28d，≥%。——矿粉：高于S95级。▲超高性能薄壁杆材料要求1▲
▲超高性能薄壁杆材料要求2▲
▲超高性能薄壁杆材料要求3▲
▲超高性能薄壁杆材料要求4▲
▲超高性能薄壁杆材料要求5▲
超高性能混凝土搅拌过程
——优化选材与配方、达到和易性的最低水灰比实现最大密实度、混入的气泡体积尽可能低；——搅拌顺序：欧洲的SAMARIS研究项目推荐，非预湿润状态下按照①加入水泥、硅灰搅拌2min；②加入石英砂或优质河砂搅拌1min；③保持状态加入所有的水，加入减水剂；④搅拌直至均匀约4min；⑤保持搅拌状态连续加入全部纤维，搅拌至纤维被浆体包裹且均匀分布，2min；——要点：先干拌、后湿拌、搅拌时间长拌合物温度升高会增加气泡含量，较长纤维则可能结团。超高性能混凝土电杆成型
——钢筋骨架：预张拉过程达到fptk的10%--20%；如配置非预应力钢筋必须保证设计位置，避免漏筋、合理用量；——模具：两端挡灰盘、模具合缝、避免漏浆；刚度达到要求；——混凝土：调整搅拌顺序、控制时间、控制水灰比；——离心成型：控制模具径向抖动、控制混凝土壁厚、控制离心后杆体壁厚变形；——养护：严格按养护制度执行；05超高性能混凝土电杆的配筋计算配筋方式决定力学性能：
现有杆型通过合理配筋如何提高弯矩值：
1、合理选择配筋形式锥形电杆是一种变截面构件，锥度一般为1/75，顶部和根部的直径和截面积相差较大，这主要是由电杆的受力特点决定的。纯预应力采用通常配筋，不能梯度加大根部配筋量，所以也不能最大限度提高弯矩值；非预应力可以根据环截面尺寸梯度配筋，弯矩值可以提高，但配筋量大、成本高且受外荷载作用容易出现环向裂缝，挠度大；部分预应力可以用部分通长的预应力钢筋（或PCB钢棒）和非预应力钢筋（HRB）梯度配筋，做钢筋骨架以此来满足部分预应力混凝土电杆的抗裂要求，同时又能达到杆段所需要的强度要求。杆段的配筋率、承载能力根据梢径的大小决定，15m及以上的分段电杆采用法兰连接，而预应力混凝土用钢棒与法兰采用合理的锚固方式，从而做到耐久、性能好、结构合理。2、合理选择电杆配筋量在满足构造要求的基础上，无论是预应力、非预应力、部分预应力电杆如果想提高弯矩值，钢筋含量和混凝土设计强度相辅相成，相对配筋率宜满足：部分预应力ω=（fpyAp+fyAS）/a1fcA≤1.25；预应力ω=fp×Ap/a1×fc×A≤0.75；非预应力ω=fy×As/a1×fc×A≤0.9；的要求，如果采用超量配筋性价比较低且提高力学性能的效果不明显。注：相同杆型、弯矩值一致、条件一致；部分预应力工艺替代非预应力工艺，钢材节省30%左右。3、配筋量不同截面积的弯矩值比对
通过以上计算不难看出，在满足构造要求的前提下预应力与非预应力配筋截面积的比值越高弯矩值提高不明显；反之弯矩值提高比较明显。END
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