立式工藝生產(chǎn)超高性能混凝土電桿(uhpc桿)

1、多年來(lái)，國(guó)內(nèi)的混凝土桿產(chǎn)品一直沿用著傳統(tǒng)的工藝和原料進(jìn)行生產(chǎn)，生產(chǎn)的產(chǎn)品存在重量重、強(qiáng)度低、耐鹽堿侵蝕能力差、壽命短、材料消耗大等諸多缺陷，在配電線路轉(zhuǎn)角和耐張部位無(wú)法與鋼管桿和鐵塔抗衡。法國(guó)人在20世紀(jì)90年代研發(fā)出一種新型水泥復(fù)合材料：活性粉末混凝土（reactive powder concrete，簡(jiǎn)稱rpc），該材料的本質(zhì)是一種超高性能水泥砂漿，但主要應(yīng)用于建筑的主體結(jié)構(gòu)，因此被稱為“混凝土”。由于活性粉末混凝土是一種專利產(chǎn)品，歐洲將采用rpc制備原理制成的水泥基材料稱為超高性能混凝土（ultra-high performance concrete，簡(jiǎn)稱uhpc）。與傳統(tǒng)混凝土相比，u

2、hpc具有優(yōu)異的力學(xué)性能，包括極高的抗壓強(qiáng)度，優(yōu)良的抗沖擊、抗疲勞性能，另外，uhpc材料內(nèi)部致密，故具有極佳的耐久性。我公司歷經(jīng)多年研究，成功將uhpc材料引入到電桿生產(chǎn)，充分發(fā)揮該材料的強(qiáng)度高、耐侵蝕能力強(qiáng)、材料用量少等特點(diǎn)，使電桿產(chǎn)品的性能在多方面得到大幅提升。產(chǎn)品在保留混凝土桿價(jià)格優(yōu)勢(shì)的前提下，力學(xué)性能達(dá)到配電線路所有鐵塔和鋼管桿的承載能力，使用年限將遠(yuǎn)超鍍鋅鋼管桿和鐵塔，這將使目前配電線路桿塔市場(chǎng)由鐵塔、鋼管桿和混凝土桿三分天下的格局被打破，可能形成uhpc桿通吃的局面。1. 基體材料的性能決定了uhpc桿的特性1.1 良好的力學(xué)性能，確保桿體的輕質(zhì)超高強(qiáng)特性在遼寧省工程質(zhì)量檢測(cè)中心

3、和我公司力學(xué)實(shí)驗(yàn)室對(duì)uhpc桿的基體材料uhpc做了一系列性能測(cè)試，試驗(yàn)結(jié)果表明uhpc具有極好的力學(xué)性能（見下表）。混凝土c60與uhpc的力學(xué)性能比較由于uhpc桿的基體材料具有超出傳統(tǒng)混凝土一倍以上的強(qiáng)度，經(jīng)中國(guó)電科院和電力工業(yè)杭州線路器材檢測(cè)中心多次荷載測(cè)試證明，桿體的壁厚減少一半仍可達(dá)到傳統(tǒng)桿型的承載力（見端面對(duì)比圖），相應(yīng)桿體重量也降低50%左右，實(shí)現(xiàn)了桿體的輕型化。重量的大幅降低大大減輕了運(yùn)輸和安裝的負(fù)荷，這不僅意味著節(jié)省人力和成本，還意味著安裝速度的加快。端部尺寸對(duì)比本產(chǎn)品的基體材料單位重量的抗壓強(qiáng)度與高強(qiáng)鋼相當(dāng)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于傳統(tǒng)混凝土桿的基體強(qiáng)度，按現(xiàn)有混凝土桿設(shè)計(jì)規(guī)范計(jì)算，用它

4、制造的混凝土桿可滿足大彎矩桿塔的承載要求，在線路需要耐張桿和轉(zhuǎn)角桿的地方使用本產(chǎn)品可以不用打拉線就能滿足要求。還可以實(shí)現(xiàn)等尺寸、等強(qiáng)度替代鋼管桿和等強(qiáng)度替代部分鐵塔，國(guó)家電網(wǎng)公司輸變電工程典型設(shè)計(jì)2006版中配電線路鋼管桿的所有桿型用本產(chǎn)品都可以覆蓋。1.2 優(yōu)異的耐候性可大幅提升使用年限傳統(tǒng)混凝土桿、鋼管桿和鐵塔在含有酸、堿、鹽及有機(jī)溶劑等腐蝕介質(zhì)的環(huán)境中抗腐蝕性能較差，維護(hù)費(fèi)用高，使用壽命短。本產(chǎn)品使用的uhpc材料具有較高的密實(shí)度，使其具有極低的滲透性、很高的抗環(huán)境介質(zhì)侵蝕能力和抗高寒地區(qū)凍融循環(huán)破壞能力（見下表），從而提高了uhpc桿的耐久性。混凝土c60與uhpc120的耐久性比較u

5、hpc材料在歐美和日本等地在嚴(yán)重腐蝕環(huán)境和超長(zhǎng)年限需求環(huán)境都有許多應(yīng)用，如被用做鋼管樁防蝕層，在海水中浸泡實(shí)驗(yàn)表明uhpc有很強(qiáng)的防蝕能力，鋼管樁表面無(wú)銹蝕仍有金屬光澤。還有用于海底輸氣管道的隧洞襯砌、海底核廢料庫(kù)的支護(hù)、海上采油平臺(tái)后張預(yù)應(yīng)力管道孔的封堵以及碼頭混凝土受海水腐蝕部位的修補(bǔ)等普通混凝土無(wú)法滿足要求的環(huán)境中使用，防腐效果都非常明顯。由此可以推斷，用uhpc材料制作的桿體特別適合于鹽堿河灘、沿海地區(qū)、內(nèi)陸鹽漬土，經(jīng)常使用融雪劑的道路兩側(cè)，以及工業(yè)區(qū)和酸雨多發(fā)地區(qū)等對(duì)傳統(tǒng)混凝土桿、鋼管桿和鐵塔有特殊防腐要求的環(huán)境中使用，可有效地提高桿塔的可靠性和耐久性。另外由于基體材料的抗壓強(qiáng)度不低

6、于普通巖石的抗壓強(qiáng)度，因而其具有很強(qiáng)的抗氣蝕、抗沖磨能力，可在有上述性能需求的環(huán)境中長(zhǎng)期使用，是一種免維護(hù)或低維護(hù)結(jié)構(gòu)。1.3 為施工帶來(lái)方便、為用戶帶來(lái)效益（1）降低運(yùn)輸和安裝成本：傳統(tǒng)混凝土桿由于桿體重量太大，在不便運(yùn)輸?shù)沫h(huán)境中，有時(shí)需要鋪設(shè)專門的道路來(lái)運(yùn)輸，造成運(yùn)輸與安裝不便且費(fèi)用比其他材料都要高。由于uhpc桿的桿體重量可降低50%左右，使得安裝和運(yùn)輸過(guò)程中的附加費(fèi)用大幅減少。（2）節(jié)約占地、不用打拉線：在以往的情況下，對(duì)于耐張桿和轉(zhuǎn)角桿一般是采用帶拉線的混凝土桿或鋼管桿，帶拉線的混凝土桿需要較大的占地面積，如拉線位置在非機(jī)動(dòng)車道內(nèi)，則拉線的設(shè)置會(huì)影響城市美觀和行人的安全。同尺寸的超高

7、強(qiáng)桿體強(qiáng)度大幅度提高，可以實(shí)現(xiàn)在沒有拉線時(shí)也能滿足承載力的要求。另外在設(shè)計(jì)時(shí)可適當(dāng)加大檔距，減少混凝土桿基數(shù)，進(jìn)而減少基礎(chǔ)施工量和占地面積，同時(shí)也相應(yīng)減少了橫擔(dān)、絕緣子、金具等的使用量。進(jìn)一步減低了工程造價(jià)。（3）替代傳統(tǒng)桿塔效益更加明顯：由于本產(chǎn)品基體材料單位重量的抗壓強(qiáng)度與高強(qiáng)鋼相當(dāng)，可以替代傳統(tǒng)的鋼管桿和部分鐵塔，而其造價(jià)只有鍍鋅鋼管桿的60%左右。而且相對(duì)于傳統(tǒng)鋼管桿，基礎(chǔ)開挖面積小，基礎(chǔ)造價(jià)低，安裝方便，可縮短工期，提高施工效率。（4）全壽命周期效益更佳：本產(chǎn)品良好的力學(xué)性能和耐久性，可確保工程的可靠性，有效地延長(zhǎng)工程的使用年限。按現(xiàn)有混凝土桿的老化模型計(jì)算，使用年限遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)50年，

8、可有效地保障線路安全和降低線路的維護(hù)成本。2. 多項(xiàng)專利技術(shù)的融合使混凝土桿的品質(zhì)進(jìn)一步提升2.1 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的改進(jìn)微觀結(jié)構(gòu)的改進(jìn)：傳統(tǒng)產(chǎn)品中沙的含泥量較大，粗骨料有微裂紋，存在較多離散性缺陷，影響產(chǎn)品的品質(zhì)。本產(chǎn)品所選用的是高標(biāo)號(hào)水泥和不含雜質(zhì)、極配優(yōu)良的人工沙為主要原料，取消了傳統(tǒng)混凝土中的粗骨料，而且添加了比水泥微粒更細(xì)的硅灰，根據(jù)最大密實(shí)度理論，使各種顆粒達(dá)到最大密實(shí)化，內(nèi)部的缺陷（空隙與微裂縫）減少到最小，使基體材料的性能保持穩(wěn)定。布筋結(jié)構(gòu)的改進(jìn)：傳統(tǒng)生產(chǎn)混凝土桿一般采用臥式離心的方式，由于重力影響易產(chǎn)生鋼筋位置下沉和偏移，而本工藝的鋼筋布置采用立式放置工藝消除了重力影響，保證鋼筋在理

9、想位置不動(dòng)，保證鋼筋保護(hù)層厚度均勻一致，獨(dú)創(chuàng)的防開裂配置與環(huán)向預(yù)應(yīng)力配筋，使得薄壁桿體在受外力沖擊時(shí)不易破碎，同時(shí)避免縱向產(chǎn)生裂縫，進(jìn)而提升了產(chǎn)品品質(zhì)。連接結(jié)構(gòu)的改進(jìn)：傳統(tǒng)混凝土桿的桿段連接方式一般采用現(xiàn)場(chǎng)焊接或法蘭連接方式，采用現(xiàn)場(chǎng)焊接方式后期防腐不好處理，且操作復(fù)雜；采用法蘭連接方式加工復(fù)雜，生產(chǎn)成本高。本產(chǎn)品除了可以按傳統(tǒng)連接方式加工外，還可以憑借基體材料強(qiáng)度高，局部承壓能力強(qiáng)的特點(diǎn)，采用插接（如下圖）方式連接，經(jīng)過(guò)多次試驗(yàn)和實(shí)際工程驗(yàn)證，這種連接方式既能滿足連接點(diǎn)的強(qiáng)度要求和防腐要求，又能使安裝操作簡(jiǎn)化、成本降低。2.2 全新的生產(chǎn)工藝流程傳統(tǒng)產(chǎn)品的模具都是采用兩個(gè)半模合成一個(gè)外模，在合?？p處易產(chǎn)生跑漿漏漿現(xiàn)象，影響產(chǎn)品質(zhì)量并污染生產(chǎn)環(huán)境。本產(chǎn)品除了可以采用傳統(tǒng)模具外，還可以采用整體全封閉外模成型工藝制造，不僅制成的桿體外觀無(wú)合?？p，不會(huì)有跑漿漏漿的缺陷，光滑美觀，尺寸精度提高，而且模具成本也大幅降低。成型設(shè)備采用我公司多年潛心研制的立式離心機(jī)（如下圖）、可徹底消除鋼筋因重力造成的位置偏移，保證薄壁桿的高精度定位要求。自動(dòng)灌注技術(shù)的應(yīng)用使混凝土的填裝過(guò)程在封閉狀態(tài)下自動(dòng)進(jìn)行，相比傳統(tǒng)產(chǎn)品生產(chǎn)工藝，節(jié)省了人力，保證了產(chǎn)品品質(zhì)的穩(wěn)定性，同時(shí)也避免了水泥砂漿外漏，改善