一种免蒸养耐腐蚀混凝土电杆及其制备方法技术

本发明专利技术属于建筑材料领域，涉及是一种混凝土电杆及其制备方法。该电杆包括电杆钢筋骨架、填充并包裹钢筋骨架的混凝土和防水涂层，其中钢筋骨架表面覆有均匀分布的防腐层，经过钢筋骨架制备、混凝土制备、混凝土电杆制备和混凝土电杆表面防腐处理四个步骤制备而成，所得到的电杆性能满足GB/T 4623‑2014的要求，且实现了在保证和提高混凝土电杆性能以及模板周转效率的基础上，大幅降低了生产成本的目的，符合现在国家提出的节能减排环保的要求，具有很好的经济效益和社会效益。

A non-steam curing corrosion-resistant concrete pole and its preparation method

The invention belongs to the field of building materials, and relates to a concrete pole and a preparation method thereof. The pole consists of steel bar skeleton, concrete filled and wrapped with steel bar skeleton and waterproof coating. The steel bar skeleton is coated with uniformly distributed anticorrosive coating. The pole is prepared by four steps: preparation of steel bar skeleton, preparation of concrete, preparation of concrete pole and anticorrosive treatment of concrete pole surface. The performance of the pole meets the requirements of GB/T 4623 2014 and achieves the goal. On the basis of guaranteeing and improving the performance of concrete poles and the turnover efficiency of formwork, the production cost has been greatly reduced, which meets the requirements of energy saving, emission reduction and environmental protection put forward by the state, and has good economic and social benefits.

【技术实现步骤摘要】
一种免蒸养耐腐蚀混凝土电杆及其制备方法
本专利技术属于建筑材料领域，具体地涉及是一种混凝土电杆及其制备方法。
技术介绍
混凝土电杆以其成本低、施工方便、使用寿命长及免维护等无可替代的优势，广泛应用于电力架空输变电线路、铁路接触网支柱、广播通讯、市政照明等工程中。从1924年我国生产出第1条方型实心水泥电杆至今，我国的水泥混凝土电杆已经有90多年的历史，目前我国已经成为世界上使用混凝土电杆最多的国家。一般混凝土电杆是以预应力钢筋和混凝土为主要材料，采用先张法预应力离心成型工艺，并经过蒸汽养护制成的一种混凝土预制构件。由于我国幅员辽阔，各地气候、土壤环境也具有多样性，如东南沿海地区的湿热、碳化和氯盐腐蚀，北方沿海地区的冻融、碳化和氯盐腐蚀，西部盐湖地区的干冷、干热、氯盐和硫酸盐腐蚀，使得混凝土电杆的破坏形式更加普遍、复杂。由于普通混凝土电杆抗冻融及抗渗性能都较差，当其应用于低洼地带时，杆体埋地段经常会存有积水，而且杆体周围的水分也会渗入电杆内壁的混凝土孔隙中，以致在冻融循环的作用下杆体发生破坏，从而大大缩短了高压电杆的使用寿命。引起的预应力钢筋混凝土电杆破坏的另一个主要因素是钢筋锈蚀，地下水与土壤腐蚀膨胀作用使硂开裂，此类现象易发生黄河地区，主要是氯离子电杆内空腔冲水中的盐类，土壤地下水通过毛细作用浸入电杆根部，由于锈蚀产生极限时使钢筋锈蚀，氯离子浓度增大干湿交替条件，上升到一定高度空气湿度成正比关系，裂缝的宽度与时间多数为纵向裂缝，地面以上2m的范围内裂缝大多发生在电杆下部。在各种恶劣的环境下，混凝土电杆长期遭受腐蚀介质的作用，导致混凝土结构性能的裂化、耐久性降低，从而影响当地的输电工程。因此，制备一种高抗腐蚀的混凝土电杆以适应较严酷环境下使用具有重要的意义。此外，目前国内环形混凝土电杆生产都采用蒸汽养护模式，以加速混凝土的硬化，提高混凝土的早期强度，使成型电杆在较短时间内达到脱模强度，加快模具周转，提高电杆生产效率。但蒸汽养护在加速混凝土硬化、提高早期强度的同时，对混凝土耐久性能造成不利影响，且蒸汽养护能耗较大。随着我国低碳节能经济发展模式的提出，国家、业主对混凝土制品生产的节能、环保、性能、质量及经济性提出了更高的要求，混凝土制品生产企业亟需从节能减排、改善性能、经济可靠等角度出发实施技术创新。因此，需探索混凝土电杆生产的免蒸养工艺，并进一步提升电杆的性能。
技术实现思路
本专利技术就是针对上述技术问题，提供一种免蒸养高耐腐蚀混凝土电杆的制备方法，该方法在保证和提高混凝土电杆性能以及模板周转效率的基础上，通过对混凝土原材料优选，钢筋的表面改性，混凝土电杆的生产工艺改进，并充分利用环境温度对混凝土强度发展的作用，得到一种可免去蒸汽养护生产环形混凝土电杆，同时通过多重抗腐蚀技术手段，开发出免蒸养高耐腐蚀混凝土电杆。上述混凝土电杆包括电杆钢筋骨架、填充并包裹钢筋骨架的混凝土和防水涂层，其中钢筋骨架表面覆有均匀分布的防腐层。该电杆是经过以下步骤制备获得的：(1)钢筋骨架的制备首先将钢筋表面用NaOH溶液进行表面处理，然后于表面喷涂硅烷防锈剂，最后用经过防锈处理后的钢筋进行钢筋骨架的制作，并将其放入已经清理干净的模具内。作为优选，选用3mol/L的NaOH溶液浸泡5-20min，然后于表面喷涂硅烷防锈剂，起喷涂量为5-15g/cm2。(2)混凝土的制备本专利技术所述混凝土包括：早强胶凝材料、细骨料、粗骨料、减水剂、非氯盐早强剂、防腐蚀剂和水，水胶比为0.2～0.35，砂率为34～42％；其中早强胶凝材料含量为450～550kg/m3，减水剂掺量为早强胶凝材料质量的0.4～2.0％，早强剂为早强胶凝材料掺量的0.8～2.0％，防腐蚀剂为早强胶凝材料质量的0.8-2.5％；所述早强胶凝材料为硅酸盐水泥-硅灰-矿渣三元体系，其中硅灰为总早强胶凝材料质量的5-10％；矿渣为总早强胶凝材料质量的10-20％，其余为硅酸盐水泥，所述细骨料为细度模数为2.3～3.0的天然砂或人工砂，粗骨料为粒径为5～25mm的天然碎石或人工碎石，所述减水剂为脂肪族、萘系减水剂或聚羧酸盐减水剂中的一种或其组合，非氯盐早强剂为三乙醇胺、硝酸钙、硝酸钠、硫酸钠、硫代硫酸钠中的一种或其组合。防腐剂为亚硝酸钠、亚硝酸钙、苯甲酸钠、氟硅酸钠、碳酸钡、硝酸钡、碳酸锂中的一种或其组合，防腐剂的选用要根据环境条件进行确定，且在必要条件下需采用引气剂部分替代防腐剂使用，引气剂的用量为总凝胶的0.1～0.5‰，引气剂为木质素磺酸盐、松香热聚物、三贴皂苷中的一种或其组合，例如，在氯盐环境下：防腐剂选择亚硝酸钠、亚硝酸钙、苯甲酸钠、氟硅酸钠中的一种或其组合；在硫酸盐环境下:选择引气剂木质素磺酸盐、松香热取物、三贴皂苷中一种，防腐剂选择亚硝酸钠、亚硝酸钙、苯甲酸钠、氟硅酸钠、碳酸钡、硝酸钡、碳酸锂中的一种或其组合；在冻融环境下:选择引气剂木质素磺酸盐、松香热取物、三贴皂苷中一种，防腐剂选择亚硝酸钠、亚硝酸钙、三乙醇胺中的一种或其组合。作为优选，上述硅酸盐水泥选用强度等级为42.5或者52.5的硅酸盐水泥。作为优选，上述硅灰可被纳米硅部分替代，纳米硅的添加量为总早强胶凝材料质量的0.5～3％。上述混凝土的制备方法为：按上述配比将所述细骨料和早强胶凝材料投入到混凝土搅拌机，搅拌直至均匀，然后将所需水重量的70～90％投入到混凝土搅拌机，再进行搅拌直至均匀，最后依次投入所需的粗骨料、减水剂、早强剂、防腐蚀剂和剩余的水再进行搅拌直至均匀得到所需工作性的混凝土。(3)混凝土电杆的制备将步骤(2)得到的混凝土均匀装入已安装有钢筋骨架的模具中，待布料结束后，进行合模及预应力张拉，张拉力为预应力钢筋总抗拉强度的70～75％，然后将装有混凝土的模具在预应力张拉后进行离心成型作业，直至混凝土电杆成型，最后对装有混凝土和钢筋骨架的模具进行常温养护，其中养护温度>20℃，养护时间为24小时。(4)混凝土电杆表面防腐处理将步骤(3)得到的养护后的电杆脱模，然后表面涂覆混凝土养护剂，并在电杆表面喷涂硅基反应型防水涂层。本专利技术所获得的有益效果为：1、本专利技术中混凝土采用具有早强特性的硅酸盐水泥-硅灰-矿渣三元体系为主体,配合以早强剂，二者发挥协同作用，使混凝土制备过程中，采用自然养护就能完全符合GB50164-2011和50204-2015的要求，可以减少蒸汽养护的环节，大大降低生产成本，节约的资源和能源，具有节能减排环保性，经济效益显著。2、本专利技术中钢筋骨架的表面处理工艺赋予了钢筋骨架持久的耐腐蚀能力，混凝土中防腐蚀剂的添加，提高了混凝土整体的耐腐蚀能力，整型电杆脱模后表面防水涂层的涂覆，大大地减慢了电杆的腐蚀速度，这些技术的综合运用使得本专利技术所提供的电杆与现有电杆相比具有优异的耐腐蚀能力。3、本专利技术的钢筋骨架表面处理过程中未使用含磷、重金属离子等有害环境的试剂；工艺处理程序简单，所需时间短，容易控制，处理不需要加温；且碱腐蚀和喷涂过程均不会引入额外的杂质元素。4、本专利技术的钢筋骨架表面处理工艺，使钢筋表面含有大量的羟基(-OH)基团，该基团在喷涂硅烷防锈剂时，能够与硅烷反应生成共价键Si—O—Fe，使得硅烷防锈剂能够在钢筋表面通过偶联交叉形成网状保护膜层；同时，硅烷防锈剂中富含的Si本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种免蒸养耐腐蚀混凝土电杆，其特征在于，该混凝土电杆包括电杆钢筋骨架、填充并包裹钢筋骨架的混凝土和涂覆与电杆表面的防水涂层，其中钢筋骨架表面覆有均匀分布的防腐层，所述的混凝土包括：早强胶凝材料、细骨料、粗骨料、减水剂、非氯盐早强剂、防腐蚀剂和水，水胶比为0.2～0.35，砂率为34～42％；其中早强胶凝材料含量为450～550kg/m3，减水剂掺量为早强胶凝材料质量的0.4～2.0％，早强剂为早强胶凝材料掺量的0.8～2.0％，防腐蚀剂为早强胶凝材料质量的0.8‑2.5％；所述早强胶凝材料为硅酸盐水泥‑硅灰‑矿渣三元体系，其中硅灰为总早强胶凝材料质量的5‑10％；矿渣为总早强胶凝材料质量的10‑20％，其余为硅酸盐水泥，所述细骨料为细度模数为2.3～3.0的天然砂或人工砂，粗骨料为粒径为5～25mm的天然碎石或人工碎石，所述减水剂为脂肪族、萘系减水剂或聚羧酸盐减水剂中的一种或其组合，非氯盐早强剂为三乙醇胺、硝酸钙、硝酸钠、硫酸钠、硫代硫酸钠中的一种或其组合，防腐剂为亚硝酸钠、亚硝酸钙、苯甲酸钠、氟硅酸钠、碳酸钡、硝酸钡、碳酸锂中的一种或其组合。

【技术特征摘要】
1.一种免蒸养耐腐蚀混凝土电杆，其特征在于，该混凝土电杆包括电杆钢筋骨架、填充并包裹钢筋骨架的混凝土和涂覆与电杆表面的防水涂层，其中钢筋骨架表面覆有均匀分布的防腐层，所述的混凝土包括：早强胶凝材料、细骨料、粗骨料、减水剂、非氯盐早强剂、防腐蚀剂和水，水胶比为0.2～0.35，砂率为34～42％；其中早强胶凝材料含量为450～550kg/m3，减水剂掺量为早强胶凝材料质量的0.4～2.0％，早强剂为早强胶凝材料掺量的0.8～2.0％，防腐蚀剂为早强胶凝材料质量的0.8-2.5％；所述早强胶凝材料为硅酸盐水泥-硅灰-矿渣三元体系，其中硅灰为总早强胶凝材料质量的5-10％；矿渣为总早强胶凝材料质量的10-20％，其余为硅酸盐水泥，所述细骨料为细度模数为2.3～3.0的天然砂或人工砂，粗骨料为粒径为5～25mm的天然碎石或人工碎石，所述减水剂为脂肪族、萘系减水剂或聚羧酸盐减水剂中的一种或其组合，非氯盐早强剂为三乙醇胺、硝酸钙、硝酸钠、硫酸钠、硫代硫酸钠中的一种或其组合，防腐剂为亚硝酸钠、亚硝酸钙、苯甲酸钠、氟硅酸钠、碳酸钡、硝酸钡、碳酸锂中的一种或其组合。2.根据权利要求1所述的免蒸养耐腐蚀混凝土电杆，其特征在于，所述的防腐层为硅烷防锈剂在钢筋骨架表面偶联交叉形成网状保护膜层。3.根据权利要求2所述的免蒸养耐腐蚀混凝土电杆，其特征在于，所述的网状保护膜层的制备方法为，首先将钢筋表面用NaOH溶液进行表面处理，然后于表面喷涂硅烷防锈剂。4.根据权利要求1所述的免蒸养耐腐蚀混凝土电杆，其特征在于，所述硅酸盐水泥强度等级为42.5或者52.5。5.根据权利要求1所述的免蒸养耐腐蚀混凝土电杆，其特征在于，所述硅灰被纳米硅部分替代，纳米硅的添加量为总早强胶凝材料质量的0.5～3％。6.根据权利要求1所述的免蒸养耐腐蚀混凝土电杆，其特征在于，所述的防腐剂，在硫酸盐环境和冻融环境下，还需要添加引气剂部分替代防腐剂，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：张秀芝，张枫，刘同军，董青，徐笃军，王娜，孙海龙，姜葱葱，程新，
申请(专利权)人：济南大学，中国电建集团山东电力管道工程有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37