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部分预应力活性粉末混凝土电杆
目前500kV送电线路中的杆塔主要是铁塔结构。其原因是一般混凝土电杆满足不了高电压等级的要求,故在330kV及以上线路上很少使用混凝土电杆。而混凝土电杆与铁塔相比具有免维护、耐腐蚀和经济等优点。随着高强混凝土的出现,尤其是活性粉末混凝土(RPC)的出现,使得研制500kV混凝土电杆有了现实意义。 提高钢筋混凝土电杆强度的途径有2条:一是提高混凝土强度,二是采用高强度钢筋和增加钢筋的数量。普通钢筋混凝土电杆内部钢筋数量受电杆几何尺寸及构造的限制,因此电杆强度增加有限;另一个弱点是易产生横向裂纹,裸露的钢筋易锈蚀,影响电杆的使用寿命。普通预应力混凝土电杆在增加钢筋强度和数量时,施加在混凝土上的压力也随之增加,过大的应力值容易使电杆上混凝土产生纵向裂纹,同样影响电杆的强度及使用寿命。 如在钢筋混凝土电杆中同时采用预应力钢筋、非预应力钢筋和活性粉末混凝土,则能够同时克服上述2种电杆的缺点,并能加大钢筋的配置量,提高混凝土电杆的强度。部分预应力活性粉末混凝土电杆就是合理的选用预应力与非预应力钢筋,配以活性粉末混凝土,使三者有机结合,从而提高混凝土电杆的强度和抗裂性能。 活性粉末混凝土具有高强度、高韧性,耐久性和良好的体积稳定性,它是由法国布伊格公司在1993年率先研制成功的一种良好的水泥基复合材料,其抗压强度可达200~800 MPa,RPC的出现使混凝土的耐久性有了很大的提高。这种混凝土同一般的高性能混凝土相比,其孔隙率低4~5倍,微孔率低10~30倍,透气性和吸水性低50倍,氯化物离子的扩散性低25倍,这些性能对电杆的抗冻和防腐具有很重要的意义。 RPC的配置原理是:通过提高组分的细度与活性,使材料内部的缺陷(孔隙与微裂缝)减小到少,获得超高强度与高耐久性。其制备措施主要有4个方面: (1) 用细砂代替普通混凝土中的碎石粗骨料,能使骨料粒径较均匀,同时使骨料与水化水泥浆弹性模量比下降,水泥砂浆的力学性能提高;此外,还能有效地淡化骨料与水泥浆体的界面过渡区。 (2)优化颗粒级配,严格规定每种骨料的粒径范围;应用流变学理论来决定高效减水剂佳掺量和需水量;优化搅拌工艺使拌合物具有良好的流变性,更好地充盈模具;如能在其凝结前和凝结期间加压,可以使RPC中气体和自由水排出,消除部分由化学收缩引起的孔隙,从而提高其密实度。 (3)在RPC凝固后进行热养护可以改善其微观结构。采用90℃的热养护可显著加速火山灰效应,同时改善水化物形成的微观结构,此时形成的水化物仍是无定形的,只能用于制作RPC200;若采用250~400℃的干热养护使水化生成物C-S-H(水化硅酸钙)凝胶体大量脱水,形成硬硅钙石结晶,可获得RPC800。 (4)掺入微钢纤维以提高RPC的韧性。所掺入的钢纤维长度为3~13 mm,直径为0.15~0.20 mm,体积掺量为0.5 %~3.0 %。掺入微钢纤维后,RPC的抗压强度、弯折强度和韧性有较大幅度地提高。
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