水泥基电线杆
技术领域
本发明涉及电力材料领域，具体涉及一种水泥基电线杆。
背景技术
水泥电杆因坚固耐用，已成为输电、通讯、铁路、市政等基础设施中一类重要的特种支撑结构物，近年来，随着国家经济实力地不断增强，我国对电力的需求也不断增强，对于水泥电线杆的承载能力和耐久性的要求也不断提高。传统的水泥电线杆采用普通混凝土制作，而普通混凝土容易在内部形成大量微观裂缝，随着气候以及外力的影响，这些微裂缝会逐渐扩展加宽，最终形成宏观裂缝，造成水分和一些侵蚀性介质的浸入，锈蚀钢筋骨架，影响水泥电线杆的耐久性和使用寿命。
因此，为了克服普通混凝土所存在的不足，需要研制出一种新的混凝土材料用于制备水泥基电线杆，实现早期控制微观裂缝的发展和发生，减少微观裂缝数量，后期限制裂缝扩展，避免形成宏观裂缝，提高混凝土及电线杆的耐久性、抗裂性、抗渗性、抗压强度等，进而提高水泥基电线杆使用寿命。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种由新型混凝土材料制备形成的水泥基电线杆，该混凝土材料能够实现早期控制微观裂缝的发展和发生，减少微观裂缝数量，后期限制裂缝扩展，避免形成宏观裂缝，采用该混凝土材料制得的水泥基电线杆具有优异的耐久性、抗裂性、抗渗性和抗压强度。
本发明提供的水泥基电线杆，包括由钢筋骨架和混凝土材料复合而成的杆体；所述钢筋骨架由环氧树脂防腐涂料进行防腐处理；所述混凝土材料的原料组分按重量份包括：硅酸盐水泥100份、玄武岩碎石250～260份、石英砂150～160份、聚乙烯醇纤维8～10份、改性丝瓜纤维5～7份、纳米材料胶囊15～20份、橡胶粉5～6份、改性海泡石粉25～30份、坡缕石粉15～20份、减水剂0.5～1.0份、聚氧化乙烯5～6份、水50～60份；所述纳米材料胶囊为内部填充有纳米碳酸钙和纳米二氧化硅的硬壳胶囊。
进一步，所述纳米材料胶囊的制备方法包括如下步骤：按质量比为4：3.5:1.5：20取海藻酸钠、纳米碳酸钙、纳米二氧化硅和甲基硅酸钠进行混合，经超声充分分散后，加入质量为海藻酸钠30倍的水，并以4000r/min的速度高速搅拌30min，制得均匀的混合物料，然后将所得混合物料逐滴滴加到质量分数为2％的氯化钙溶液中，滴加完成后，将溶液置于4℃温度下，搅拌反应4h，得到内部填充有纳米碳酸钙、纳米二氧化硅和甲基硅酸钠混合物的海藻酸钙胶囊，再将所得胶囊干燥至恒重，即为纳米材料胶囊。
进一步，所述改性海泡石粉的制备方法包括如下步骤：按质量体积比为1g:35ml将海泡石粉置于质量浓度为5％的盐酸中酸化处理2h后，将所得海泡石粉洗净(用去离子水清洗至清洗液呈中性)并干燥至恒重，然后将干燥后的海泡石粉置于异丁基三乙氧基硅烷液体中浸泡5h，再过滤收集固体物料，该固体物料即为改性海泡石粉。
进一步，所述改性丝瓜纤维为碱化处理后的丝瓜纤维，所述改性丝瓜纤维的长度是10～12mm。
进一步，所述玄武岩碎石的粒径为5～15mm，其中粒径在5～10mm部分不少于70％。
进一步，所述石英砂的粒径不大于0.5mm。
进一步，所述聚乙烯醇纤维的长度为10～12mm。
进一步，所述橡胶粉的粒径为20～40目。
进一步，所述减水剂为聚羧酸减水剂。
进一步，所述环氧树脂防腐涂料的制备方法包括如下步骤：按质量比为0.64:0.043：10取纳米二氧化硅、硝酸铈和环氧树脂丙酮溶液混匀，超声分散5min后，加入固化剂，超声分散30min后，即可制得环氧树脂防腐涂料。
本发明的有益效果：
本发明采用防腐处理过的钢筋骨架和新型的混凝土材料复合制备电线杆，通过严格控制混凝土中各原料组分的用量关系，能够充分发挥各原料组分之间的相互协同及配合，实现早期控制微观裂缝的发展和发生，减少微观裂缝数量，后期限制裂缝扩展，避免形成宏观裂缝，大大提高了混凝土及其制备的电线杆的耐久性、抗裂性、抗渗性和抗压强度。
本发明通过严格控制各组分的用量以及碎石、石英砂等的粒径，能够实现各组分的紧密结合，降低混凝土的孔隙连通性，通过聚乙烯醇纤维和改性丝瓜纤维的均匀分散，可相互配合起到很好地连接作用，抑制材料的离析，有效地降低混凝土的孔隙率，同时起到约束混凝土的作用，利用改性海泡石粉、坡缕石粉中富含的活性成分，能够与硅酸盐水泥水化放出的氢氧化钙发生反应，增加混凝土的密实度，通过采用纳米材料胶囊的方式向混凝土中引入甲基硅酸钠、纳米碳酸钙和纳米二氧化硅的混合物，克服了直接向混凝土中加入纳米材料所存在的纳米颗粒易团聚以及导致混凝土用水量大幅上升的问题，随着水泥硬化，分散的纳米材料胶囊会逐渐因挤压而破裂，胶囊中的混合物会被挤到混凝土基体中，纳米颗粒可混合填充于混凝土的孔隙内，增加混凝土的密实度，甲基硅酸钠可以渗透到混凝土孔隙中，与硅酸盐材料反应，起到防水和微膨胀增加密实度的作用，通过在改性海泡石粉中吸收异丁基三乙氧基硅烷，能够在前期减少海泡石粉的吸水量，随着水泥水化硬化的发生，异丁基三乙氧基硅烷又能够渗透到混凝土内部发生化学反应，产生防水、防氯离子、抗紫外线的性能，改性海泡石还能够吸附去除水泥水化后孔隙中游离的碱性离子，避免这些碱性离子引起混凝土局部体积膨胀，产生裂纹，橡胶粉可以吸收混凝土内部的收缩应力，聚氧化乙烯、纳米碳酸钙等还可以提高混凝土的粘聚性，同时，改性丝瓜纤维、改性海泡石粉、坡缕石粉和聚氧化乙烯还可以协同起到一定的保水作用，确保水泥充分水化；通过这些特定用量配比的组分之间的相互协同，能够大大增加混凝土的密实度，减少混凝土的孔隙，减少微观裂缝的发展和发生，限制裂缝扩展，大大提高了混凝土及其制备的电线杆的耐久性、抗裂性、抗渗性和抗压强度。此外，本发明采用的环氧树脂防腐涂料的耐腐蚀性能优异，能够在初始就对钢筋骨架产生很好的保护。
具体实施方式
以下为具体实施例：
实施例一
本实施例提供的水泥基电线杆，包括由钢筋骨架和混凝土材料复合而成的杆体；所述钢筋骨架由环氧树脂防腐涂料进行防腐处理；所述混凝土材料的原料组分按重量份包括：42.5普通硅酸盐水泥100份、玄武岩碎石250份、石英砂150份、聚乙烯醇纤维10份、改性丝瓜纤维5份、纳米材料胶囊15份、橡胶粉5份、改性海泡石粉30份、坡缕石粉20份、聚羧酸减水剂0.5份、聚氧化乙烯6份、水60份；所述纳米材料胶囊为内部填充有纳米碳酸钙和纳米二氧化硅的硬壳胶囊。
本实施例中，所述纳米材料胶囊的制备方法包括如下步骤：按质量比为4：3.5:1.5：20取海藻酸钠、纳米碳酸钙、纳米二氧化硅和甲基硅酸钠进行混合，经超声充分分散后，加入质量为海藻酸钠30倍的水，并以4000r/min的速度高速搅拌30min，制得均匀的混合物料，然后将所得混合物料逐滴滴加到质量分数为2％的氯化钙溶液中，滴加完成后，将溶液置于4℃温度下，搅拌反应4h，得到内部填充有纳米碳酸钙、纳米二氧化硅和甲基硅酸钠混合物的海藻酸钙胶囊，再将所得胶囊干燥至恒重，即为纳米材料胶囊。
本实施例中，所述改性海泡石粉的制备方法包括如下步骤：按质量体积比为1g:35ml将海泡石粉置于质量浓度为5％的盐酸中酸化处理2h后，将所得海泡石粉洗净(用去离子水清洗至清洗液呈中性)并干燥至恒重，然后将干燥后的海泡石粉置于异丁基三乙氧基硅烷液体中浸泡5h，再过滤收集固体物料，该固体物料即为改性海泡石粉。
本实施例中，所述改性丝瓜纤维为碱化处理后的丝瓜纤维，所述改性丝瓜纤维的长度是10～12mm；所述玄武岩碎石的粒径为5～15mm，其中粒径在5～10mm部分为70％，10mm～15mm部分为30％；所述石英砂的粒径为0.35～0.5mm；所述聚乙烯醇纤维的长度为10～12mm；所述橡胶粉的粒径为20～40目；所述减水剂为聚羧酸减水剂。
本实施例中，所述环氧树脂防腐涂料的制备方法包括如下步骤：按质量比为0.64:0.043：10取纳米二氧化硅、硝酸铈和环氧树脂丙酮溶液混匀，超声分散5min后，加入固化剂，超声分散30min后，即可制得环氧树脂防腐涂料。按此配比制得的环氧树脂防腐涂料，能够克服现有环氧树脂涂料所存在的抗渗性差的问题，充分发挥纳米二氧化硅、硝酸铈和环氧树脂的协同配合作用，进而大大提高环氧树脂涂料的耐蚀性、附着力等，采用这种涂料可以对钢筋实现很好的防腐保护。
本实施例中其他原料组分均可通过市场购买获取。
本实施例中，钢筋骨架由直径为10mm的8根预应力钢筋做主筋，直径为5mm的钢丝做螺旋筋编制而成，相邻螺旋筋的距离为40mm，所述电线杆的壁厚为60mm，长度为10m。
本实施例中，电线杆的制备工艺为常用的水泥电线杆生产工艺流程，先将经过环氧树脂防腐涂料处理后的钢筋骨架置于电杆模具内，然后通过布料机将拌匀的混凝土材料均匀分布在电杆模具内，经过张拉工艺后，采用离心工艺成型，将成型的电线杆进行蒸汽养护，之后脱模并继续保湿或泡水养护一段时间。
实施例二
本实施例提供的水泥基电线杆，包括由钢筋骨架和混凝土材料复合而成的杆体；所述钢筋骨架由环氧树脂防腐涂料进行防腐处理；所述混凝土材料的原料组分按重量份包括：42.5普通硅酸盐水泥100份、玄武岩碎石260份、石英砂160份、聚乙烯醇纤维8份、改性丝瓜纤维7份、纳米材料胶囊20份、橡胶粉6份、改性海泡石粉25份、坡缕石粉15份、聚羧酸减水剂0.5份、聚氧化乙烯5份、水50份；所述纳米材料胶囊为内部填充有纳米碳酸钙和纳米二氧化硅的硬壳胶囊。
本实施例中，所述纳米材料胶囊的制备方法、改性海泡石粉的制备方法同实施例一；本实施例中采用的环氧树脂防腐涂料、钢筋骨架和制备混凝土的其他原料组分同实施例一；本实施例中，电线杆的制备工艺为常用的水泥电线杆生产工艺流程，同实施例一。
实施例三
本实施例提供的水泥基电线杆，包括由钢筋骨架和混凝土材料复合而成的杆体；所述钢筋骨架由环氧树脂防腐涂料进行防腐处理；所述混凝土材料的原料组分按重量份包括：42.5普通硅酸盐水泥100份、玄武岩碎石260份、石英砂160份、聚乙烯醇纤维10份、改性丝瓜纤维7份、纳米材料胶囊20份、橡胶粉6份、改性海泡石粉30份、坡缕石粉20份、聚羧酸减水剂1.0份、聚氧化乙烯6份、水60份；所述纳米材料胶囊为内部填充有纳米碳酸钙和纳米二氧化硅的硬壳胶囊。
本实施例中，所述纳米材料胶囊的制备方法、改性海泡石粉的制备方法同实施例一；本实施例中采用的环氧树脂防腐涂料、钢筋骨架和制备混凝土的其他原料组分同实施例一；本实施例中，电线杆的制备工艺为常用的水泥电线杆生产工艺流程，同实施例一。
实施例四
本实施例提供的水泥基电线杆，包括由钢筋骨架和混凝土材料复合而成的杆体；所述钢筋骨架由环氧树脂防腐涂料进行防腐处理；所述混凝土材料的原料组分按重量份包括：42.5普通硅酸盐水泥100份、玄武岩碎石250份、石英砂150份、聚乙烯醇纤维8份、改性丝瓜纤维5份、纳米材料胶囊15份、橡胶粉5份、改性海泡石粉25份、坡缕石粉15份、聚羧酸减水剂0.5份、聚氧化乙烯5份、水50份；所述纳米材料胶囊为内部填充有纳米碳酸钙和纳米二氧化硅的硬壳胶囊。
本实施例中，所述纳米材料胶囊的制备方法、改性海泡石粉的制备方法同实施例一；本实施例中采用的环氧树脂防腐涂料、钢筋骨架和制备混凝土的其他原料组分同实施例一；本实施例中，电线杆的制备工艺为常用的水泥电线杆生产工艺流程，同实施例一。
按标准GB%204623-2014《环形混凝土电杆》进行检测，各实施例制备的产品性能如下：
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
