自应力硫铝酸盐混凝土在预应力电杆生产中的应用研究

　　我厂自1991年8月至1993年3月都是用普通混凝土（以下简称普砼）生产预应力电杆。普砼早期强度较低，电杆成型后，须蒸养8~10小时才可脱模。蒸养时间太长，消耗了大量热能，影响了杆模周转，降低了产品产量。我们在自应力管生产中注意到：自应力硫铝酸盐混凝土（以下简称自硫砼）试件，在较低温度（50℃左右）下蒸养，在较短时间（100分钟）内，就可达到较高的强度（25MPa以上）。因此，我们萌发了用自硫砼代替普砼生产预应力电杆的念头。在这种念头的驱动下，我厂于1992年12月着手进行试验。依据试验的初步结果，于1993年3月使用自硫砼批量生产了预应力电杆，并对其力学性能进行了检验，结果符合GB4623-84的规定。因此，从1993年下半年起，我厂全部改用生硫砼生产预应力电杆。

　　现将三年来有关试验、产品力学性能及产品使用等方面的情况介绍如下，仅供参考。

一、试验

1、普通水泥：广州五羊牌，强度51.5MPa；

2、自应力硫铝酸盐水泥：湖南冷水滩特种水泥厂生产，45kg级，强度36.8MPa。

3、集料：

　　（1）砂：中砂，细度模数2.9；

　　（2）瓜米石：粒径5~125mm；

　　（3）碎石：粒径10~20mm。

4、试件尺寸：

　　（1）自由膨胀试件：40×4×160mm；

　　（2）限制膨胀试件：40×40×135mm；

　　（3）强度对比试件：100×100×100mm；

　　（4）耐酸性能对比试件：40×40×160mm；

　　（5）抗硫酸盐性能对比试件：40×40×160mm；

　　（6）钢筋锈蚀对比试件：40×40×135mm（即限制试件）；

5、普砼配合比：水泥:砂:瓜米石:碎石=1:1.26:0.56:1.68。

6、自硫砼配合比：水泥:砂:瓜米石:碎石=1:1.51:0.67:2.02。

7、试件成型条件：人工振动成型。

8、试件蒸养制度：

　　（1）普砼试件：成型后静停1小时再蒸养：升温1小时，恒温85±2℃7小时，降温1小时。

　　（2）自硫砼试件：成型后静停1小时再蒸养：升温0.5小时，恒温85±2℃2.5小时，降温0.5小时。

二、试验结果及分析

1、自硫砼膨胀性能试验

　　试件脱模后，置于30±1℃的温水中养护，测定试件各有关龄期的自由膨胀率和自应力值。表1中数据为10组试件测试结果的平均值。

　　　　　　　　　　　　　表1 自硫砼膨胀性能试验结果

　　　　试验日期：1992年12月4日~1994年3月15日。

　　表1表明：自硫砼经高温蒸养后，仍有微量的膨胀能，具有类似补偿收缩的微膨胀混凝土性质。

2、自硫砼与普砼强度对比试验

　　试件脱模后，置于空气中自然养护，气温12~24℃，空气湿度66~90%。测试试件脱模、7天和28天强度，结果见表2。表中数据为自硫砼和普砼各10组试件的测试结果平均值。

　　　　　　　　　　　　　表2 自硫砼与普砼试件抗压强度对比

　　　　试验日期：1992年12月4日~1993年1月30日。

　　由表2可知：自硫砼尽管水泥用量比普通砼少（约21%），蒸养时间比普通砼缩短了约三分之二，但仍达到了较高的脱模强度。这一点对水泥制品生产具有十分重要的意义。

3、自硫砼与普砼耐酸性能对比试验

　　试件脱模后，先在空气中停放28天，并测试28天强度，然后将剩余试件置于pH值=2的酸性水中同池养护，测试试件浸泡90天和2年龄期的强度及表观变化情况，结果见表3。表中数据为自硫砼和普砼各3组试件测试结果的平均值。

　　　　　　　　　　　　　表3 自硫砼与普砼耐酸能性对比

　　　　试验日期：1992年12月10日~1995年1月25日。

　　由表3可知，自硫砼的耐酸性能相当于普砼。

4、自硫砼与普砼抗硫酸盐侵蚀性能对比试验

　　试件脱模后，先在空气中停放28天，测试28天强度，然后将剩余试件置于1%的Na₂SO₄溶液中同池养护，测试试件浸泡90天和2年龄期的强度及表观变化情况，4。表中数据为自硫砼与普砼各6组试件测试结果的平均值。

　　　　　　　　　　　　　表4 自硫砼与普砼抗硫酸盐侵蚀性能对比

　　　　试验日期：1992年12月25日~1995年3月15日。

　　由表4 可知：自硫砼抗硫酸盐侵蚀性能相当于普砼。

5、自硫砼和普砼试件中钢筋锈蚀对比试验

　　试件脱模后，分成两部分，一部分置于空气中养护，另一部分置于中性水中养护。检查试件中钢筋90天、1年和2年龄期的锈蚀情况，结果见表5。表中所列为自硫砼各5组试件检查的综合结果。

                  表5 自硫砼与普砼试件中钢筋在不同养护条件下的锈蚀情况

　　　　试验日期：1992年12月26日~1995年1元月10日。

　　另外，对露天放置了1~3年和自硫砼预应力电杆次品主筋的锈蚀情况进行检查得知：仅在靠近电杆两端2~3cm范围内及杆身中出现蜂窝、麻面或折断的部位有钢筋锈蚀现象，而在杆身中没有外部缺陷和损伤的部位均未见到有钢筋锈蚀的迹象。可见，自硫砼对钢筋具有良好的保护作用。

三、产品力学性能的检验

　　用自硫砼生产出第一批预应力电杆后，我厂即对9米、12米杆抽样进行力学性能检验。

1、检验基本条件

　　（1）杆型：9米（D级）、12米（G级）预应力锥形电杆；

　　（2）标准检验弯距：9米杆：12690N*m；12米杆；24380 N*m；

　　（3）设计破坏弯矩：9米杆：25380N*m；12米杆；48760 N*m；

　　（4）预应力主筋：Ф5碳素钢丝，Ry=1570MPa；

　　（5）检验时砼试件抗压强度：55.1MPa；

　　（6）检验方法：按GB4623-84进行；

　　（7）加荷方式：悬臂式；

　　（8）杆段尺寸：

　　9米杆：L=9m L₁=7.25m L₂=1.5m L₃=0.25m

　　（L₁+L₃）/70=107mm，（L₁+L₃）/10=750mm

　　1₂米杆：L=12m L₁=9.75m L₂=2.00m L₃=0.25m

　　（L₁+L₃）/70=143mm，（L₁+L₃）/10=1000mm

2、检验结果分析

　　检验结果见表6。

　　　　　　　　　　　　　表6 　　9米和12米自硫砼预应力锥形电杆力学性能检测结果

由表6可知：

　　（1）加荷至标准弯矩时，9米杆实测挠度为56mm，12米杆为78mm，小于相应的（L₁+L₃）/70值，均符合GB4623-84的规定；

　　（2）加荷至标准弯矩200%时，9米杆实测挠度为123mm，12米杆为166mm，小于相应的（L₁+L₃）/10值，均符合GB4623-84的规定；

　　（3）9米杆加荷至标准检验弯矩180%时出现第一条裂缝，抗裂安全系数为1.8。12米杆加荷至标准检验弯矩190%时出现第一条裂缝，抗裂安全系数为1.9。

　　（4）9米杆和12米杆分别加荷至标准检验弯矩296%和318%时，裂缝宽度超过1.5mm，均符合GB4623-84的规定。

四、结论

　　（1）用自硫砼生产预应力电杆在技术上是可行的。

　　（2）自硫砼具有良好的抗硫酸盐和保护钢筋的性能。

　　（3）自硫砼经高温蒸养后，仍有一定的膨胀能，可以减少因砼干缩而造成的预应力损失，提高电杆的抗裂度和刚度。

　　（4）用自硫砼生产的预应力电杆，可以节约水泥20%以上，并可缩短蒸养时间一半以上，从而可以降低生产成本，提高经济效益，同时，可以提高杆模的周转率。
五、生产过程中可能遇到的问题及解决办法

　　用自硫砼生产预应力电杆，在夏秋两季因气温较高，往往会碰到砼料硬化过快的问题。据我厂测定，当气温高达30℃时，自硫水泥的初凝时间只有14~18分钟，塌落度为4~8cm的自硫砼料停放20~25分钟就开始硬化了。杆长10米以上的电杆，从上料到张拉完毕，所需时间超过25分钟，等到离心时砼料已硬化无法散开，从而导致产品出现蜂窝、麻面，成为废品。

　　为了解决这一问题，我们首先想到使用缓凝剂，但经试用效果并不理想，后来在一次偶然的试验中发现，FDN-500型高效减水剂，除减水效果明显外，还具有良好的缓凝和早强功能。进一步的试验表明：在自硫砼料中掺加水泥用量0.3~0.5%的该种减水剂，减水率可达12~25%；30℃时塌落度4~5cm的砼料硬化时间可延长至50~70分钟；在砼配合比和蒸养制度均保持不变的情况下，砼试件的脱模强度提高20~30%，28天强度提高10%以上。因此，用掺加FDN-500高效减水剂的办法解决夏、秋季生产中自硫砼料硬化过快 的问题，效果十分理想。

六、产品使用情况

　　几年来，我厂应用自硫砼生产预应力电杆近万根，产品畅销深圳、东莞、惠州、河源、潮州、汕尾等地。产品在使用过程中未出现过环裂、纵裂、折断等现象。特别值得一提的是：1995年惠州市连续遭受五号和九号强台风袭击，九号台风风力十一级，阵风超过十二级。据报导，该市被这两次台风刮断的各种电杆多达八千多根。台风过后哟遍访我厂的用户得知，我厂销往该市的数千根电杆竟无一根被台风所刮断。

　　由此可见，用自硫砼生产预应有电杆效果是显而易见的。