周萬軍:防凍裂抗腐蝕和高強大彎矩混凝土電桿的研制

　　北票電力電桿公司始建于：1980年，公司占地面積15萬平方米，建筑面積2萬平方米，現有職工400人，其中技術人員40人，具有中級以上技術職稱18人，擁有設備380余臺套，總資產8000余萬元。公司主導產品為環(huán)形混凝土電桿、高強大彎矩鋼筋混凝土電桿和鋼筋混凝土排水管。具備年產三大系列一百余種規(guī)格的混凝土電桿12萬根，排水管200公里的生產能力。市場覆蓋東北三省、河北北部和內蒙古自治區(qū)。是東北三省及內蒙古地區(qū)規(guī)模最大、規(guī)格最全的混凝土電桿專業(yè)制造企業(yè)。

　　在這里，我著重介紹北票電力電桿公司近幾年重點研發(fā)的防凍裂抗腐蝕電桿和高強大彎矩鋼筋混凝土電桿這兩項生產技術。

　　北票電力電桿公司針對混凝土電桿在高濕高寒地區(qū)使用時，地下水分浸入并積存于電桿埋深段體內，使電桿凍裂、腐蝕，根部斷裂，易造成倒桿斷電甚至人生傷亡事故的現象，進行了技術攻關并且組織了生產，技術內容主要是將整根電桿改為分段組裝電桿，上段為環(huán)形預應力或非預應力根端帶鋼板圈（法蘭盤）的普通桿型，下段為稍端帶鋼板圈（法蘭盤）的實芯桿型。電桿埋深段生產從原來的一次離心成形工藝改變?yōu)橄入x心成形再采用芯棒振動澆注抗腐蝕混凝土，使空心桿段改變?yōu)閷嵭緱U段。埋深段電桿的生產使用高性能防腐添加劑和硫鋁酸鹽水泥配制的高密度耐鹽堿腐蝕混凝土，網架采用φ12一φ16的HRB3 35鋼筋，將保護層從15mm加厚到20mm以上，為防止埋深段電桿內積水，在電桿實心段上端設置向下傾斜的排水孔。防凍裂、抗腐蝕混凝土電桿主要應用于高濕、高寒環(huán)境下的輸電線路和和變電站所，特別適用于寒冷環(huán)境下的鹽鹼河灘、海灘、葦塘、沼澤地域，使電桿在此環(huán)境下壽命達到50年，解決了困擾上述地區(qū)電業(yè)部門多年的難題。

　　在國內，東南大學材料科學與工程系試驗研究利用鹽湖專用高性能混凝土技術，采用離心成型工藝開發(fā)了鹽湖專用抗腐蝕混凝土電桿，但它只解決了混凝土電桿在鹽湖條件下的抗腐蝕問題而沒有解決電桿的抗凍裂問題；天津大學，天津市電力工業(yè)局高壓供電公司合作提出在一種水泥中摻入具有防腐蝕性能的緩沖劑，并在電桿根部靠埋設地表之上處沿電桿徑向加設金屬盲板的方法，但本方法同樣也只解決電桿的防腐而沒有解決電桿的防凍脹問題；遼寧省鐵嶺市銀州區(qū)供電局張鳳英提出在混凝土電桿下段埋深段的空心腔里填充有不吸水的泡沫塑料柱，以防止液體浸入電桿埋深段內，但因桿段規(guī)格不一，桿體空心腔空間千差萬別，所以此方法無法實施。北票電力電桿公司實施的同時具備既防凍裂、又抗腐蝕性能的環(huán)形混凝土電桿生產技術，在國內尚屬首例，國外也未見相關報道。

　　北票電力電桿公司防凍裂、抗腐蝕電桿的研制技術在三個方面進行了創(chuàng)新：1、結構上的創(chuàng)新：將普通整根空芯混凝土電桿改變?yōu)榻M裝桿，其中下段為耐腐蝕混凝土制作的實芯桿；上下段間采用法蘭或鋼板圈連接；2、工藝上的創(chuàng)新：普通電桿為一次離心成型，而防凍裂、抗腐蝕混凝土電桿下段的實芯桿是先離心再填充，在蒸養(yǎng)前一次成型；3、材料上的創(chuàng)新：普通電桿為普通硅酸鹽水泥配置的混凝土制做，而防凍裂、抗腐蝕電桿制做則是采用高性能防腐添加劑和特種水泥配制的高性能高密度耐腐蝕混凝土。通過三個創(chuàng)新手段，保證防凍裂、抗腐蝕混凝土電桿的防凍裂、抗腐蝕性能。該產品獲得了國家專利。

　　近幾年隨著城市電網、通訊塔和高壓超高壓線路的建設和改造，對桿塔承載力要求越來越大。北票電力電桿公司采用了預應力混凝土用鋼棒和熱軋帶肋鋼筋，生產出部分預應力電桿和預應力混凝土用鋼棒與熱軋帶肋鋼筋雙層配筋的高強大彎矩鋼筋混凝土電桿。

　　我國生產的全預應力混凝土電桿大部分電桿的主要受力鋼筋由高強鋼絲組成，抗裂檢驗系數大于1.O,此電桿的特點是脆性高、延性小、彎矩值有限，破壞前沒有明顯的預兆，屬剛性構件范疇。北票電力電桿公司針對原來的低部分預應力砼電桿采用HRB335級熱軋帶肋鋼筋成本過高，提高強度不明顯但能改善延緩過早出現裂縫的情況，應用了預應力混凝土用鋼棒，采用非等強度代換HRB335級熱軋帶肋鋼筋生產有限部分預應力砼電桿，克服了預應力砼電桿脆性大和鋼筋砼電桿抗裂性差的缺點，同時又兼?zhèn)鋬烧叩膬?yōu)點。

　　大彎矩的鋼筋混凝土電桿的生產，目前國內企業(yè)普遍采用熱軋帶肋鋼筋經過冷拔、綁扎或焊接制成鋼筋網架，然后在模具內裝入混凝土，經過離心成形，應用常壓蒸汽養(yǎng)護后脫掉模具成電桿成品。對于長度15m以上的電桿一般分成兩段或三段生產，各桿段之間采

　　用鋼板圈焊接或法蘭盤連接，鋼筋網架與鋼板圈及法蘭盤采用焊接方式連接組合。為了增加電桿彎矩，減少電桿生產成本，一般采用設置斜拉鋼筋或按梯次布置主筋的方法，也有采用雙層鋼筋配置和部分預應力的方法。

　　北票電力電桿公司生產的高強大彎矩電桿創(chuàng)新點是：

　　1、電桿主筋采用PCB鋼棒和HRB335級鋼筋進行雙層網架鋼筋配置，實施部分預應力，制造的混凝土電桿與常規(guī)工藝生產的電桿相比電桿彎矩值可提高1倍以上，最大限度地滿足高壓、超高壓輸變電工程及線路終端、轉角等處對更大彎矩電桿的需求；

　　2、應用高壓蒸汽養(yǎng)護I藝，使電桿混凝土強度達到C80.普通混凝土電桿均采用常壓蒸汽養(yǎng)護，混凝土強度僅達到C60.

　　3、PCB鋼棒電桿網架的非焊接成型。因PCB鋼棒材料受熱后強度降低30%,所以非焊接電桿網架成型是本項目能否進行的技術關鍵。

　　制作高強大彎矩鋼筋混凝土電桿常見的技術控制點：

　　1、錐形電桿是一種變截面構件，稍端截面積比較小，為保證稍端不會因為與壓應力過高導致砼壓碎或縱向劈裂，預應力配筋受稍端截面積限制故難以配置高承載力的電桿而鋼棒電桿則可以通過合理的配筋在電桿內部配置相應的非預應力主筋與預應力主筋共同受力來滿足桿體在外荷載作用下的承受能力，使承載力達到更高水平，使用鋼棒的電桿要適當增加桿體壁厚10mm一20mm,砼強度等級大于等于C60,強度過低、桿體截面積小容易產生縱向裂紋或砼壓碎，在桿體內部非預應力主筋預應力主筋帶來的預壓應力，在構件沒有承受外荷載時非預應力主筋承受壓狀態(tài)，所以砼不需要達到C80以上，從而盡可能改善構件脆性大、延性差的弊端。

　　2、將鋼棒電桿的預壓應力控制在合理的范圍，抗裂性不降低，又可保持砼塑性使桿體有韌性，北票電力電桿公司采用的鋼棒材質為35Si2Cr具有可焊性強，強度損失小，用電焊成型鋼筋骨架具有整體性同環(huán)筋共同作用可抑制外荷載作用下產生的砼彈性變形和砼徐變產生的環(huán)向應力，避免產生縱向裂紋提高耐久性同時能夠合理分配外荷載產生的應力。

　　3、單獨使用鋼棒生產電桿鋼棒配筋數量不得低于10根，根據我個人經驗如果配筋數量少于10根，砼強度為C40,桿體容易產生環(huán)向剪切裂紋，因砼抗拉強度為抗壓強度的1/17-1/8左右，應力值過高砼縱向產生剪應力，另外盡量減小砼在蒸養(yǎng)過程中產生的變形。鋼棒墩頭宜采用熱墩，冷鐓容易出現脆裂，張拉過程中容易出現脫卯造成斷筋。

　　4、在網架制作過程中，預應力筋長度相對誤差必須控制在1.5/1000以內，非預應力主筋與架力圈必須焊牢，以保證張拉過程中主筋在電桿中預定位置，張拉時張拉機頭軸心與電桿軸心同心，否則網架有偏心的可能。

作者:北票電力電桿制造有限公司 周萬軍

來源:中國混凝土與水泥制品協會電桿工作部