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摘要：我国高压输电线路电杆逐渐向高等级、大杆型、不带拉线的方向发展，为适应电力工业建设的需求，混凝土电线杆行业不断开发新型和特种混凝土电线杆，代替了部分钢管杆和铁塔，这使得混凝土电线杆的应用充满了生机和活力。本文首先介绍了输电线路杆塔种类及作用，得出我国使用最多的是混凝土电杆，接着分析了采用纤维材料使得混凝土增强增韧的原理，最后提出了高强混凝土输电线路杆塔的制备工艺，可以显著提高其强度和韧性。
关键词：输电线路；接地；混凝土；制备
改革开放前期，我国高压线路以10kV、35kV、66kV输电线路为主，这些等级的线路对杆塔的要求相对较低，普通混凝土电杆可以满足工程要求。随着电力工业的发展，电压等级和容量不断提高，同杆架设的回路数增多，输电导线线径增大，水平档距加大，对混凝土电杆提出的更高的技术要求，而许多配电线路建设已经不能满足大风工况下的抗弯能力要求，出现大量倒杆事故，普通混凝土电杆的力学性能很难满足线路安全运行要求。本文首先介绍了输电线路杆塔种类及作用，得出我国使用最多的是混凝土电杆，接着分析了采用纤维材料使得混凝土增强增韧的原理，最后提出了高强混凝土输电线路杆塔的制备工艺。
1 输电线路杆塔种类及作用
架空输电线路由线路杆塔、导线、绝缘子、线路金具、拉线、杆塔基础、接地装置等构成，架设在地面之上。输电线路结构材料可分为木结构、钢结构、铝合金结构和钢筋混凝土结构杆塔几种。木结构杆塔因强度低、寿命短、维护不便，并且受木材资源限制，在中国已经被淘汰。钢结构有桁架与钢管之分，格子形桁架杆塔应用最多，是超高压以上线路的主要结构。铝合金结构杆塔因造价过高，只用于运输特别困难的山区。钢筋混凝土电杆均采用离心机浇注，蒸汽养护，其生产周期短、使用寿命长、维护简单，又能节约大量钢材，在中国使用最多。
传统设计方法设计制造的混凝土电杆，设计比较保守，加工多采用热轧钢筋生产，因此钢筋强度低，用钢量很大。预应力电杆大多采用高强钢筋加工，因而可以节省钢材用量，还可以防止构件过早开裂，但大量的应用实践表明，预应力混凝土电杆由于混凝土承受的预加压力过大等原因，易产生纵向裂缝，可能造成电杆的脆性破坏。因此，需要研究输电线路杆塔增强增韧技术。
2混凝土增强增韧原理
普通水泥混凝土具有强度高、板块性好、有一定的抗磨性及承受气象作用的耐久性好等特点，但它的最大缺陷是脆性大、易开裂、抗温性差，容易受弯折而产生断裂。研究表明在混凝土中掺入一定量的纤维材料是实现混凝土增强、增韧效果的有效途径。就纤维材料而言，其增强机理主要有以下三种：（1）弥散增强原理：荷载主要由基体承担，弥散微粒阻碍基体的位错运动，微粒阻碍基体位错运动的能力愈大，增强的效果愈大；（2）颗粒增强原理：荷载仍主要由基体承担，但颗粒也承受荷载，并约束基体变形，颗粒阻止基体位错运动的能力愈大增强效果愈好；（3）纤维增强原理：高强度、高模量纤维承受荷载，基体只是作为传递和分散荷载的媒介，因此这类材料强度除与纤维和基体性能、纤维体积分数有关外，还与纤维问基体界面结合强度、基体剪切强度和纤维排列、分布和断裂形式有关。
实际上，现有研究结果对纤维的增强、增韧原理仍有很大争议。但纤维材料对于混凝土的增强、增韧效果已在试验研究中被广泛证实。钢纤维—聚丙烯纤维混杂增强混凝土具有优良的抗弯性和韧性，且其抗冻性、抗渗性、抗硫酸盐侵蚀和抵抗水浸泡能力也有提高，明显高于素混凝土。
3 混凝土输电线路杆塔改进制备工艺
高强混凝土输电线路杆塔的制备工艺流程如图1所示，钢筋的基本加工主要包括除锈、调直和下料三部分，除锈是指钢筋加工之前必须进行除锈处理，钢筋在运输或存放不当会有局部弯曲，在使用前也应进行调直处理，最后根据设计长度将钢筋切断。钢筋骨架的制作与成型是根据设计配筋要求，通过人工绑扎或机械滚焊成型等方法，将它们按设计定位组合起来形成一个“钢筋笼子”的过程。若满足质量要求则采用预应力筋张拉钢筋骨架，预应力筋张拉完毕后，则进行离心成型锚固，离心成型利用高速旋转的电杆钢模的内壁带动混凝土混合料运动，在离心力、重力、粘着力与摩擦力共同作用下，使混凝土混合料沿钢模内壁分布、密实，并将多余水分挤出，这样制得高密实、高强度的电杆。锚固端直接锚固在钢模上，张拉端在预应力筋张拉到计算伸长量后放入相应厚度的钢垫块进行锚固，满足要求则采用等常压蒸养，若不能满足要求，则采用混杂纤维混凝土电杆离心成型工艺进行改进。
与普通混凝土仅由水和分散粘体组成的材料体系相比，在钢纤维混凝土拌合料中，由于掺入一定量的钢纤维，构成为水、分散粘体和短线体的材料体系，受力性能有所变化，其离心成型工艺也具有一些特殊要求：（1）钢纤维预先用环氧树脂胶黏剂涂覆于钢筋笼表面，达到原位三维乱向分布，接着下料、合模、离心。（2）使聚丙烯纤维在混凝土中的分散均匀性和离心成型时聚丙烯纤维有沿环形截面外壁分布的趋势达到良好的平衡，进行配合比设计时，宜提高水泥用量和砂率；（3）离心成型前，钢纤维混凝土在钢模中的存放时间越短越好，时间一长，钢纤维混凝土的和易性变差，离心时钢纤维的运动受阻，成型后钢纤维外露现象会很严重，这就要求两盘料之间的间隔时间要短，合模速度要快，预应力筋张拉工序要按时完成。
等常压蒸养后，混凝土产生强度，取走张拉端钢垫块并拆模进行预应力筋的放张，放张时，混凝土脱模强度必须达到设计强度的70%以上。
图1 高强混凝土输电线路杆塔的制备工艺
4 结语
随着高性能材料的不断发展和应用，高强高性能混凝土的出现为混凝土电杆的深入发展带来了契机。本文首先介绍了输电线路杆塔种类及作用，得出我国使用最多的是混凝土电杆，接着分析了采用纤维材料使得混凝土增强增韧的原理，最后提出了高强混凝土输电线路杆塔的制备工艺，纤维材料的掺入对混凝土内部结构产生重要影响，在充分搅拌混合的情况下，产生新的界面，减小了混凝土内部孔隙直径，使混凝上内部组分分布更为均匀，使得混杂纤维混凝土收缩性大大降低，增强了混凝土抵抗外部介质侵蚀的能力，提高了耐久性。
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论文作者:蒋小军
论文发表刊物:《电力设备》2017年第14期
论文发表时间:2017/9/5
标签：混凝土论文; 杆塔论文; 电杆论文; 线路论文; 基体论文; 纤维论文; 钢筋论文; 《电力设备》2017年第14期论文;