离心成型工艺对混凝土电杆质量的影响

1 离心混凝土特点
A.混凝土电杆离心成型工艺，是让具有一定流动性的混凝土混合物，在离心力、重力和振动力的共同作用下，混凝土混合物中的粗细骨料分别脱离凝胶的黏聚力束缚，在电杆钢模内做纵向和径向运动，各种组成材料在离心力、重力和振动力的作用下，互相挤压，把多余的水分和空气排出，从而获得均匀、密实强度较高的混凝土。它与普通的混凝土结构有很大的区别。
1.1 混凝土在离心过程中产生内外分层
混凝土混合物在高速离心阶段，颗粒获得的离心力远大于凝胶黏聚水，颗粒主要沿离心力方向运动。颗粒获得的离心力N=mrw2，在相同截面上，受力大小由颗粒质量确定，因此颗粒运动按粗骨料、细骨料、水泥的顺序往钢外径挤，并最终受钢模壁的阻挡产生挤压。按沉降顺序，先是粗骨料往外运动，砂浆受到粗骨料的挤压往内移动，粗骨料不断沉降靠近，最后挤压于钢模壁上，形成以粗骨料为主的外层。最后是砂浆沉降，砂浆沉降于外层的粗骨料的缝隙中，成为混凝土的凝胶，细骨料的相互挤压又会挤出一部分水泥浆，此后，水泥颗粒下降，挤出一部分水。最后形成密实的混凝土层、砂浆层和水泥层。
1.2 离心混凝土强度高于普通混凝土
在离心力的作用下，在粗骨料、细骨料和水泥浆先后挤压密实后，水泥颗粒之间的挤压把它们之间的一部分游离水挤出来。被挤出来的水份内移到砂浆层，又与砂浆层的水一起被细骨料和水泥颗粒相互挤压排出到电杆内壁。水挤压到内壁的水泥浆与被挤出来的水融合在一起，成为很稀的水泥浆。这一阶段，如果离心速度不够高，水泥颗粒不能黏结在电杆内壁，就会形成一股稀浆，俗称余浆。如果离心速度足够高，水泥颗粒互相挤压黏聚在一起，继续把水往外挤出来，则形成一股如水般的水泥浆，当前的水泥都不同程度地掺加了矿物质，只有P0水泥往往挤挤出的是浓浆，需要在蒸养前倾斜钢模倒掉余浆，PⅡ水泥容易离心出稀水泥浆。通过层层挤压，混凝土层一般能排出20%～30%的水，水灰比也会降到0.3～0.4，混凝土密实度比普通混凝土高，强度提高20%～30%。
1.3 离心破坏毛细通道，混凝土的抗渗性提高
离心过程中，粗骨料、细骨料、水泥颗粒先后做径向运动，向钢模壁方向挤压，形成了混凝土层、砂浆层和水泥浆层的外分层，各层的半径r不同，水泥颗粒获得的离心力也不一样，最外层的水灰比最大，最内层则相反。内层的水泥浆层，水泥颗粒在互相挤压过程中，在压力的作用下阻断毛细孔，破坏混凝土内部的毛细通道，提高混凝土的抗渗性。
2 渗水机理分析
混凝土离心成型过程中，是在离心力和电杆模具振动力共同作用下被液化的流动性混合物向一个方向流动、挤压、密实成型的过程。在不计模具和钢筋骨架阻力时，这种假定对流动性混合料是符合实际的，因为离心过程中的振动，可使流动性混合料产生液化。在实际生产中，必须提高这个转速，否则在振动力的作用下，混凝土在在最高点会被振下来。密实成型阶段的转速应由混凝土的截面尺寸和密实度混合料所需要的压力来决定，根据直径不同，快速旋转的钢模转速一般为400～900r/min。
慢速离心，混凝土在钢模内均匀分布，初步形成了管状体。这一过程，混凝土的粗骨料只是初步克服了重力的振动力的作用，不会在高点掉下来，但还不能互相挤压，不能把水泥浆和砂浆排出来。钢模内的混凝土基本上是均匀的，但里面积聚有大量的空气、过多的水分也留在其中，混凝土尚没有密实。在高速阶段，混凝土中的水泥浆获得足够的离心力，混凝土中的粗骨料、细骨料和水泥浆都往外挤压，而且挤压在初始阶段，颗粒会随着时间的延长而变得更紧凑，混凝土会更加密实。在经过慢速成型后，直接进入高速阶段，混凝土中的粗骨料迅速往外运动，砂浆快速外排，混凝土电杆内壁很快就形成了一层密实的水泥砂浆层，随着离心时间的增加，内部的粗骨料继续挤压，砂浆继续往粗骨料间隙中填充，水泥浆往细骨料中填充，并在水泥砂浆更加密实的过程中，把多余的水分和空气往电杆内壁排。由于初期在电杆内壁已经形成一层密实的水泥砂浆层，这个水泥砂浆层的毛细通道在颗粒间的挤压中被破坏，外层后期挤压出来的水和空气无法通过内壁水泥砂浆层排出，最后积聚在水泥砂浆层与电杆外层之间，最后导致水和空气填充在粗骨料和细骨料之间，形成了电杆分层通道。
3 预防电杆分层的措施
因为在快速旋转过程中，混凝土内壁已经获得密实的压力，内壁过早的挤压密实，会把电杆内壁与钢模内壁之间混凝土中的水分和空气封闭在一个空间里，产生分层。要解决这个问题，就必须把混凝土中的水分和空气往外排。混凝土密实阶段，在离心力远大于重力和振动力时，可忽略其影响，只计算离心力对混凝土产生的挤压力。

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