本发明属于输变电工程领域，具体涉及一种多段式轻质高耐久电杆及其制备方法。
背景技术：
混凝土电杆广泛用于电力、通讯及接触网架空线路照明支柱和信号机柱等工程，其环境差异较大。混凝土电杆在干燥、无腐蚀环境下具有强度高、耐久性好的优点，一般寿命在30年左右，最高可超过50年。
在稻田、苇塘、沼泽、盐碱地、沿海地区等恶劣环境下，由于混凝土电杆处于地面或水面和大气的结合处，在经受不利环境因素作用的同时还会受到干湿循环、冻融循环、冷热交替等不利条件的共同影响，导致混凝土电杆的混凝土层发生腐蚀、开裂、剥落，钢筋发生锈蚀，最终导致倒杆，严重缩短了使用寿命，使用寿命只有5-7年。
另外，传统电杆厚度较大，单根电杆重量往往超过千斤，即使采用分段制作现场组装的方式，每段电杆的重量也高达数百斤，组装后安装同样困难，尤其是对运输车辆及吊装设备难以进入的山区、森林、高海拔地区，传统混凝土电杆的架设难度很高。
对于钢结构电塔，其运输组装较为方便，但在潮湿地区、酸雨地区、风沙地区、盐雾地区，由于钢铁极易发生锈蚀，因此钢结构电力塔、通讯塔必须定期进行保护性涂装，维护工作量大，综合费用高昂。
目前，已有利用超高性能混凝土或rpc制备轻质高耐久电杆的相关研究、专利及生产实践，但uhpc及rpc的材料成本高昂，限制了这类材料在混凝土电杆中的推广和应用。
综上可见，设计开发一种经济性好、易于制造、重量轻、耐久性好的混凝土电杆，有利于混凝土电杆在山区、高海拔、高腐蚀场合的应用推广，从而推进局部细分电力电网的建设改造、扩能升级，并降低安装维护费用。
技术实现要素：
针对现有技术中的上述不足，本发明提供一种多段式轻质高耐久电杆及其制备方法，可有效解决现有电杆强度不足，在恶劣环境中抗性较弱，制造成本高昂的问题。
为实现上述目的，本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种多段式轻质高耐久电杆的制备方法，包括以下步骤：
(1)制备根部杆体：向混凝土中加入占其体积0～6％的不锈钢纤维，搅拌均匀，布料至管模中；
(2)制备茎部杆体：向混凝土中加入占其体积0～4％的钢纤维，搅拌均匀，于同一管模中布料；
(3)制备梢部杆体：向混凝土中加入占其体积0～3％的钢纤维，搅拌均匀，于同一管模中布料；
(4)根部、茎部以及梢部杆体布料完成后，离心，静停养护，得多段式轻质高耐久电杆。
进一步地，还包括：步骤(1)中在制备根部杆体前，向管模中加入钢筋有效截面积为110～3300mm2的钢筋笼，然后步骤(4)中在离心前进行预应力张拉，在离心、静停养护后分别进行预应力放张操作。
进一步地，步骤(1)中混凝土为强度等级为rpc100-rpc180的rpc或强度等级为c80～c160的hpc或uhpc；
步骤(2)中混凝土为强度等级为rpc100-rpc160的rpc或强度等级为c70～c140的hpc或uhpc；
步骤(3)中混凝土为强度等级为rpc100-rpc160的rpc或强度等级为c50～c140的hpc或uhpc。
进一步地，步骤(2)中钢纤维为镀铜微丝钢纤维。
进一步地，步骤(4)中离心的过程为：在50～120r/min下离心60～300s，然后逐渐加速至300～1200r/min，并离心60～480s。
进一步地，步骤(4)中静停养护过程为：
静置1～8h，然后以5-20℃/h速率升温至40℃，保持1-12h；再以5-20℃/h速率升温至60℃，保持1-12h；继续以5-20℃/h速率升温至90℃，保持3-48h；最后以10-25℃/h速率降温至与室温相差小于等于20℃为止，然后脱模，吊装堆放，并按常规方法进行二次养护26～28天。
采用上述方法制备得到的多段式轻质高耐久电杆。
进一步地，包括由下至上一体成型的根部杆体、茎部杆体和顶部杆体；所述根部杆体上设置有支持点。
进一步地，根部杆体厚度为15～60mm，其长度为由杆底至支持点以上0.1～5m；所述茎部杆体厚度为8～30mm，其长度为由支持点以上0.1～5m至杆顶以下0～8m；所述梢部杆体厚度为10～40mm，其长度为沿杆顶向下0～8m。
进一步地，支持点处杆体厚度为30～60mm，且支持点向杆底0.3-1m范围内支持点处杆体厚度逐渐减小至与根部杆体厚度一致，支持点向杆顶0.5-3m范围内支持点处杆体厚度逐渐减小至与茎部杆体厚度一致。
本发明的有益效果为：
1、养护过程中，在不同升温阶段，升温的速率不同，主要是为了防止升温过快而使rpc强度未得到充分发展，从而在电杆的成型阶段造成裂缝或者影响强度。
2、本发明方法在离心过程中，所需时间比传统工艺离心过程中所耗时间更长，主要是由于rpc较为粘稠，50～120r/min离心过程中，时间过段容易分布不均匀，300～1200r/min离心过程中，离心时间过短不一定能很好地密实成型，由此，采用本发明提及的离心过程，可很好的使rpc成型。
3、本发明所述的轻质高耐久电杆，由于对电杆根部和中部使用过程中不同部位所处的不同环境针对性地设计优化各段混凝土性能，可一次整体成型或分段制造组装，所形成的轻质高耐久混凝土电杆，由于采用了高强度高耐久的超高性能混凝土实现了电杆的薄壁轻量化制造，通过分段设置，提升了耐久性、经济性并进一步实现轻量化，其重量较同规格传统电杆降低一半，对山区、森林等安装机具难以进入的场合具有显著优势。
具体实施方式
下面对本发明的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。
一种多段式轻质高耐久电杆，包括由下至上一体成型的根部杆体、茎部杆体和顶部杆体，并在根部杆体上设置有支持点，该支持点为电杆与土地表层相交的位置，其中，根部杆体厚度为15～60mm，其长度为由杆底至支持点以上0.1～5m；所述茎部杆体厚度为8～30mm，其长度为由支持点以上0.1～5m至杆顶以下0～8m；所述梢部杆体厚度为10～40mm，其长度为沿杆顶向下0～8m，由此，当茎部杆体长度为由支持点以上0.1～5m至杆顶时，即不存在梢部杆体；而且，支持点处杆体厚度为30～60mm，且支持点向杆底0.3-1m范围内支持点处杆体厚度逐渐减小至与根部杆体厚度一致，支持点向杆顶0.5-3m范围内支持点处杆体厚度逐渐减小至与茎部杆体厚度一致。其制备方法如下。
实施例1
一种多段式轻质高耐久电杆的制备方法，包括以下步骤：
(1)向强度等级为rpc100的rpc中加入占其体积3％的不锈钢纤维，搅拌均匀，然后通过高压混凝土泵布料至管模中，形成由电杆杆底至电杆支持点以上1m，电杆壁厚度为20mm的根部杆体，其中，支持点位置根据实际情况设置，支持点处的杆体壁厚度为40mm；
(2)向强度等级为rpc140的rpc中加入占其体积3％的镀铜微丝钢纤维，搅拌均匀，然后通过高压混凝土泵与根部杆体布料至同一管模中，形成由支持点以上1m至杆顶以下3m，电杆壁厚度为20mm的茎部杆体；
(3)向强度等级为rpc140的rpc中加入占其体积2％的钢纤维，搅拌均匀，通过高压混凝土泵使其与根部杆体和茎部杆体布料于同一管模中，形成沿杆顶向下，长度为3m，电杆壁厚度为10mm的梢部杆体；
(4)根部、茎部以及梢部杆体布料完成后，120r/min下离心180s，然后逐渐加速至300r/min，离心360s；静置5h，然后以10℃/h速率升温至40℃，恒温5h；以10℃/h速率升温至60℃，恒温5h；以10℃/h速率升温至90℃，恒温12h；以20℃速率降温至与室温相差小于等于20℃；然后脱模，吊装堆放，并按常规方法进行二次养护26～28天，得多段式轻质高耐久电杆。
实施例2
一种多段式轻质高耐久电杆的制备方法，包括以下步骤：
(1)在管模中放置钢筋有效截面积为308平方毫米的钢筋笼，通过高压混凝土泵将强度等级为rpc160的rpc布料至管模中，形成由电杆杆底至电杆支持点以上1.5m，电杆壁厚度为25mm的根部杆体，其中，支持点位置根据实际情况设置，支持点处的杆体壁厚度为30mm；
(2)通过高压混凝土泵将强度等级为rpc100的rpc与根部杆体布料至同一管模中，形成由支持点以上1.5m至杆顶以下4m，电杆壁厚度为25mm的茎部杆体；
(3)通过高压混凝土泵将强度等级为rpc100的rpc与根部杆体和茎部杆体布料于同一管模中，形成沿杆顶向下，长度为4m，电杆壁厚度为20mm的梢部杆体；
(4)根部、茎部以及梢部杆体布料完成后，进行预应力张拉，然后100r/min下离心100s，然后再于800r/min下离心150s；静置8h，然后以10℃/h速率升温至40℃，保持4h；再以10℃/h速率升温至60℃，保持8h；继续以10℃/h速率升温至90℃，保持24h；最后以15℃速率降温至与室温相差小于等于20℃为止；然后进行预应力放张操作，最后脱模，吊装堆放，并按常规方法进行二次养护28天，得多段式轻质高耐久电杆。
实施例3
一种多段式轻质高耐久电杆的制备方法，包括以下步骤：
(1)向强度等级为rpc180的rpc中加入占其体积5％的不锈钢纤维，搅拌均匀，然后通过高压混凝土泵布料至管模中，形成由电杆杆底至电杆支持点以上0.5m，电杆壁厚度为25mm的根部杆体，其中，支持点位置根据实际情况设置，支持点处的杆体壁厚度为50mm；
(2)向强度等级为rpc160的rpc中加入占其体积4％的镀铜微丝钢纤维，搅拌均匀，然后通过高压混凝土泵将其与根部杆体布料至同一管模中，形成由支持点以上0.5m至杆顶，电杆壁厚度为25mm的茎部杆体；
(3)根部以及茎部布料完成后，50r/min下离心300s，然后再于1000r/min下离心240s；静置8h，然后以12℃/h速率升温至40℃，保持10h；再以12℃/h速率升温至60℃，保持10h；继续以12℃/h速率升温至90℃，保持48h；最后以20℃速率降温至与室温相差小于等于20℃为止，然后脱模，吊装堆放，并按常规方法进行二次养护28天，得多段式轻质高耐久电杆。
实施例4
一种多段式轻质高耐久电杆的制备方法，包括以下步骤：
(1)在管模中放置钢筋有效截面积为1017平方毫米的钢筋笼，然后向强度等级为rpc120的rpc中加入占其体积1％的不锈钢纤维，搅拌均匀，再通过高压混凝土泵布料至管模中，形成由电杆杆底至电杆支持点以上0.5m，总长度为4m，电杆壁厚度为25mm的根部杆体，其中，支持点位置根据实际情况设置，支持点处的杆体壁厚度为30mm；
(2)向强度等级为rpc140的rpc中加入占其体积0.5％的钢纤维，搅拌均匀，然后通过高压混凝土泵将其与根部杆体布料至同一管模中，形成由支持点以上0.5m至杆顶以下6m，电杆壁厚度为25mm的茎部杆体；
(3)向强度等级为rpc120的rpc中加入占其体积0.5％的钢纤维，搅拌均匀，通过高压混凝土泵使其与根部杆体和茎部杆体布料于同一管模中，形成沿杆顶向下，长度为6m，电杆壁厚度为20mm的梢部杆体；
(4)根部、茎部以及梢部杆体布料完成后，进行预应力张拉，然后在80r/min下离心300s，再于600r/min下离心230s；静置8h，然后以10℃/h速率升温至40℃，保持6h；再以10℃/h速率升温至60℃，保持6h；继续以10℃/h速率升温至90℃，保持48h；最后以15℃速率降温至与室温相差小于等于20℃为止；然后进行预应力放张操作，最后脱模，吊装堆放，并按常规方法进行二次养护28天，得多段式轻质高耐久电杆。
对比例
采用常规方法制备得到的电杆。
检测
在高腐蚀、高风沙磨蚀条件下，检测电杆的抗腐蚀性能：在使用3～5年后，对比例1制备得到的电杆中的钢筋几乎全部裸露在外，且均产生了锈蚀，而实施例1制备得到的高耐久电杆，其外保护层虽部分被腐蚀，但其内的钢纤维仍包裹在混凝土内，尚未裸露在外，其支撑强度和使用寿命得到了最大的保证。
由此，采用本发明方法制备得到的高耐久电杆，即能保证其支撑强度，又能提升其抗腐蚀能力，提升使用寿命，有利于在盐雾、风沙及高腐蚀场合的应用推广。