1.本发明涉及电力排管材料技术领域，具体涉及一种用于预制电力排管的轻质高强混凝土及其制备工艺。
背景技术：
2.电力排管是一种为满足变电站电缆进出线通道和架空线入地的要求，并为沿线地块供电配套提供电力通道。电力排管又名电缆管、电力电缆管、水泥电缆管、电力排管、电力排管等，一般结合道路建设或市政管线建设，同步建设电力排管。电力排管的突出特点是强度高、摩擦阻力小，比普通管强度高40％，管体的抗折荷载≥12000n，外压荷载≥15000n，可用于各种级别的道路敷设使用。
3.传统电力排管采用普通混凝土，混凝土表观密度2350-2400kg/m3，由于重量较重，给生产、运输、安装带来不便。为解决这一问题，现有技术如授权公告号为cn105503018b的一种轻质混凝土及轻质混凝土生产专用外加剂，通过在普通混凝土外加发泡剂掺杂均匀后浇筑硬化而成的内部含有大量封闭气孔的“密孔”轻质建筑材料，性能优良、生产成本低。这种混凝土表观密度小于630kg/m3，会导致制备的预制电力排管强度不够，易碎裂，不耐久用。因此，拟发明一种用于预制电力排管的轻质高强自密实混凝土，混凝土表观密度小于等于2000kg/m3，以减轻轻预制混凝土电力排管自重，方便运输、安装，同时要保证电力排管构件的强度和耐久性。
技术实现要素：
4.针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种用于预制电力排管的轻质高强混凝土及其制备工艺，该混凝土中原料采用蒸压工艺制作的轻骨料，在降低混凝土容重同时，可保证混凝土有较高的抗压强度；并采用高性能自密实混凝土技术，增强混凝土和易性，保证构件混凝土浇注质量，保证构件外观质量。
5.为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
6.一种用于预制电力排管的轻质高强混凝土，每立方混凝土由以下重量的原料组成：
7.粗骨料600～950kg；
8.细骨料250～400kg；
9.轻骨料300～400kg；
10.水泥250～360kg；
11.粉煤灰60～95kg；
12.矿粉30～50kg；
13.消泡剂5～7kg；
14.减水剂8～10kg；
15.水120～160kg。
16.作为优选，每立方混凝土由以下重量的原料组成：
17.粗骨料750kg；
18.细骨料300kg；
19.轻骨料350kg；
20.水泥300kg；
21.粉煤灰80kg；
22.矿粉40kg；
23.消泡剂6kg；
24.减水剂9kg；
25.水140kg。
26.作为优选，所述粗骨料包括粒径为5-20mm的黄砂和碎石，其中黄砂和碎石的质量比为1-1.2:1，黄砂和碎石的粒径为5-20mm。
27.作为优选，所述细骨料的粒径为2-5mm的机制砂；所述机制砂是通过制砂机选出粒径大于0.6mm的天然砂，再将天然砂与锂基膨润土、玻璃纤维、石灰石、水玻璃和水混合煅烧得到；天然砂与锂基膨润土、玻璃纤维、石灰石、水玻璃的质量比为100：5-20：2-10：0.1-0.5:1-5。
28.作为优选，所述机制砂的制备方法包括以下步骤：将天然砂进行翻炒至温度到达60℃，依次加入锂基膨润土、玻璃纤维、石灰石和水玻璃进行混合，分多次加入水制成含水率低于5％的砂浆，并分装定形呈块状，后转入窑炉中煅烧1-3h，冷却后破碎得到粒径为2-5mm的机制砂；其中，煅烧温度为1100-1200℃。
29.在60℃的天然砂中加入锂基膨润土、玻璃纤维、石灰石和水玻璃，各组分能够快速混匀，并处于初步包覆状态，而后进行煅烧，水玻璃在天然砂表面会形成凝胶薄膜，凝胶薄膜配合锂基膨润土浸水水化膨胀性能，玻璃纤维和石灰石增加强度，使所制备的机制砂与水泥、粉煤灰及矿粉等混合时，能够快速自密实混凝。
30.作为优选，所述轻骨料包括内骨架及外包覆层，内骨架为多孔芯材，多孔芯材包括废陶瓷、浮石中一种或二者的组合，外包覆层按照重量份数计包括废混凝土块、粘土及玻璃纤维，其质量比为100:10-30:1-5；其中，玻璃纤维的直径为50-100μm的细纤维。
31.所述轻骨料的制备方法包括以下步骤：
32.1)将多孔芯材粉碎至粒径小于20mm，浸泡在酸液中1-3h，晾干后放入高温炉中焙烧，保持多孔芯材温度在100-120℃；
33.2)将废混凝土块在高温炉中溶化，完全溶化后迅速加入粘土和玻璃纤维，混匀后倒入多孔芯材中并快速翻动，冷却后得到轻骨料粗品；
34.3)轻骨料粗品经过高压蒸煮后，用质量浓度为5-20％乙醇溶液清洗，破碎得到粒径为5-20mm的轻骨料。
35.多孔芯材孔隙多、质量轻、容重小于1g/cm3，外包覆层进行包覆增加其机械强度，再采用蒸压工艺处理轻骨料，配合高性能自密实混凝土技术，减轻混凝土重量，提高混凝土构件的力学性能、耐久性能，以达到加快工期进度、方便施工、节能环保、连接牢固、提高电力排管构件长期性和耐久性的目的。
36.作为优选，所述减水剂可以选用粉体类聚羧酸减水剂，减水率大于25％；而采用消
泡剂，消泡剂可以选用有机硅类消泡剂、聚醚改性聚硅氧烷消泡剂等，消除混凝土表面气泡，保证混凝土构件的力学性能、耐久性能以及外观。
37.一种用于预制电力排管的轻质高强混凝土的制备工艺，包括以下步骤：
38.1)按照重量比称取粗骨料、细骨料、轻骨料、水泥、粉煤灰及矿粉，混合后加入水，预搅拌30s；
39.2)再按照重量比加入消泡剂和减水剂，并控制水量，搅拌60s；
40.3)经混凝土取样检测后，输送至进行混凝土浇捣和混凝土养护工序。
41.本发明由于采用了以上技术方案，具有显著的技术效果：
42.1)本发明采用轻质高强自密实混凝土采用蒸压工艺处理轻骨料，配合高性能自密实混凝土技术，减轻混凝土重量，提高混凝土构件的力学性能、耐久性能；预制的电力排管表观密度小于等于2000kg/m3，以减轻轻预制混凝土电力排管自重，重量比普通混凝土降低15-20％，方便运输、安装，节能增效。
43.2)本发明生产工艺简化，混凝土采用高性能自密实混凝土，施工工艺简单，外观质量有保证。
具体实施方式
44.实施例1：一种用于预制电力排管的轻质高强混凝土，每立方混凝土由以下重量的原料组成：黄砂300kg、碎石300kg、机制砂350kg、轻骨料400kg、水泥250kg、粉煤灰90kg、矿粉45kg、消泡剂7kg、减水剂8kg及水120kg；
45.所述细骨料的粒径为2-5mm的机制砂；所述机制砂是通过制砂机选出粒径大于0.6mm的天然砂，再将天然砂与锂基膨润土、玻璃纤维、石灰石、水玻璃和水混合煅烧得到；天然砂与锂基膨润土、玻璃纤维、石灰石、水玻璃的质量比为100：5-20：2-10：0.1-0.5:1-5；所述轻骨料包括内骨架及外包覆层，内骨架为多孔芯材，多孔芯材包括废陶瓷、浮石中一种或二者的组合，外包覆层按照重量份数计包括废混凝土块、粘土及玻璃纤维，其质量比为100:10-30:1-5；其中，玻璃纤维的直径为50-100μm的细纤维。
46.实施例2：一种用于预制电力排管的轻质高强混凝土，每立方混凝土由以下重量的原料组成：黄砂400kg、碎石350kg、机制砂300kg、轻骨料350kg、水泥300kg、粉煤灰80kg、矿粉40kg、消泡剂6kg、减水剂9kg及水140kg；
47.所述细骨料的粒径为2-5mm的机制砂；所述机制砂是通过制砂机选出粒径大于0.6mm的天然砂，再将天然砂与锂基膨润土、玻璃纤维、石灰石、水玻璃和水混合煅烧得到；天然砂与锂基膨润土、玻璃纤维、石灰石、水玻璃的质量比为100：5-20：2-10：0.1-0.5:1-5；所述轻骨料包括内骨架及外包覆层，内骨架为多孔芯材，多孔芯材包括废陶瓷、浮石中一种或二者的组合，外包覆层按照重量份数计包括废混凝土块、粘土及玻璃纤维，其质量比为100:10-30:1-5；其中，玻璃纤维的直径为50-100μm的细纤维。
48.实施例3：一种用于预制电力排管的轻质高强混凝土，每立方混凝土由以下重量的原料组成：黄砂450kg、碎石350kg、机制砂250kg、轻骨料300kg、水泥360kg、粉煤灰60kg、矿粉30kg、消泡剂7kg、减水剂10kg及水160kg；
49.所述细骨料的粒径为2-5mm的机制砂；所述机制砂是通过制砂机选出粒径大于0.6mm的天然砂，再将天然砂与锂基膨润土、玻璃纤维、石灰石、水玻璃和水混合煅烧得到；
天然砂与锂基膨润土、玻璃纤维、石灰石、水玻璃的质量比为100：5-20：2-10：0.1-0.5:1-5；所述轻骨料包括内骨架及外包覆层，内骨架为多孔芯材，多孔芯材包括废陶瓷、浮石中一种或二者的组合，外包覆层按照重量份数计包括废混凝土块、粘土及玻璃纤维，其质量比为100:10-30:1-5；其中，玻璃纤维的直径为50-100μm的细纤维。
50.实施例1-3中所述机制砂的制备方法包括以下步骤：将天然砂进行翻炒至温度到达60℃，依次加入锂基膨润土、玻璃纤维、石灰石和水玻璃进行混合，分多次加入水制成含水率低于5％的砂浆，并分装定形呈块状，后转入窑炉中煅烧1-3h，冷却后破碎得到粒径为2-5mm的机制砂；其中，煅烧温度为1100-1200℃。
51.所述轻骨料的制备方法包括以下步骤：1)将多孔芯材粉碎至粒径小于20mm，浸泡在酸液中1-3h，晾干后放入高温炉中焙烧，保持多孔芯材温度在100-120℃；2)将废混凝土块在高温炉中溶化，完全溶化后迅速加入粘土和玻璃纤维，混匀后倒入多孔芯材中并快速翻动，冷却后得到轻骨料粗品；3)轻骨料粗品经过高压蒸煮后，用质量浓度为5-20％乙醇溶液清洗，破碎得到粒径为5-20mm的轻骨料。
52.实施例4：一种用于预制电力排管的轻质高强混凝土的制备方法，包括以下步骤：
53.1)按照实施例1-3重量比分别称取粗骨料、细骨料、轻骨料、水泥、粉煤灰及矿粉，混合后加入水，预搅拌30s；
54.2)再按照重量比加入消泡剂和减水剂，并控制水量，搅拌60s；
55.3)步骤2)中混料经取样检测合格后，输送至进行混凝土浇捣和混凝土养护工序。
56.用实施例1-3的混凝土配方经过实施例4的制备方法加工得到预制混凝土电力排管，并对该电力排管进行检测，详细数据如表1所示：
57.表1
58.序号检测指标企业标准设计要求允许偏差是否达标1混凝土表观密度≤2000kg/m3±
2.0％是2混凝土回弹强度c35≥c35是3混凝土抗渗等级≥p6≥p6是4混凝土电通量≤2000库仑≤2000库仑是
59.经检测，实施例1-3得到的电力排管在混凝土表观密度、混凝土回弹强度、混凝土抗渗等级及混凝土电通量方面，均达到企业标准；且采用轻质高强自密实混凝土进行预制电力排管，在施工现场进行拼装，减少现场现浇混凝土构件带来的复杂工序，降低成本，有利于环保、节能；同时实施例1-3得到的电力排管重量比普通混凝土降低15-20％，方便运输、安装，节能增效。