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、粘着力与磨擦力共同作用下，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，这种工艺称为离心成型工艺。

1 托轮式离心成型方法

目前，混凝土电杆离心成型方法主要有两种：托轮式和车床式。托轮式由电机带动主动轮，并依靠磨擦力带动钢模旋转，优点是构造简单、容易加工、操作方便，但是托轮和钢模均为钢制，离心时互相撞击，噪音大，容易产生振动。车床式克服了托轮式离心成型方法的缺点，这不用托轮支撑钢模，而用卡盘将钢模夹牢在离心机上，电机带动离心机，使钢模高速旋转，这种方法的离心转速要比托轮式高，但是，车床式只适用于小口径、小体积电杆的生产，并且这种方法构造复杂，操作繁锁。所以目前混凝土电杆的生产还是以托轮式离心成型方法为主。

图1 托轮式离心成型方法

2 离心成型工艺的特点与效果

混凝土拌合物可以近似地认为是粗集料与砂浆、砂与水泥浆、水泥与水三个悬浮系统。离心时，这三个系统是分别产生沉降和密实的，由一它们的沉降速度依次降低，并且速度差较大，因此，可将这三个同时开始而不同时结束的沉降过程看作是按顺序进行的，即粗集料最先在砂浆中沉降，继而是砂在水泥浆中沉降，最后是水泥颗粒在水中沉降。混凝土拌合物在离心沉降密实之后，具有以下三个特点：

2.1 密实度提高。一般坍落度为5～7cm、水灰比为0.4～0.5的混凝土拌合物，在离心密实之后，约有20%～35%的水分被排出，使0.4～0.5的原始水灰比降至0.28～0.35，从而显著提高了混凝土的密实度。

2.2 形成外分层。混凝土拌合物在离心沉降密实之后，会明显地分成外层－混凝土、中间层－砂浆、内层－水泥浆。这种结构的混凝土强度通常要低于离心后配合比和密实度相同的均质混凝土，因为外层（混凝土）往往具有较高的弹性模量，一般比内层（水泥浆）高40%左右，加荷时，外层必然承受了较大部分的荷载，而砂浆和水泥浆则受荷较小，这种不均匀的受力状态使得混凝土结构破坏时的总荷载值比均质混凝土要低。

2.3 形成内分层。外分层形成后，粗集料的堆累结构已经形成，沉降终止，可是，处于集料堆累构架之间的水泥砂浆仍然要继续沉降，次序是粗砂先降，细沙及水泥粒子后降，把水份留在粗集料的底面，在粗集料颗粒的底面（离心力方向的反面）形成水膜层。水膜将粗集料表面与水泥石隔开，破坏了粗集料与水泥石之间的粘结力。如果将断面在环向展开，则可见到水膜所形成的卵蛋形巢穴，在外力作用下，初裂就从此引发、延伸，将巢穴串联起来形成宏观裂缝。

由此可见，离心成型的过程不仅是混凝土内部结构密实度提高的过程，同时还伴随着结构分层的破坏过程。

离心成型工艺产生的效果为：

2.3.1 离心成型过程中会排出多于20%的水份，流失5%～8%的水泥浆；

2.3.2 离心成型后，混凝土体积缩小10%～12%，单位体积质量增加8%左右；

2.3.3 离心成型混凝土28天强度比一般成型的混凝土强度提高20%～30%（水灰比相同）；

2.3.4 离心成型后，混凝土的抗渗性、抗冻性均有所提高。

3 离心成型工艺制度

离心制度包括离心速度和离心时间。最佳离心制度的确定必须考虑在设备允许条件下该制度能否使水的排出量尽可能多，内外分层及冲击破坏作用尽可能小，从而使混凝土密实性最好。通过实践比较，现阶段一般采用的是慢速→中速→高速四阶段离心制度。

3.1 慢速阶段

慢速阶段为布料阶段，目的是在离心力的作用下，使混合料均匀分布并初步成型，因此，钢模的转速必须保证混合料颗粒具有一定的离心力并足以克服重力而不至于脱落，其速度一般控制在100～150r/min之间，时间1～2min，具体应视杆径、坍落度及钢模内布料情况灵活掌握。

3.2 中速阶段

中速阶段是离心成型必不可少的过渡阶段，其目的是使混凝土混合料进一步分布均匀，同时混凝土开始脱水。过去，根据有关资料，取高速/2作为中速转速，但采用四阶段离心制度，中速宜适当降低，考虑混凝土开始脱水的a在9g左右，接近高速起始阶段15g的黄金分割，通过进一步的实践比较，最佳中速恰好在高速的黄金分割左右。因此，在生产中宜将高速乘以0.618取整数作为中速转速，时间掌握在1～2min。

3.3 变速阶段

变速阶段是中速向高速过渡的变速旋转过程，它通过数级变速台阶使钢模从中速缓慢地增加到高速，有效防止离心力的突增。具体的说，转速每增加40r/min为一个台阶，每达到一个台阶停顿0.3～0.5min，观察钢模无异常情况后，再上新的一个台阶，如此进入高速阶段。总的变速时间控制在1.5～2.5min。

实际上，离心成型工艺是一个由人机料法环五因素构成的不可分割的有机系统，具体的说，它包括操作者素质、离心设备精度、配合比设计、离心制度和环境温度，这五个因素相互联系、相互影响，对离心效应共同起作用。其中，最为关键的是配合比的设计与离心制度的选择，国内外的许多研究已根据离心成型工艺的特点在这些方面积累了大量宝贵经验。因此，在离心成型的过程中，就要运用系统工程的方法，分析比较五因素对离心效应的影响，对离心系统的优缺点采取扬长避短的对策，从而对各因素提出一个适当的要求，努力以较低的成本实现规定的制品强度和外观质量要求。

3.4 高速阶段

高速阶段是混凝土离心成型的关键，主要作用是排水和密实，根据理论分析，密实离心加速度越大，转速越高，则离心成型愈快，离心效应愈好，但最高转速受到离心设备制造精度的限制，当转速很高时，对于我国目前惯用的拼合式电杆钢模和多跨托轮离心机作业，将使钢模产生低频大振幅跳动，甚至有从托轮上飞出的危险，为避免剧烈跳动，在生产中往往采用不太大的转速而相对延长离心时间的办法，以弥补高速的不足。试验表明，混合料开始脱水的a是9g左右，15g以上时混合料水浆明显分离，有大量清水脱出，20g以上时，只要钢模不产生剧烈跳动，对强度的增长无疑是有利的。长期实践表明，根据模具情况，a在15g～25g之间取值，效果比较好。高速阶段的离心时间随不同杆型及高速转速而变化，一般不宜低于8mm。

4 钢纤维混凝土电杆离心成型工艺特殊要求

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：

4.1 为提高新拌钢纤维混凝土的和易性，使钢纤维在混凝土中的分散均匀性和离心成型时钢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，同时应暂时增大水灰比，因为多余的水分在离心成型时最终可以排出；为防止钢纤维在大颗粒骨料之间聚束和相互干扰，影响钢纤维的运动分散，粗集料最大粒径不宜超过15mm。

4.2 为提高钢纤维在拌合料中的分散均匀性，应选用强制式搅拌机，拌合时，宜采用先干拌后湿拌的方法，钢纤维和石子先干拌1～1.5min，加砂和水泥再干拌1～1.5min，最后加水或外加剂溶液湿拌3min。

4.3 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。

图2 钢纤维混凝土在钢模中存放时间较短（左）与较长（右）时产生的成型效果对比

4.4 试验表明，为使钢纤维在混凝土中达到一个良好的分布状态，钢纤维混凝土电杆离心成型时必须严格采用四阶段离心成型工艺制度，各阶段的离心速度与相同杆径的普通混凝土电杆可基本保持一致，但各阶段特别是高速阶段的离心时间宜延长1～1.5min。