利用高速旋轉的電桿鋼模的內壁帶動混凝土混合料運動，在離心力、重力、粘著力與磨擦力共同作用下，使混凝土混合料沿鋼模內壁分布、密實，并將多余水分擠出，這樣制得高密實、高強度的電桿，這種工藝稱為離心成型工藝。

1 托輪式離心成型方法

目前，混凝土電桿離心成型方法主要有兩種：托輪式和車床式。托輪式由電機帶動主動輪，并依靠磨擦力帶動鋼模旋轉，優點是構造簡單、容易加工、操作方便，但是托輪和鋼模均為鋼制，離心時互相撞擊，噪音大，容易產生振動。車床式克服了托輪式離心成型方法的缺點，這不用托輪支撐鋼模，而用卡盤將鋼模夾牢在離心機上，電機帶動離心機，使鋼模高速旋轉，這種方法的離心轉速要比托輪式高，但是，車床式只適用于小口徑、小體積電桿的生產，并且這種方法構造復雜，操作繁鎖。所以目前混凝土電桿的生產還是以托輪式離心成型方法為主。

圖1 托輪式離心成型方法

2 離心成型工藝的特點與效果

混凝土拌合物可以近似地認為是粗集料與砂漿、砂與水泥漿、水泥與水三個懸浮系統。離心時，這三個系統是分別產生沉降和密實的，由一它們的沉降速度依次降低，并且速度差較大，因此，可將這三個同時開始而不同時結束的沉降過程看作是按順序進行的，即粗集料最先在砂漿中沉降，繼而是砂在水泥漿中沉降，最后是水泥顆粒在水中沉降�；炷�土拌合物在離心沉降密實之后，具有以下三個特點：

2.1 密實度提高。一般坍落度為5～7cm、水灰比為0.4～0.5的混凝土拌合物，在離心密實之后，約有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，從而顯著提高了混凝土的密實度。

2.2 形成外分層�；炷�土拌合物在離心沉降密實之后，會明顯地分成外層－混凝土、中間層－砂漿、內層－水泥漿。這種結構的混凝土強度通常要低于離心后配合比和密實度相同的均質混凝土，因為外層（混凝土）往往具有較高的彈性模量，一般比內層（水泥漿）高40%左右，加荷時，外層必然承受了較大部分的荷載，而砂漿和水泥漿則受荷較小，這種不均勻的受力狀態使得混凝土結構破壞時的總荷載值比均質混凝土要低。

2.3 形成內分層。外分層形成后，粗集料的堆累結構已經形成，沉降終止，可是，處于集料堆累構架之間的水泥砂漿仍然要繼續沉降，次序是粗砂先降，細沙及水泥粒子后降，把水份留在粗集料的底面，在粗集料顆粒的底面（離心力方向的反面）形成水膜層。水膜將粗集料表面與水泥石隔開，破壞了粗集料與水泥石之間的粘結力。如果將斷面在環向展開，則可見到水膜所形成的卵蛋形巢穴，在外力作用下，初裂就從此引發、延伸，將巢穴串聯起來形成宏觀裂縫。

由此可見，離心成型的過程不僅是混凝土內部結構密實度提高的過程，同時還伴隨著結構分層的破壞過程。

離心成型工藝產生的效果為：

2.3.1 離心成型過程中會排出多于20%的水份，流失5%～8%的水泥漿；

2.3.2 離心成型后，混凝土體積縮小10%～12%，單位體積質量增加8%左右；

2.3.3 離心成型混凝土28天強度比一般成型的混凝土強度提高20%～30%（水灰比相同）；

2.3.4 離心成型后，混凝土的抗滲性、抗凍性均有所提高。

3 離心成型工藝制度

離心制度包括離心速度和離心時間。最佳離心制度的確定必須考慮在設備允許條件下該制度能否使水的排出量盡可能多，內外分層及沖擊破壞作用盡可能小，從而使混凝土密實性最好。通過實踐比較，現階段一般采用的是慢速→中速→高速四階段離心制度。

3.1 慢速階段

慢速階段為布料階段，目的是在離心力的作用下，使混合料均勻分布并初步成型，因此，鋼模的轉速必須保證混合料顆粒具有一定的離心力并足以克服重力而不至于脫落，其速度一般控制在100～150r/min之間，時間1～2min，具體應視桿徑、坍落度及鋼模內布料情況靈活掌握。

3.2 中速階段

中速階段是離心成型必不可少的過渡階段，其目的是使混凝土混合料進一步分布均勻，同時混凝土開始脫水。過去，根據有關資料，取高速/2作為中速轉速，但采用四階段離心制度，中速宜適當降低，考慮混凝土開始脫水的a在9g左右，接近高速起始階段15g的黃金分割，通過進一步的實踐比較，最佳中速恰好在高速的黃金分割左右。因此，在生產中宜將高速乘以0.618取整數作為中速轉速，時間掌握在1～2min。

3.3 變速階段

變速階段是中速向高速過渡的變速旋轉過程，它通過數級變速臺階使鋼模從中速緩慢地增加到高速，有效防止離心力的突增。具體的說，轉速每增加40r/min為一個臺階，每達到一個臺階停頓0.3～0.5min，觀察鋼模無異常情況后，再上新的一個臺階，如此進入高速階段�？偟淖兯贂r間控制在1.5～2.5min。

實際上，離心成型工藝是一個由人機料法環五因素構成的不可分割的有機系統，具體的說，它包括操作者素質、離心設備精度、配合比設計、離心制度和環境溫度，這五個因素相互聯系、相互影響，對離心效應共同起作用。其中，最為關鍵的是配合比的設計與離心制度的選擇，國內外的許多研究已根據離心成型工藝的特點在這些方面積累了大量寶貴經驗。因此，在離心成型的過程中，就要運用系統工程的方法，分析比較五因素對離心效應的影響，對離心系統的優缺點采取揚長避短的對策，從而對各因素提出一個適當的要求，努力以較低的成本實現規定的制品強度和外觀質量要求。

3.4 高速階段

高速階段是混凝土離心成型的關鍵，主要作用是排水和密實，根據理論分析，密實離心加速度越大，轉速越高，則離心成型愈快，離心效應愈好，但最高轉速受到離心設備制造精度的限制，當轉速很高時，對于我國目前慣用的拼合式電桿鋼模和多跨托輪離心機作業，將使鋼模產生低頻大振幅跳動，甚至有從托輪上飛出的危險，為避免劇烈跳動，在生產中往往采用不太大的轉速而相對延長離心時間的辦法，以彌補高速的不足。試驗表明，混合料開始脫水的a是9g左右，15g以上時混合料水漿明顯分離，有大量清水脫出，20g以上時，只要鋼模不產生劇烈跳動，對強度的增長無疑是有利的。長期實踐表明，根據模具情況，a在15g～25g之間取值，效果比較好。高速階段的離心時間隨不同桿型及高速轉速而變化，一般不宜低于8mm。

4 鋼纖維混凝土電桿離心成型工藝特殊要求

與普通混凝土僅由水和分散粘體組成的材料體系相比，在鋼纖維混凝土拌合料中，由于摻入一定量的鋼纖維，構成為水、分散粘體和短線體的材料體系，受力性能有所變化，其離心成型工藝也具有一些特殊要求：

4.1 為提高新拌鋼纖維混凝土的和易性，使鋼纖維在混凝土中的分散均勻性和離心成型時鋼纖維有沿環形截面外壁分布的趨勢達到良好的平衡，進行配合比設計時，宜提高水泥用量和砂率，同時應暫時增大水灰比，因為多余的水分在離心成型時最終可以排出；為防止鋼纖維在大顆粒骨料之間聚束和相互干擾，影響鋼纖維的運動分散，粗集料最大粒徑不宜超過15mm。

4.2 為提高鋼纖維在拌合料中的分散均勻性，應選用強制式攪拌機，拌合時，宜采用先干拌后濕拌的方法，鋼纖維和石子先干拌1～1.5min，加砂和水泥再干拌1～1.5min，最后加水或外加劑溶液濕拌3min。

4.3 離心成型前，鋼纖維混凝土在鋼模中的存放時間越短越好，時間一長，鋼纖維混凝土的和易性變差，離心時鋼纖維的運動受阻，成型后鋼纖維外露現象會很嚴重，這就要求兩盤料之間的間隔時間要短，合模速度要快，預應力筋張拉工序要按時完成。

圖2 鋼纖維混凝土在鋼模中存放時間較短（左）與較長（右）時產生的成型效果對比

4.4 試驗表明，為使鋼纖維在混凝土中達到一個良好的分布狀態，鋼纖維混凝土電桿離心成型時必須嚴格采用四階段離心成型工藝制度，各階段的離心速度與相同桿徑的普通混凝土電桿可基本保持一致，但各階段特別是高速階段的離心時間宜延長1～1.5min。