预应力钢筒混凝土管质量控制及问题范文
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摘要：预应力钢筒混凝土管问世于1942年，其英文全称为PrestressedConcreteCylinderPipe，经常被简称为PCCP管道，这种管道具备高强度、高抗渗性、高密封性和高抗震性能，可靠性高，耐久性极强，因此，被广泛应用于水利工程建设中。文章分层浅析了预应力钢筒混凝土管质量控制及常见问题。
关键词：预应力钢筒混凝土管；质量控制；常见问题
1预应力钢筒混凝土管的优势
预应力钢筒混凝土管经常被称作PCCP管道，这种管道属于复合型管材，最早诞生于1942年，是由古老的钢管与混凝土组合而成。随着科技的发展，PCCP管道得到了进一步优化，并将钢管与混凝土管的优势相结合，有效提高了管道的抗渗性能、承压能力和耐腐蚀能力以及耐久性，同时，进一步加强了管道的整体结构与稳定性。此外，当代预应力钢筒混凝土管主要是由带有钢筒的高强度混凝土管芯、预应力高强钢丝和砂浆保护层组合而成。其中，高强度混凝土管芯是PCCP管道的主体结构，其内部极为光滑，有助于促进水的流动，而且，高强度混凝土管芯内部附带着轻薄的钢筒，钢筒两端焊接着加工极其精密的接头钢圈，这不仅能够起到安装连接作用，而且可以加强管道的抗拉强度、环向强度，插口接头提供胶圈安装位置，从而提高了管材安装完成后的整体密封性。混凝土管芯内部设有钢筒这种良好材料的内衬，外部缠绕着性能良好的预应力钢丝，这样能够确保管芯预应力的均匀性，进而加强整个管道的抗内压及抗外荷载的能力。砂浆保护层通常设置在预应力的钢丝之外，致密性能极佳，能够保护管芯和所有预应力钢丝，避免它们受到外界腐蚀和物理性损害。另一方面，PCCP管道安装较为简便，加之各接头的密封性极为良好，具备清洁无污染的优势，使用寿命较长，无须短期替换。
2预应力钢筒混凝土管质量控制问题
虽然预应力钢筒混凝土管安装工艺较为简便，生产工序却非常复杂，主要工序包括制作承插口、埋弧焊接螺旋钢筒、钢筒水压试验、浇筑管芯成型、实施蒸汽养护、缠绕预应力钢丝、制作砂浆保护层、修补缺陷部位、做重要标识、全面做好检验工作等。如果某一工序处理不当，就会影响PCCP管道的整体质量，因此，必须全面优化生产工序，处理好各项质量控制因素。从宏观层次来分析，预应力钢筒混凝土管生产作业通常存在以下3种问题：
2.1PCCP管道裂缝问题
这一问题主要表现在四个方面：（1）混凝土管芯的内壁与外壁时常会出现螺旋型环向裂缝或者纵向裂缝；（2）在管芯内部距离插口端300mm的部位很容易出现环形裂缝，裂缝长度往往会向管道内部周长的2/3及整圈进行延伸；（3）混凝土管芯外壁容易出现纵向裂缝；（4）砂浆保护层外部时常会产生微小的环向或者龟裂缝。
2.2PCCP管道承插口处理问题
在整个PCCP管道加工作业中，承插口质量问题极为重要。在承插口处理过程中，首先要控制好承插口的尺寸，确保其精度。然而，在实际加工过程中，部分操作人员并没有控制好承插口的尺寸，严重影响后续性安装工作，加大了各接口之间的安装难度，削弱了接口的密封效果。其次，PCCP管道加工作业对承插口的圆度要求也极高，可是，不少操作人员不能有效控制把握，甚至有些因敲打力度不同，致使承插口凹凸不平，实际圆度并不符合标准要求。另外，良好的PCCP管道承插口处理工艺对材料的均质性、延伸率和强度要求极高，如果材料不能满足这些要求，必然会影响承插口的处理效果。
2.3管芯生产问题
在管芯生产成型过程中，时常会产生大量的气泡，有不少水泥浆凝结在管模的表面，导致管模表面粘有水泥浆而粗糙。在拆除管模时，混凝土管芯表面很容易受到黏结性破损，从而出现粘皮、气孔、麻面等外观缺陷。另外，管芯和保护层时常会出现水纹线、砂线、空鼓、掉块、碰伤和冻伤等质量问题。
3解决措施
3.1预防裂缝的措施
对于PCCP管道裂缝问题，应全面加强预防措施。首先，要着重优化钢筒焊接工艺，完成水压检验作业之后，要在插口端的钢筒内壁与外壁处分别焊接0.5m宽的优质钢筋网片，确保钢筋的规格符合φ4~50×100mm的标准要求，这样能够有效预防管道在吊运、堆放和安装过程中因受力而开裂，使钢筒和插口环之间的连接更为牢固，从而有效增强管道的延伸值，避免管道内壁出现裂缝。其次，技术人员为防止管芯内壁插口端出现环形内缝，在剩余0.4m高度范围内的混凝土中添加优质玄武岩纤维（型号：1200MPa以上，12mm长，亲水性，直径13μm。正常掺量1.5kg/m3，根据天气情况可进行调整），并进行均匀性搅拌，这样有助于加强混凝土壁的延展性能和抗折能力，降低其收缩应力。另外，还可以加入聚乙烯醇纤维和聚丙烯醇纤维，但对混凝土的强度和外观有较小影响，建议选择使用。再次，要合理选择混凝土结构的振动器频率与振幅，改善内外管模附着方式，以此优化混凝土的振动效果。与此同时，要科学合理设计管芯混凝土的配合比参数，加入适量的粉煤灰或者矿粉，以降低水泥水化热，增强混凝土的强度，减少裂缝。另一方面，要做好蒸汽养护工作，根据实际情况，控制好养护过程中的温度，确保PCCP管道处于最佳恒温养护状态，有效释放水化热能。除此之外，要适当做好洒水养护工作，减少或避免管道裂缝。
3.2优化承插口制作工艺
对于承插口的尺寸问题，工作人员首先要准确测量承口圈的外径与厚度，并准确计算其内径，这样有助于避免出现尺寸误差。然后，要注意优化承插口与钢筒的焊接工艺，避免焊接严重变形，为承插口预留一定的收缩余量。与此同时，要把握好部分接口圈的敲打力度，避免承插口变形。其次，要做一个弧度靠板，在承插口圈尺寸测量完成后，在承、插口工作面进行局部椭圆度测量，保证局部椭圆度在标准范围内。另外，要对各规格管材分别找至少10根管，在各工序（尤其缠丝工序）完成后对承插口尺寸进行跟踪测量，然后返回承插口生产区，确定承插口的制作尺寸，来保证最终成品管尺寸的精度。
3.3改善管道修补方法
在管道修补过程中，操作人员应重视科学处理管芯和保护层的缺陷部位，先凿开有问题的混凝土或者砂浆保护层，然后进行全面清除，注意确保清除深度与宽度能便于填充修复材料。其次，要清除所有松散异物，用清水湿润粘结在一起的病害结构，接着填补修复材料。同时，要注意修补厚度不得低于原来的厚度，确保修补部位的密实度和表面的光滑度。再次，对于裂缝修补，可采用水泥砂浆、丙乳砂浆、环氧砂浆、改性硅酮密封胶等材料进行修补。
4如何提升预应力钢筒混凝土管质量
对于内衬式预应力钢筒混凝土管生产过程中出现的内壁塌落问题来看，离心工艺不合理、内壁清理不到位等都会导致这一问题出现，因此，为了针对内壁塌落问题进行预防和改善，除了保障离心工艺制度的合理性之外，操作人员应能在原有基础之上将钢筒内壁清理工作重视起来，清除钢筒内外油渍及其他影响物，进而达到提升预应力钢筒混凝土管粘接强度、避免内部塌落的目的。对于预应力钢筒混凝土管生产过程中存在的空鼓和分离现象来说，这一类问题同样会对其整体质量产生严重影响，进而导致预应力钢筒混凝土管无法发挥出预期效果。对于内衬式管道，在针对这一问题进行处理时，操作人员首先应针对这一质量缺陷是否与橡胶垫的性能有关进行分析，在排除这一影响因素的基础之上，现场工作人员应针对水泥的质量进行检查，分析是否因为使用了不合格的水泥而导致混凝土的初始结构强度降低。对于钢筒失圆、凹陷、变形等问题来说，这些质量缺陷的出现通常都是由于现场操作人员不能按照工艺操作规程操作而导致的。例如，若在钢筒搬运过程中出现碰撞或将其放置于凹凸不平的地面上，那么钢筒就很有可能出现变形问题。若这些问题出现在钢筒组装之前，那么则应校准处理之后再入模组装，而且要加强钢筒组装后的质量检验。若变形钢筒已经组装，则应拆除，待校准检验合格后再进行组装，避免因为钢筒变形、凹陷等导致管道出现质量问题。对于因为卧式喷浆而导致的保护层脱落现象来说，相关技术人员首先应针对导致这种状况出现的原因进行分析，砂浆配比不合理、射程过远、管材自身不适用卧式喷浆等都有可能导致这样的状况出现。结合这些内容，当保护层脱落面积较小时，相关工作人员应及时采用高强度的水泥砂浆进行修补，并在预应力钢丝表面涂刷环氧树脂薄膜来保障修补效果。如若脱落面积较大，应整体铲除，重新喷制砂浆保护层。
5结语
综上所述，在对预应力钢筒混凝土管常见的质量问题进行简单论述的基础之上，本文主要从裂缝的预防、承插口尺寸控制、管道修补工作的开展以及针对具体质量缺陷的处理办法等几点内容论述了解决这些问题的方法。在后续发展过程中，预应力钢筒混凝土管生产企业在实际工作展开过程中必须将现有质量问题切实的重视起来，并针对这些问题研究对应的解决办法，确保这一管材能在实际应用过程中发挥出预期作用。
参考文献
[1]王建慧，陈晨，张海鹏，等.预应力钢筒混凝土管在水工结构中的应用[J].水利发展研究，2018（10）.
[2]GB/T19685—2017，预应力钢筒混凝土管[S].
作者:安波 单位:宁夏青龙管业股份有限公司
