淺析預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管質(zhì)量控制及常見(jiàn)問(wèn)題

安 波

寧夏青龍管業(yè)股份有限公司，寧夏吳忠 751600

1 預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管的優(yōu)勢(shì)

預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管經(jīng)常被稱作PCCP管道，這種管道屬于復(fù)合型管材，最早誕生于1942年，是由古老的鋼管與混凝土組合而成。隨著科技的發(fā)展，PCCP管道得到了進(jìn)一步優(yōu)化，并將鋼管與混凝土管的優(yōu)勢(shì)相結(jié)合，有效提高了管道的抗?jié)B性能、承壓能力和耐腐蝕能力以及耐久性，同時(shí)，進(jìn)一步加強(qiáng)了管道的整體結(jié)構(gòu)與穩(wěn)定性。此外，當(dāng)代預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管主要是由帶有鋼筒的高強(qiáng)度混凝土管芯、預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)鋼絲和砂漿保護(hù)層組合而成。其中，高強(qiáng)度混凝土管芯是PCCP管道的主體結(jié)構(gòu)，其內(nèi)部極為光滑，有助于促進(jìn)水的流動(dòng)，而且，高強(qiáng)度混凝土管芯內(nèi)部附帶著輕薄的鋼筒，鋼筒兩端焊接著加工極其精密的接頭鋼圈，這不僅能夠起到安裝連接作用，而且可以加強(qiáng)管道的抗拉強(qiáng)度、環(huán)向強(qiáng)度，插口接頭提供膠圈安裝位置，從而提高了管材安裝完成后的整體密封性?；炷凉苄緝?nèi)部設(shè)有鋼筒這種良好材料的內(nèi)襯，外部纏繞著性能良好的預(yù)應(yīng)力鋼絲，這樣能夠確保管芯預(yù)應(yīng)力的均勻性，進(jìn)而加強(qiáng)整個(gè)管道的抗內(nèi)壓及抗外荷載的能力。砂漿保護(hù)層通常設(shè)置在預(yù)應(yīng)力的鋼絲之外，致密性能極佳，能夠保護(hù)管芯和所有預(yù)應(yīng)力鋼絲，避免它們受到外界腐蝕和物理性損害。另一方面，PCCP管道安裝較為簡(jiǎn)便，加之各接頭的密封性極為良好，具備清潔無(wú)污染的優(yōu)勢(shì)，使用壽命較長(zhǎng)，無(wú)須短期替換。

2 預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管質(zhì)量控制問(wèn)題

雖然預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管安裝工藝較為簡(jiǎn)便，生產(chǎn)工序卻非常復(fù)雜，主要工序包括制作承插口、埋弧焊接螺旋鋼筒、鋼筒水壓試驗(yàn)、澆筑管芯成型、實(shí)施蒸汽養(yǎng)護(hù)、纏繞預(yù)應(yīng)力鋼絲、制作砂漿保護(hù)層、修補(bǔ)缺陷部位、做重要標(biāo)識(shí)、全面做好檢驗(yàn)工作等。如果某一工序處理不當(dāng)，就會(huì)影響PCCP管道的整體質(zhì)量，因此，必須全面優(yōu)化生產(chǎn)工序，處理好各項(xiàng)質(zhì)量控制因素。從宏觀層次來(lái)分析，預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管生產(chǎn)作業(yè)通常存在以下3種問(wèn)題：

2.1 PCCP管道裂縫問(wèn)題

這一問(wèn)題主要表現(xiàn)在四個(gè)方面：

（1） 混凝土管芯的內(nèi)壁與外壁時(shí)常會(huì)出現(xiàn)螺旋型環(huán)向裂縫或者縱向裂縫；

（2） 在管芯內(nèi)部距離插口端300mm的部位很容易出現(xiàn)環(huán)形裂縫，裂縫長(zhǎng)度往往會(huì)向管道內(nèi)部周長(zhǎng)的2/3及整圈進(jìn)行延伸；

（3） 混凝土管芯外壁容易出現(xiàn)縱向裂縫；

（4） 砂漿保護(hù)層外部時(shí)常會(huì)產(chǎn)生微小的環(huán)向或者龜裂縫。

2.2 PCCP管道承插口處理問(wèn)題

在整個(gè)PCCP管道加工作業(yè)中，承插口質(zhì)量問(wèn)題極為重要。在承插口處理過(guò)程中，首先要控制好承插口的尺寸，確保其精度。然而，在實(shí)際加工過(guò)程中，部分操作人員并沒(méi)有控制好承插口的尺寸，嚴(yán)重影響后續(xù)性安裝工作，加大了各接口之間的安裝難度，削弱了接口的密封效果。其次，PCCP管道加工作業(yè)對(duì)承插口的圓度要求也極高，可是，不少操作人員不能有效控制把握，甚至有些因敲打力度不同，致使承插口凹凸不平，實(shí)際圓度并不符合標(biāo)準(zhǔn)要求。另外，良好的PCCP管道承插口處理工藝對(duì)材料的均質(zhì)性、延伸率和強(qiáng)度要求極高，如果材料不能滿足這些要求，必然會(huì)影響承插口的處理效果。

2.3 管芯生產(chǎn)問(wèn)題

在管芯生產(chǎn)成型過(guò)程中，時(shí)常會(huì)產(chǎn)生大量的氣泡，有不少水泥漿凝結(jié)在管模的表面，導(dǎo)致管模表面粘有水泥漿而粗糙。在拆除管模時(shí)，混凝土管芯表面很容易受到黏結(jié)性破損，從而出現(xiàn)粘皮、氣孔、麻面等外觀缺陷。另外，管芯和保護(hù)層時(shí)常會(huì)出現(xiàn)水紋線、砂線、空鼓、掉塊、碰傷和凍傷等質(zhì)量問(wèn)題。

3 解決措施

3.1 預(yù)防裂縫的措施

對(duì)于PCCP管道裂縫問(wèn)題，應(yīng)全面加強(qiáng)預(yù)防措施。首先，要著重優(yōu)化鋼筒焊接工藝，完成水壓檢驗(yàn)作業(yè)之后，要在插口端的鋼筒內(nèi)壁與外壁處分別焊接0.5m寬的優(yōu)質(zhì)鋼筋網(wǎng)片，確保鋼筋的規(guī)格符合φ4～50×100mm的標(biāo)準(zhǔn)要求，這樣能夠有效預(yù)防管道在吊運(yùn)、堆放和安裝過(guò)程中因受力而開(kāi)裂，使鋼筒和插口環(huán)之間的連接更為牢固，從而有效增強(qiáng)管道的延伸值，避免管道內(nèi)壁出現(xiàn)裂縫。其次，技術(shù)人員為防止管芯內(nèi)壁插口端出現(xiàn)環(huán)形內(nèi)縫，在剩余0.4m高度范圍內(nèi)的混凝土中添加優(yōu)質(zhì)玄武巖纖維 （型號(hào)：1200MPa以上，12mm長(zhǎng)，親水性，直徑13μm。正常摻量1.5kg/m3，根據(jù)天氣情況可進(jìn)行調(diào)整），并進(jìn)行均勻性攪拌，這樣有助于加強(qiáng)混凝土壁的延展性能和抗折能力，降低其收縮應(yīng)力。另外，還可以加入聚乙烯醇纖維和聚丙烯醇纖維，但對(duì)混凝土的強(qiáng)度和外觀有較小影響，建議選擇使用。再次，要合理選擇混凝土結(jié)構(gòu)的振動(dòng)器頻率與振幅，改善內(nèi)外管模附著方式，以此優(yōu)化混凝土的振動(dòng)效果。與此同時(shí)，要科學(xué)合理設(shè)計(jì)管芯混凝土的配合比參數(shù)，加入適量的粉煤灰或者礦粉，以降低水泥水化熱，增強(qiáng)混凝土的強(qiáng)度，減少裂縫。另一方面，要做好蒸汽養(yǎng)護(hù)工作，根據(jù)實(shí)際情況，控制好養(yǎng)護(hù)過(guò)程中的溫度，確保PCCP管道處于最佳恒溫養(yǎng)護(hù)狀態(tài)，有效釋放水化熱能。除此之外，要適當(dāng)做好灑水養(yǎng)護(hù)工作，減少或避免管道裂縫。

3.2 優(yōu)化承插口制作工藝

對(duì)于承插口的尺寸問(wèn)題，工作人員首先要準(zhǔn)確測(cè)量承口圈的外徑與厚度，并準(zhǔn)確計(jì)算其內(nèi)徑，這樣有助于避免出現(xiàn)尺寸誤差。然后，要注意優(yōu)化承插口與鋼筒的焊接工藝，避免焊接嚴(yán)重變形，為承插口預(yù)留一定的收縮余量。與此同時(shí)，要把握好部分接口圈的敲打力度，避免承插口變形。其次，要做一個(gè)弧度靠板，在承插口圈尺寸測(cè)量完成后，在承、插口工作面進(jìn)行局部橢圓度測(cè)量，保證局部橢圓度在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)。另外，要對(duì)各規(guī)格管材分別找至少10根管，在各工序 （尤其纏絲工序） 完成后對(duì)承插口尺寸進(jìn)行跟蹤測(cè)量，然后返回承插口生產(chǎn)區(qū)，確定承插口的制作尺寸，來(lái)保證最終成品管尺寸的精度。

3.3 改善管道修補(bǔ)方法

在管道修補(bǔ)過(guò)程中，操作人員應(yīng)重視科學(xué)處理管芯和保護(hù)層的缺陷部位，先鑿開(kāi)有問(wèn)題的混凝土或者砂漿保護(hù)層，然后進(jìn)行全面清除，注意確保清除深度與寬度能便于填充修復(fù)材料。其次，要清除所有松散異物，用清水濕潤(rùn)粘結(jié)在一起的病害結(jié)構(gòu)，接著填補(bǔ)修復(fù)材料。同時(shí)，要注意修補(bǔ)厚度不得低于原來(lái)的厚度，確保修補(bǔ)部位的密實(shí)度和表面的光滑度。再次，對(duì)于裂縫修補(bǔ)，可采用水泥砂漿、丙乳砂漿、環(huán)氧砂漿、改性硅酮密封膠等材料進(jìn)行修補(bǔ)。

4 如何提升預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管質(zhì)量

對(duì)于內(nèi)襯式預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管生產(chǎn)過(guò)程中出現(xiàn)的內(nèi)壁塌落問(wèn)題來(lái)看，離心工藝不合理、內(nèi)壁清理不到位等都會(huì)導(dǎo)致這一問(wèn)題出現(xiàn)，因此，為了針對(duì)內(nèi)壁塌落問(wèn)題進(jìn)行預(yù)防和改善，除了保障離心工藝制度的合理性之外，操作人員應(yīng)能在原有基礎(chǔ)之上將鋼筒內(nèi)壁清理工作重視起來(lái)，清除鋼筒內(nèi)外油漬及其他影響物，進(jìn)而達(dá)到提升預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管粘接強(qiáng)度、避免內(nèi)部塌落的目的。

對(duì)于預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管生產(chǎn)過(guò)程中存在的空鼓和分離現(xiàn)象來(lái)說(shuō)，這一類問(wèn)題同樣會(huì)對(duì)其整體質(zhì)量產(chǎn)生嚴(yán)重影響，進(jìn)而導(dǎo)致預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管無(wú)法發(fā)揮出預(yù)期效果。對(duì)于內(nèi)襯式管道，在針對(duì)這一問(wèn)題進(jìn)行處理時(shí)，操作人員首先應(yīng)針對(duì)這一質(zhì)量缺陷是否與橡膠墊的性能有關(guān)進(jìn)行分析，在排除這一影響因素的基礎(chǔ)之上，現(xiàn)場(chǎng)工作人員應(yīng)針對(duì)水泥的質(zhì)量進(jìn)行檢查，分析是否因?yàn)槭褂昧瞬缓细竦乃喽鴮?dǎo)致混凝土的初始結(jié)構(gòu)強(qiáng)度降低。

對(duì)于鋼筒失圓、凹陷、變形等問(wèn)題來(lái)說(shuō)，這些質(zhì)量缺陷的出現(xiàn)通常都是由于現(xiàn)場(chǎng)操作人員不能按照工藝操作規(guī)程操作而導(dǎo)致的。例如，若在鋼筒搬運(yùn)過(guò)程中出現(xiàn)碰撞或?qū)⑵浞胖糜诎纪共黄降牡孛嫔?，那么鋼筒就很有可能出現(xiàn)變形問(wèn)題。若這些問(wèn)題出現(xiàn)在鋼筒組裝之前，那么則應(yīng)校準(zhǔn)處理之后再入模組裝，而且要加強(qiáng)鋼筒組裝后的質(zhì)量檢驗(yàn)。若變形鋼筒已經(jīng)組裝，則應(yīng)拆除，待校準(zhǔn)檢驗(yàn)合格后再進(jìn)行組裝，避免因?yàn)殇撏沧冃巍枷莸葘?dǎo)致管道出現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題。

對(duì)于因?yàn)榕P式噴漿而導(dǎo)致的保護(hù)層脫落現(xiàn)象來(lái)說(shuō)，相關(guān)技術(shù)人員首先應(yīng)針對(duì)導(dǎo)致這種狀況出現(xiàn)的原因進(jìn)行分析，砂漿配比不合理、射程過(guò)遠(yuǎn)、管材自身不適用臥式噴漿等都有可能導(dǎo)致這樣的狀況出現(xiàn)。結(jié)合這些內(nèi)容，當(dāng)保護(hù)層脫落面積較小時(shí)，相關(guān)工作人員應(yīng)及時(shí)采用高強(qiáng)度的水泥砂漿進(jìn)行修補(bǔ)，并在預(yù)應(yīng)力鋼絲表面涂刷環(huán)氧樹(shù)脂薄膜來(lái)保障修補(bǔ)效果。如若脫落面積較大，應(yīng)整體鏟除，重新噴制砂漿保護(hù)層。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在對(duì)預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管常見(jiàn)的質(zhì)量問(wèn)題進(jìn)行簡(jiǎn)單論述的基礎(chǔ)之上，本文主要從裂縫的預(yù)防、承插口尺寸控制、管道修補(bǔ)工作的開(kāi)展以及針對(duì)具體質(zhì)量缺陷的處理辦法等幾點(diǎn)內(nèi)容論述了解決這些問(wèn)題的方法。在后續(xù)發(fā)展過(guò)程中，預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管生產(chǎn)企業(yè)在實(shí)際工作展開(kāi)過(guò)程中必須將現(xiàn)有質(zhì)量問(wèn)題切實(shí)的重視起來(lái)，并針對(duì)這些問(wèn)題研究對(duì)應(yīng)的解決辦法，確保這一管材能在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中發(fā)揮出預(yù)期作用。