基于層次分析法的PCCP混凝土管芯生產(chǎn)質(zhì)量控制

尚鵬然, 劉桂榮, 王軍, 付強(qiáng)軍, 裴松偉, 趙順波

(1.華北水利水電大學(xué) 黃河流域水資源高效利用省部共建協(xié)同創(chuàng)新中心,河南 鄭州 450046;2.華北水利水電大學(xué) 河南省生態(tài)建材工程國(guó)際聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室,河南 鄭州 450045;3.河南省富臣管業(yè)有限公司,河南 新鄉(xiāng) 453400)

預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管道(Prestressed Concrete Cylinder Pipe，PCCP)是一種由混凝土、鋼筒、預(yù)應(yīng)力鋼絲、保護(hù)砂漿及防腐涂料組合而成的復(fù)合管材[1]。PCCP以鋼筒內(nèi)襯離心成型或薄鋼筒內(nèi)外立式澆筑混凝土形成混凝土管芯,在鋼筒外側(cè)或混凝土表面纏繞預(yù)應(yīng)力鋼絲,最后以致密的砂漿噴射覆蓋鋼絲表面形成保護(hù)層。鋼絲為PCCP提供環(huán)向預(yù)壓應(yīng)力,鋼材處于水泥基材料所提供的高堿性環(huán)境中,可防止銹蝕[2]。目前,PCCP已被廣泛應(yīng)用于輸水領(lǐng)域[3-4]。

PCCP管芯在承受內(nèi)水壓力的同時(shí)也是外部荷載的主要承受部分。因此,制作管芯的混凝土質(zhì)量直接影響PCCP成品的服役性能。混凝土質(zhì)量從時(shí)間上可分為硬化前及硬化后兩個(gè)階段的質(zhì)量,硬化前的混凝土質(zhì)量主要取決于原材料質(zhì)量、配合比的合理性以及施工的規(guī)范性;硬化后的質(zhì)量則更多取決于養(yǎng)護(hù)環(huán)境與養(yǎng)護(hù)措施?；炷临|(zhì)量控制問(wèn)題較為復(fù)雜,一方面是評(píng)價(jià)準(zhǔn)則不唯一,每個(gè)方案指標(biāo)都可能在某一個(gè)評(píng)價(jià)準(zhǔn)則上表現(xiàn)良好,而在另一評(píng)價(jià)準(zhǔn)則上表現(xiàn)較差;另一方面是對(duì)于每一個(gè)評(píng)價(jià)準(zhǔn)則,影響因素較多,較難直接得出影響因素的最佳排序[5]。這種復(fù)雜性使PCCP管芯的成型控制更多依賴于現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員的經(jīng)驗(yàn)判斷。因此,如何確保和提高混凝土管芯的生產(chǎn)質(zhì)量,是PCCP生產(chǎn)過(guò)程中亟待解決的重要問(wèn)題。

綜上所述,需采取更科學(xué)有效的方法來(lái)降低生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)因技術(shù)人員的經(jīng)驗(yàn)判斷所產(chǎn)生的局限性與負(fù)面影響?；炷临|(zhì)量的現(xiàn)場(chǎng)控制問(wèn)題可視為多準(zhǔn)則決策問(wèn)題。針對(duì)此類問(wèn)題，國(guó)外學(xué)者SAATY T L基于矩陣?yán)碚撎岢隽藢哟畏治龇?Analytic Hierarchy Process,AHP)，通過(guò)建立AHP多準(zhǔn)則決策模型,得到了不同準(zhǔn)則及對(duì)應(yīng)影響因素的最佳排序[5-6]。但在使用中其可量化的信息有限,專家在采用1～9標(biāo)度法進(jìn)行打分時(shí)，可能存在非客觀判斷的情況，進(jìn)而導(dǎo)致一致性檢驗(yàn)結(jié)果較差。

為此,以某輸水工程的PCCP生產(chǎn)過(guò)程為例,其輸水管道采用單管埋置式PCCP,總長(zhǎng)61.62 km,設(shè)計(jì)流量13.80 m3/s,管道內(nèi)徑3.2 m,有效長(zhǎng)度5.0 m,工作壓力0.4 MPa,覆土深度5～8 m,工程等級(jí)為Ⅰ等大(Ⅰ)型;管芯混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C55,水泥、粉煤灰和外加劑貨源穩(wěn)定,貨量充足；砂、石骨料生產(chǎn)場(chǎng)地受環(huán)境防控影響,部分時(shí)段需采用備用料源?；贏HP,通過(guò)選取不同評(píng)價(jià)準(zhǔn)則及相應(yīng)的影響因素,建立了PCCP混凝土管芯質(zhì)量控制多準(zhǔn)則決策模型;依據(jù)專家打分,結(jié)合Monte Carlo法確定了最終的模型判斷矩陣;結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)情況，進(jìn)一步分析了模型計(jì)算所得各準(zhǔn)則及相應(yīng)影響因素排序的合理性，以期為PCCP混凝土管芯質(zhì)量控制提供科學(xué)方法。

1 決策模型

AHP模型的建立步驟一般為:①建立問(wèn)題層次遞階結(jié)構(gòu);②構(gòu)建比較判斷矩陣;③進(jìn)行層次單排序和層次總排序[5]。

1.1 PCCP混凝土管芯生產(chǎn)質(zhì)量控制

PCCP管芯的成型方式采用立式振搗澆筑,養(yǎng)護(hù)方式為蒸汽養(yǎng)護(hù)。管芯在纏繞預(yù)應(yīng)力鋼絲之前的質(zhì)量控制以混凝土強(qiáng)度和管壁裂縫為主要依據(jù),并輔以管芯內(nèi)外壁的外觀質(zhì)量。

1.1.1 混凝土強(qiáng)度

混凝土強(qiáng)度分為脫模強(qiáng)度、纏絲強(qiáng)度和齡期28 d強(qiáng)度。脫模強(qiáng)度滿足要求時(shí)可進(jìn)行脫模,纏絲強(qiáng)度決定纏絲工序的開始時(shí)間,28 d強(qiáng)度用來(lái)判斷混凝土是否達(dá)到了設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)。結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)情況,脫模強(qiáng)度可達(dá)設(shè)計(jì)強(qiáng)度的50%～70%(32～45 MPa),符合規(guī)范要求(不小于20 MPa)[7];纏絲強(qiáng)度在冬季施工期間強(qiáng)度偏低時(shí),可采取纏絲工序時(shí)間后推1～2 d的措施。因此,脫模強(qiáng)度與纏絲強(qiáng)度不作為影響混凝土管芯質(zhì)量的因素,僅考慮齡期28 d強(qiáng)度。

1.1.2 管壁裂縫

管壁裂縫可分為外壁縱向裂縫、插口端環(huán)狀裂縫、內(nèi)壁環(huán)狀或螺旋狀裂縫[8-10]。外壁縱向裂縫多發(fā)生于纏絲前,主要由溫度應(yīng)力引起;插口端環(huán)狀裂縫主要由于纏絲后的結(jié)構(gòu)應(yīng)力及吊運(yùn)過(guò)程中的應(yīng)力引起;內(nèi)壁環(huán)狀或螺旋狀裂縫主要緣于鋼筒焊縫處的搭接平臺(tái)以及存放期間的干燥收縮[8-9]。

1.1.3 管壁外觀質(zhì)量

管壁外觀質(zhì)量主要取決于混凝土拌和物的工作性能(流動(dòng)性、保水性及黏聚性)。若工作性能差,混凝土管芯成型脫模后表面會(huì)出現(xiàn)氣孔、水紋等外觀缺陷。其一方面會(huì)影響PCCP成品驗(yàn)收;另一方面會(huì)影響PCCP的內(nèi)壁粗糙度,進(jìn)而增大輸水過(guò)程中的沿程損失[11]。

1.2 PCCP混凝土管芯質(zhì)量評(píng)價(jià)準(zhǔn)則及相應(yīng)影響因素的確定

綜上所述,PCCP混凝土管芯質(zhì)量的3個(gè)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)分別為:①混凝土28 d強(qiáng)度;②管壁外觀質(zhì)量;③管壁裂縫。

對(duì)于混凝土28 d強(qiáng)度,施工階段的影響因素主要為原材料的貨源穩(wěn)定性、澆筑成型方法等。結(jié)合工程現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況,選取砂率、砂石骨料含泥量、碎石級(jí)配、振動(dòng)時(shí)間等作為影響因素。

對(duì)于管壁外觀質(zhì)量,主要考慮對(duì)混凝土拌和物工作性能影響較大的因素,選取砂石骨料含泥量、碎石級(jí)配、振動(dòng)時(shí)間等作為影響因素。

對(duì)于管壁裂縫,混凝土強(qiáng)度不足或管壁外觀質(zhì)量問(wèn)題均可在一定程度上引發(fā)混凝土開裂[9]。此外,由于PCCP管芯混凝土采用蒸汽養(yǎng)護(hù),脫模時(shí)如果管芯混凝土與外界環(huán)境的溫差過(guò)大,混凝土將產(chǎn)生溫度裂縫[7-9]。因此,脫模溫差也被視為主要影響因素。

1.3 建立層次遞階關(guān)系結(jié)構(gòu)圖

綜上所述,結(jié)合專家討論投票,選取砂率、砂石骨料含泥量、碎石級(jí)配、振動(dòng)時(shí)間、脫模溫差(管芯蒸汽養(yǎng)護(hù)脫模時(shí)的溫度與環(huán)境溫度的差值)作為影響因素,建立層次遞階關(guān)系結(jié)構(gòu)圖,如圖1所示。

圖1 PCCP混凝土管芯質(zhì)量層次遞階關(guān)系結(jié)構(gòu)圖

1.4 構(gòu)建判斷矩陣及層次排序

根據(jù)1～9標(biāo)度法打分,對(duì)各層級(jí)構(gòu)造比較判斷矩陣,確定各影響因素的權(quán)重。1～9標(biāo)度法中各數(shù)值的含義見(jiàn)表1。

表1 1～9標(biāo)度法數(shù)值含義

層次排序分為單排序與總排序。單排序指對(duì)于準(zhǔn)則層的判斷矩陣B,計(jì)算滿足BW=λmaxW的特征值與特征向量。其中,λmax為B的最大特征值,W為相應(yīng)于λmax的正規(guī)化特征向量,即權(quán)重。層次總排序在準(zhǔn)則層單排序完成的基礎(chǔ)上進(jìn)行。依據(jù)準(zhǔn)則層的排序結(jié)果與影響因素層的各因素重新構(gòu)造一個(gè)新的判斷矩陣,綜合評(píng)價(jià)各影響因素的權(quán)重,并計(jì)算判斷矩陣的隨機(jī)一致性比例CR。其計(jì)算公式為:

(1)

(2)

式中:CI表示判斷矩陣的一致性指標(biāo);RI為不同階判斷矩陣的平均隨機(jī)一致性指標(biāo),根據(jù)表2取值[4];n為矩陣B的階數(shù)。

當(dāng)0≤CR<0.10時(shí),認(rèn)為判斷矩陣具有滿意的一致性,否則需要調(diào)整判斷矩陣,再次重復(fù)上述步驟,直至判斷矩陣具有滿意的一致性為止。CR越接近于0,一致性越強(qiáng)。

表2 判斷矩陣的RI取值(1～10階)

1.5 判斷矩陣及排序結(jié)果

首先,由專家判斷各準(zhǔn)則及影響因素間的重要性標(biāo)度范圍,例如矩陣A-B中,B1與B2相比,重要性在5標(biāo)度以上,那么此時(shí)標(biāo)度值可取為6、7、8、9。因此,初步構(gòu)造的矩陣具有不唯一性,即在一定范圍內(nèi)會(huì)出現(xiàn)各判斷矩陣的最終排序結(jié)果一致,但矩陣不唯一的情況。

其次,依據(jù)專家判斷出的各準(zhǔn)則及影響因素間的重要性標(biāo)度范圍,基于Monte Carlo法模擬出所有可能的判斷矩陣排序結(jié)果。最后，遵循以下原則進(jìn)行篩選，確定最終選用的判斷矩陣:①所構(gòu)建的判斷矩陣中各準(zhǔn)則或影響因素的影響程度互不相等;②所構(gòu)建的判斷矩陣必須滿足一致性檢驗(yàn)要求,即CR<0.1,同時(shí)為避免完全一致,所構(gòu)建的判斷矩陣一致性比例CR≠0;③在滿足前兩項(xiàng)原則的基礎(chǔ)上,遵循CR取小的原則。

以A-B的判斷矩陣為例,按照上述①、②原則,構(gòu)建A-B的判斷矩陣,見(jiàn)表3。由于兩種判斷矩陣的計(jì)算結(jié)果中各準(zhǔn)則的最終排序一致,此時(shí)遵循③原則,選擇編號(hào)1的矩陣作為A-B的判斷矩陣。確定A-B的判斷矩陣后,以相同的方式,建立B-C的判斷矩陣并進(jìn)行單排序,結(jié)果分別見(jiàn)表4—6,總排序結(jié)果見(jiàn)表7。

表3 A-B的判斷矩陣及單排序結(jié)果

表4 B1-C的判斷矩陣及單排序結(jié)果

表5 B2-C的判斷矩陣及單排序結(jié)果

表6 B3-C的判斷矩陣及單排序結(jié)果

表7 影響因素C層總排序結(jié)果

2 結(jié)果分析與討論

2.1 評(píng)價(jià)準(zhǔn)則排序

由表3可知,評(píng)價(jià)準(zhǔn)則B1、B2、B3的權(quán)重分別為0.592、0.075、0.333,按其大小對(duì)3個(gè)準(zhǔn)則進(jìn)行排序?yàn)?混凝土28 d強(qiáng)度、管壁裂縫、管壁外觀質(zhì)量，表明混凝土28 d強(qiáng)度對(duì)PCCP混凝土管芯質(zhì)量的影響最大。

混凝土28 d強(qiáng)度為PCCP設(shè)計(jì)的重要指標(biāo),通常以95%保證率的試配強(qiáng)度計(jì)算水灰(膠)比。若試配強(qiáng)度不足,成品PCCP管芯將直接報(bào)廢。

PCCP的插口端環(huán)狀裂縫以及內(nèi)壁環(huán)狀或螺旋狀裂縫在生產(chǎn)中尚無(wú)根治的措施,只要裂縫寬度在規(guī)范要求的限值內(nèi),尚允許這兩類裂縫的存在[7-9]。此外,這兩類裂縫在PCCP通水運(yùn)行后有自愈合的趨勢(shì)[15]。管芯外壁縱向裂縫多為溫度裂縫,規(guī)范GB/T 19685—2017[7]中對(duì)于此類裂縫并未有明確規(guī)定。現(xiàn)場(chǎng)出現(xiàn)的縱向裂縫均存在于外壁插口端,呈現(xiàn)“上寬下窄”的形態(tài)特征,這與南水北調(diào)中線工程中管徑4 m的PCCP管芯外壁縱向裂縫相似[10]。對(duì)管徑4 m的縱向裂縫PCCP進(jìn)行原型外壓試驗(yàn)測(cè)得的最大裂縫寬度達(dá)1.5 mm[16-17],結(jié)果表明，管壁縱向裂縫并未顯著削弱PCCP的外壓承載能力。故管壁裂縫的重要性排在混凝土28 d強(qiáng)度之后是合理的。

管壁外觀缺陷體現(xiàn)在氣孔、蜂窩麻面等方面,主要影響PCCP成品驗(yàn)收。規(guī)范GB/T 19685—2017[7]規(guī)定,對(duì)于尺寸不大于10 mm的氣孔可不做處理,大于10 mm的氣孔可進(jìn)行人工修補(bǔ)。此外,混凝土管壁的缺陷面積不得大于總面積的10%。以管徑3.2 m的PCCP為例,其內(nèi)壁總面積的10%約為5 m2,生產(chǎn)中極少出現(xiàn)管壁缺陷面積為5 m2的情況。故管壁外觀質(zhì)量準(zhǔn)則的權(quán)重最低。

2.2 影響因素排序

由表7可知5個(gè)影響因素按權(quán)重從大到小的排序結(jié)果為:砂石骨料含泥量、碎石級(jí)配、脫模溫差、振動(dòng)時(shí)間、砂率。其中,砂石骨料含泥量所占權(quán)重最大(0.421),其次是碎石級(jí)配與脫模溫差的,砂率的最小。

由表6和表7可知,砂石骨料含泥量不僅是混凝土28 d強(qiáng)度準(zhǔn)則中的主要影響因素,也是管壁裂縫準(zhǔn)則中的主要影響因素(在管壁裂縫準(zhǔn)則中權(quán)重排第2位)。砂石中的泥粉是指粒徑小于0.075 mm的細(xì)粉微粒。砂石骨料含泥量在一定程度上抑制減水劑(特別是聚羧酸系減水劑)對(duì)水泥的電荷保護(hù)作用以及減水分散能力[18-19]?；炷林械哪喾墼谖剿c減水劑的同時(shí)也作為一種惰性摻料,當(dāng)砂石骨料含泥量超過(guò)某一限值時(shí)會(huì)導(dǎo)致混凝土強(qiáng)度降低[20-22]。此外,砂石骨料含泥量對(duì)混凝土強(qiáng)度的負(fù)面影響在高強(qiáng)度混凝土中更為明顯[23]?；炷翉?qiáng)度不足,導(dǎo)致抵抗拉應(yīng)力的能力不足，易于開裂。因此,應(yīng)嚴(yán)格控制砂石骨料的含泥量。

碎石級(jí)配不合理表現(xiàn)為粒徑偏小或偏大。粒徑偏小會(huì)增大用水量,用水量增加引起水灰比增大進(jìn)而降低混凝土強(qiáng)度。粒徑偏大則易因焊縫(螺旋焊)處混凝土沉降形成富集水區(qū)域,導(dǎo)致插口端與鋼筒螺旋焊縫之間的混凝土骨漿分離,造成強(qiáng)度不均勻；同時(shí)，也為后續(xù)干燥收縮引起管壁環(huán)狀或螺旋狀裂縫提供了條件[8]。

脫模溫差是混凝土管芯外壁開裂的主要影響因素,現(xiàn)場(chǎng)出現(xiàn)的裂縫多由此產(chǎn)生,且管芯外壁縱裂現(xiàn)象集中于發(fā)生冬季施工期間?，F(xiàn)場(chǎng)蒸汽養(yǎng)護(hù)恒溫段溫度為52℃,脫模后管芯外壁表面實(shí)測(cè)溫度可達(dá)40 ℃～50 ℃,而管芯外壁混凝土內(nèi)部的溫度更高,混凝土內(nèi)、外溫度差ΔT最大可達(dá)12 ℃[24]。根據(jù)規(guī)范GB 50010—2010[25],取混凝土線膨脹系數(shù)lc為1×10-5/℃,可計(jì)算管芯外壁混凝土內(nèi)、外溫差產(chǎn)生的最大溫度應(yīng)變?chǔ)臫為:εT=lcΔT=120×10-6。此時(shí)混凝土極限拉應(yīng)變約為100×10-6,容易因混凝土的抗拉能力不足而導(dǎo)致開裂。此外,管芯纏絲前采取立式存放,管芯外壁直接接觸外部環(huán)境,而管芯內(nèi)壁僅在頂部插口端接觸外部環(huán)境,承口端直接接觸地面。外壁混凝土的散熱速率遠(yuǎn)大于內(nèi)壁混凝土的,進(jìn)一步增大了混凝土管芯開裂的風(fēng)險(xiǎn)。因此,為避免拆模時(shí)出現(xiàn)裂縫,控制混凝土管芯內(nèi)、外溫差十分必要。

振動(dòng)時(shí)間主要影響混凝土的外觀質(zhì)量。同一工作性能的混凝土拌和物,振搗時(shí)間短,混凝土基體密實(shí)度不足;過(guò)度振動(dòng)則會(huì)增大泌水、離析的風(fēng)險(xiǎn)。因此,振動(dòng)時(shí)間存在一個(gè)合理范圍,在該范圍內(nèi)能保證混凝土拌和物密實(shí)又不會(huì)出現(xiàn)水紋等外觀缺陷。

砂率的調(diào)整是為了改善混凝土拌和物的工作性能,進(jìn)而改善管壁外觀質(zhì)量。在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中,若出現(xiàn)原材料波動(dòng)(如粗細(xì)骨料粒徑變化等)的情況,可以通過(guò)調(diào)整砂率的方式改善拌和物的工作性能。但對(duì)于直接影響強(qiáng)度的水灰(膠)比、用水量以及膠凝材料用量嚴(yán)禁隨意更改。由于其僅作為工作性能調(diào)整的手段,故權(quán)重最低。

綜上所述,根據(jù)AHP多決策模型計(jì)算結(jié)果,若PCCP混凝土管芯出現(xiàn)強(qiáng)度問(wèn)題,應(yīng)首先檢查現(xiàn)場(chǎng)砂石骨料的含泥量和級(jí)配是否合理;若出現(xiàn)管壁縱向裂縫問(wèn)題,應(yīng)立即檢查施工記錄,確定脫模溫差是否過(guò)大;若出現(xiàn)管壁外觀質(zhì)量問(wèn)題,應(yīng)重點(diǎn)檢查澆筑施工記錄,檢查振搗時(shí)間是否合理。

3 實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)控制

PCCP生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)出現(xiàn)了管壁縱裂以及管壁外觀問(wèn)題,依據(jù)AHP模型的計(jì)算結(jié)果對(duì)不同問(wèn)題采取相應(yīng)措施。

3.1 管壁縱裂問(wèn)題

PCCP在生產(chǎn)過(guò)程中出現(xiàn)了混凝土管芯外壁縱裂的現(xiàn)象,如圖2所示。由圖2可知,縱向裂縫均始于插口端,向下延伸,呈現(xiàn)“上寬下窄”的形態(tài)特征。統(tǒng)計(jì)生產(chǎn)中的裂管情況見(jiàn)表8。由表8可知:管芯裂縫在2020年11月份的出現(xiàn)頻次最多。

圖2 PCCP混凝土管芯外壁縱裂

表8 裂管統(tǒng)計(jì)情況

據(jù)現(xiàn)場(chǎng)提供的施工記錄,裂縫多在脫模前就已發(fā)生,且裂縫管的蒸汽養(yǎng)護(hù)環(huán)境與正常管芯的一致。由AHP模型的計(jì)算結(jié)果可知,脫模溫差是管芯外壁縱裂的主要影響因素。因此,統(tǒng)計(jì)了生產(chǎn)期間的月平均溫度,如圖3所示。

圖3 PCCP生產(chǎn)期間各月份溫度

由圖3可知,2020年11月份時(shí)最低溫度僅為5 ℃,混凝土管芯蒸養(yǎng)結(jié)束脫模時(shí)的表面溫度與環(huán)境溫差超過(guò)30 ℃。因此,從2020年12月份開始,除在現(xiàn)場(chǎng)采取拌和水加熱、預(yù)熱骨料等措施外,增加了以下措施:①增加管芯養(yǎng)護(hù)前的靜停時(shí)間;②適當(dāng)減少管芯澆筑的數(shù)量,延長(zhǎng)管芯的降溫時(shí)間;③嚴(yán)禁在管芯降溫過(guò)程中去除蒸養(yǎng)罩;④當(dāng)插口端的浮漿過(guò)厚時(shí),采取人工拋石等方式處理。通過(guò)采取以上措施,實(shí)現(xiàn)了冬季施工期平緩過(guò)渡到升溫期的目標(biāo),裂管數(shù)量得到了控制。2021年2月份以后,隨著環(huán)境溫度逐漸回升,縱裂問(wèn)題逐漸得到了解決。

3.2 管壁外觀問(wèn)題

在生產(chǎn)過(guò)程中,某段時(shí)間內(nèi)天然河砂的級(jí)配質(zhì)量出現(xiàn)較大波動(dòng),采用了級(jí)配偏粗的河砂。實(shí)際澆筑時(shí)出現(xiàn)了插口端收口困難的情況,脫模后管壁出現(xiàn)大量氣孔,如圖4所示。

圖4 管壁氣孔

針對(duì)此類問(wèn)題,由實(shí)驗(yàn)室提供的檢測(cè)記錄可知,砂的細(xì)度模數(shù)達(dá)到了3.0～3.2,且4.75 mm以上的顆粒含量較多,而原有配比使用的砂細(xì)度模數(shù)為2.6～2.8，應(yīng)在原有配比不變的情況下,減少漿體量,增多骨料。因此,施工現(xiàn)場(chǎng)采取了增大砂率的調(diào)整方法。但該方法引發(fā)了管芯水紋的外觀質(zhì)量問(wèn)題,如圖5所示。

圖5 管壁水紋

根據(jù)AHP模型的計(jì)算結(jié)果可知,管壁外觀質(zhì)量的首要影響因素是混凝土振動(dòng)時(shí)間。以往管芯模具振動(dòng)器開啟后持續(xù)工作至混凝土澆筑完畢,因管芯采用立式澆筑,上下部混凝土振動(dòng)時(shí)間不同,調(diào)整砂率后增大了混凝土的漿體量,導(dǎo)致出現(xiàn)底部水紋、頂部氣孔的現(xiàn)象。因此,采取了如下措施:①澆筑時(shí)控制下料速度為6～8 min/罐;②振動(dòng)器隨著混凝土高度的變化分上、中、下3層逐層振動(dòng),每層振動(dòng)時(shí)間控制在10～15 min,嚴(yán)禁過(guò)度振動(dòng);③嚴(yán)格控制內(nèi)外壁混凝土的高度差。通過(guò)采取以上措施,保證了現(xiàn)場(chǎng)混凝土管芯的外觀質(zhì)量。

4 結(jié)語(yǔ)

本文借助AHP,從混凝土28 d 強(qiáng)度、管壁外觀質(zhì)量、管壁裂縫3個(gè)準(zhǔn)則層出發(fā),選取了砂率、砂石骨料含泥量、碎石級(jí)配、振動(dòng)時(shí)間、脫模溫差5個(gè)影響因素,建立了PCCP混凝土管芯質(zhì)量控制多準(zhǔn)則決策模型,計(jì)算了各影響因素的權(quán)重,并結(jié)合某輸水工程,分析了PCCP混凝土管芯生產(chǎn)過(guò)程中出現(xiàn)的管壁裂縫及管壁外觀問(wèn)題的原因,基于決策模型的計(jì)算結(jié)果提出了相應(yīng)的解決措施,得出以下結(jié)論:

1)針對(duì)判斷矩陣構(gòu)建時(shí)存在的不唯一的情況，提出了相應(yīng)的篩選原則,減少了AHP使用的不確定性。經(jīng)對(duì)比,AHP計(jì)算結(jié)果滿足一致性檢驗(yàn)要求,各評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重排序合理,符合工程實(shí)際。

2)PCCP混凝土管芯質(zhì)量主要受混凝土28 d強(qiáng)度、管壁外觀質(zhì)量和管壁裂縫的影響;混凝土28 d強(qiáng)度為管芯質(zhì)量的主要控制指標(biāo),管壁裂縫為次要控制指標(biāo),管壁外觀質(zhì)量的影響最小。

3)AHP是一種可避免單憑經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行處理的多準(zhǔn)則決策方法,可用于混凝土管芯的質(zhì)量控制和其他相關(guān)領(lǐng)域。