淺析預應力鋼筒混凝土管質量控制及常見問題

安 波

寧夏青龍管業股份有限公司，寧夏吳忠 751600

1 預應力鋼筒混凝土管的優勢

預應力鋼筒混凝土管經常被稱作PCCP管道，這種管道屬于復合型管材，最早誕生于1942年，是由古老的鋼管與混凝土組合而成。隨著科技的發展，PCCP管道得到了進一步優化，并將鋼管與混凝土管的優勢相結合，有效提高了管道的抗滲性能、承壓能力和耐腐蝕能力以及耐久性，同時，進一步加強了管道的整體結構與穩定性。此外，當代預應力鋼筒混凝土管主要是由帶有鋼筒的高強度混凝土管芯、預應力高強鋼絲和砂漿保護層組合而成。其中，高強度混凝土管芯是PCCP管道的主體結構，其內部極為光滑，有助于促進水的流動，而且，高強度混凝土管芯內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，而且可以加強管道的抗拉強度、環向強度，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。混凝土管芯內部設有鋼筒這種良好材料的內襯，外部纏繞著性能良好的預應力鋼絲，這樣能夠確保管芯預應力的均勻性，進而加強整個管道的抗內壓及抗外荷載的能力。砂漿保護層通常設置在預應力的鋼絲之外，致密性能極佳，能夠保護管芯和所有預應力鋼絲，避免它們受到外界腐蝕和物理性損害。另一方面，PCCP管道安裝較為簡便，加之各接頭的密封性極為良好，具備清潔無污染的優勢，使用壽命較長，無須短期替換。

2 預應力鋼筒混凝土管質量控制問題

雖然預應力鋼筒混凝土管安裝工藝較為簡便，生產工序卻非常復雜，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、澆筑管芯成型、實施蒸汽養護、纏繞預應力鋼絲、制作砂漿保護層、修補缺陷部位、做重要標識、全面做好檢驗工作等。如果某一工序處理不當，就會影響PCCP管道的整體質量，因此，必須全面優化生產工序，處理好各項質量控制因素。從宏觀層次來分析，預應力鋼筒混凝土管生產作業通常存在以下3種問題：

2.1 PCCP管道裂縫問題

這一問題主要表現在四個方面：

（1） 混凝土管芯的內壁與外壁時常會出現螺旋型環向裂縫或者縱向裂縫；

（2） 在管芯內部距離插口端300mm的部位很容易出現環形裂縫，裂縫長度往往會向管道內部周長的2/3及整圈進行延伸；

（3） 混凝土管芯外壁容易出現縱向裂縫；

（4） 砂漿保護層外部時常會產生微小的環向或者龜裂縫。

2.2 PCCP管道承插口處理問題

在整個PCCP管道加工作業中，承插口質量問題極為重要。在承插口處理過程中，首先要控制好承插口的尺寸，確保其精度。然而，在實際加工過程中，部分操作人員并沒有控制好承插口的尺寸，嚴重影響后續性安裝工作，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管道加工作業對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，實際圓度并不符合標準要求。另外，良好的PCCP管道承插口處理工藝對材料的均質性、延伸率和強度要求極高，如果材料不能滿足這些要求，必然會影響承插口的處理效果。

2.3 管芯生產問題

在管芯生產成型過程中，時常會產生大量的氣泡，有不少水泥漿凝結在管模的表面，導致管模表面粘有水泥漿而粗糙。在拆除管模時，混凝土管芯表面很容易受到黏結性破損，從而出現粘皮、氣孔、麻面等外觀缺陷。另外，管芯和保護層時常會出現水紋線、砂線、空鼓、掉塊、碰傷和凍傷等質量問題。

3 解決措施

3.1 預防裂縫的措施

對于PCCP管道裂縫問題，應全面加強預防措施。首先，要著重優化鋼筒焊接工藝，完成水壓檢驗作業之后，要在插口端的鋼筒內壁與外壁處分別焊接0.5m寬的優質鋼筋網片，確保鋼筋的規格符合φ4～50×100mm的標準要求，這樣能夠有效預防管道在吊運、堆放和安裝過程中因受力而開裂，使鋼筒和插口環之間的連接更為牢固，從而有效增強管道的延伸值，避免管道內壁出現裂縫。其次，技術人員為防止管芯內壁插口端出現環形內縫，在剩余0.4m高度范圍內的混凝土中添加優質玄武巖纖維 （型號：1200MPa以上，12mm長，親水性，直徑13μm。正常摻量1.5kg/m3，根據天氣情況可進行調整），并進行均勻性攪拌，這樣有助于加強混凝土壁的延展性能和抗折能力，降低其收縮應力。另外，還可以加入聚乙烯醇纖維和聚丙烯醇纖維，但對混凝土的強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構的振動器頻率與振幅，改善內外管模附著方式，以此優化混凝土的振動效果。與此同時，要科學合理設計管芯混凝土的配合比參數，加入適量的粉煤灰或者礦粉，以降低水泥水化熱，增強混凝土的強度，減少裂縫。另一方面，要做好蒸汽養護工作，根據實際情況，控制好養護過程中的溫度，確保PCCP管道處于最佳恒溫養護狀態，有效釋放水化熱能。除此之外，要適當做好灑水養護工作，減少或避免管道裂縫。

3.2 優化承插口制作工藝

對于承插口的尺寸問題，工作人員首先要準確測量承口圈的外徑與厚度，并準確計算其內徑，這樣有助于避免出現尺寸誤差。然后，要注意優化承插口與鋼筒的焊接工藝，避免焊接嚴重變形，為承插口預留一定的收縮余量。與此同時，要把握好部分接口圈的敲打力度，避免承插口變形。其次，要做一個弧度靠板，在承插口圈尺寸測量完成后，在承、插口工作面進行局部橢圓度測量，保證局部橢圓度在標準范圍內。另外，要對各規格管材分別找至少10根管，在各工序 （尤其纏絲工序） 完成后對承插口尺寸進行跟蹤測量，然后返回承插口生產區，確定承插口的制作尺寸，來保證最終成品管尺寸的精度。

3.3 改善管道修補方法

在管道修補過程中，操作人員應重視科學處理管芯和保護層的缺陷部位，先鑿開有問題的混凝土或者砂漿保護層，然后進行全面清除，注意確保清除深度與寬度能便于填充修復材料。其次，要清除所有松散異物，用清水濕潤粘結在一起的病害結構，接著填補修復材料。同時，要注意修補厚度不得低于原來的厚度，確保修補部位的密實度和表面的光滑度。再次，對于裂縫修補，可采用水泥砂漿、丙乳砂漿、環氧砂漿、改性硅酮密封膠等材料進行修補。

4 如何提升預應力鋼筒混凝土管質量

對于內襯式預應力鋼筒混凝土管生產過程中出現的內壁塌落問題來看，離心工藝不合理、內壁清理不到位等都會導致這一問題出現，因此，為了針對內壁塌落問題進行預防和改善，除了保障離心工藝制度的合理性之外，操作人員應能在原有基礎之上將鋼筒內壁清理工作重視起來，清除鋼筒內外油漬及其他影響物，進而達到提升預應力鋼筒混凝土管粘接強度、避免內部塌落的目的。

對于預應力鋼筒混凝土管生產過程中存在的空鼓和分離現象來說，這一類問題同樣會對其整體質量產生嚴重影響，進而導致預應力鋼筒混凝土管無法發揮出預期效果。對于內襯式管道，在針對這一問題進行處理時，操作人員首先應針對這一質量缺陷是否與橡膠墊的性能有關進行分析，在排除這一影響因素的基礎之上，現場工作人員應針對水泥的質量進行檢查，分析是否因為使用了不合格的水泥而導致混凝土的初始結構強度降低。

對于鋼筒失圓、凹陷、變形等問題來說，這些質量缺陷的出現通常都是由于現場操作人員不能按照工藝操作規程操作而導致的。例如，若在鋼筒搬運過程中出現碰撞或將其放置于凹凸不平的地面上，那么鋼筒就很有可能出現變形問題。若這些問題出現在鋼筒組裝之前，那么則應校準處理之后再入模組裝，而且要加強鋼筒組裝后的質量檢驗。若變形鋼筒已經組裝，則應拆除，待校準檢驗合格后再進行組裝，避免因為鋼筒變形、凹陷等導致管道出現質量問題。

對于因為臥式噴漿而導致的保護層脫落現象來說，相關技術人員首先應針對導致這種狀況出現的原因進行分析，砂漿配比不合理、射程過遠、管材自身不適用臥式噴漿等都有可能導致這樣的狀況出現。結合這些內容，當保護層脫落面積較小時，相關工作人員應及時采用高強度的水泥砂漿進行修補，并在預應力鋼絲表面涂刷環氧樹脂薄膜來保障修補效果。如若脫落面積較大，應整體鏟除，重新噴制砂漿保護層。

5 結語

綜上所述，在對預應力鋼筒混凝土管常見的質量問題進行簡單論述的基礎之上，本文主要從裂縫的預防、承插口尺寸控制、管道修補工作的開展以及針對具體質量缺陷的處理辦法等幾點內容論述了解決這些問題的方法。在后續發展過程中，預應力鋼筒混凝土管生產企業在實際工作展開過程中必須將現有質量問題切實的重視起來，并針對這些問題研究對應的解決辦法，確保這一管材能在實際應用過程中發揮出預期作用。