預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管裂縫控制機理分析

1、 預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管裂縫控制機理分析 為了能夠有效的提高鋼筒混凝土管的平安性能，本文通過對PCCP裂縫產(chǎn)生的機理、分類以及國內(nèi)外的裂縫掌握規(guī)范進(jìn)行分析，從設(shè)計、原材料、生產(chǎn)工藝、吊裝運輸、后期養(yǎng)護等進(jìn)行裂縫掌握機理分析。 預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土PCCP在我國的工程應(yīng)用領(lǐng)域占據(jù)著很重要的作用。由于受到整體的技術(shù)水平以及惡劣環(huán)境的影響，尤其是在運輸環(huán)節(jié)與生產(chǎn)過程中，不良的養(yǎng)護手段以及生產(chǎn)工藝設(shè)計，會造成PCCP很簡單消失一些平安性問題，其中管道內(nèi)襯混凝土很簡單產(chǎn)生裂縫問題，對PCCP平安性能產(chǎn)生很大影響。裂縫問題即使通過對管芯制作流程優(yōu)化、混凝土選料與配比最優(yōu)，養(yǎng)護等措施處理，但是該問題也會消失。在PC

2、CP管道的正常工作中，由于受到內(nèi)外載荷的作用，很簡單受到內(nèi)外擠壓力產(chǎn)生裂縫，當(dāng)該問題消失后，會造成鋼絲與鋼筒發(fā)生腐蝕，整個鋼筒的結(jié)構(gòu)承載性能下降，鋼筒的整體壽命下降，很簡單發(fā)生爆管平安問題。因此對預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管裂縫掌握機理進(jìn)行分析具有重要的工程意義。 PPCP裂縫產(chǎn)生的緣由與掌握標(biāo)準(zhǔn) 1.1.裂縫成因分析 對于PCCP來講，有兩種型式，分別為PCCPE和PCCPL兩種，由于其生產(chǎn)與制作的工藝的不同，造成其裂縫的形式也不同。由于PCCPE具有更廣泛的應(yīng)用范圍，裂縫消失更為明顯，且后果更加嚴(yán)峻，為此本文將對PCCPE裂縫的成因進(jìn)行分析。 對于該型號鋼筒內(nèi)壁裂縫可以分為沿管道縱軸線呈15度內(nèi)的縱

3、向裂縫與靠近插口處的環(huán)向裂縫。其中第一種裂縫主要的成因在于受到外力的作用下或者養(yǎng)護方法不合理造成管芯混凝土性能下降形成裂縫；其次種裂縫成因在于受到管道纏絲后具有肯定的拉應(yīng)力，混凝土位于插口處厚度不足以及吊運環(huán)節(jié)、養(yǎng)護不合理等緣由造成。 1.2.裂縫分類 1.2.1.干燥收縮裂縫。此裂縫主要是由水泥石的脫水收縮造成的，管道在脫模后，水泥石的內(nèi)部毛細(xì)孔表面張力增大，以及在凝膠孔隙里的吸附水被蒸發(fā)引起收縮現(xiàn)象。干縮裂縫可以導(dǎo)致貫穿性裂縫和表面性裂縫的發(fā)生。 1.2.2.應(yīng)力裂縫。此裂縫的產(chǎn)生與鋼筒卷制方式有關(guān)，因鋼筒合縫約束混凝土的收縮，使采納螺旋焊鋼筒的管芯產(chǎn)生螺旋式裂縫，采納拼接制鋼筒的管芯形成

4、縱向裂縫。 1.2.3.插口裂縫。此裂縫一般產(chǎn)生于鋼圈和鋼筒搭接處，一般為橫向環(huán)狀裂縫。在現(xiàn)場打壓試驗中，插口裂縫會使管道發(fā)生串皮，不利于管道的正常使用。 1.3.裂縫的國內(nèi)外掌握標(biāo)準(zhǔn) 目前國內(nèi)設(shè)計、制造及安裝PCCP主要參考ANSI/AWWA C301和ANSI/AWWAC304、AWWA M9，以及國內(nèi)GB/T 19685及CECS 140等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。 管道在通水后，管芯內(nèi)表面裂縫發(fā)生自愈合，這屬于混凝土的一種特性。因此，管道內(nèi)表面的環(huán)向裂縫只要符合下述條件均能自愈合：有充分的水分;引起環(huán)向開裂的作用力消逝;在無滲漏時，裂縫寬度不大于1.5mm;有滲泄時，裂縫寬度不大于0.5mm。PCCP

5、E不存在滲泄，因此裂縫寬度不大于1.5mm時，同時存在上述兩個條件，此裂縫就可以自愈合。實際工程表明，裂縫一般在通水后1-2個月內(nèi)愈合，正常運行中管道的使用性能與完好管道相同。 PCCPE 內(nèi)表面裂縫掌握措施 管道裂縫成因較簡單，相關(guān)的質(zhì)量掌握存在爭議，要對裂縫實施有效的掌握措施需要從設(shè)計、原材料掌握、制造工藝、后期養(yǎng)護及裝載運輸?shù)雀鱾€方面進(jìn)行。 2.1.從設(shè)計上進(jìn)行設(shè)計掌握 國內(nèi)生產(chǎn)設(shè)計的PCCP大多采納ANSI/AWWA C301和ANSI/AWWA C304及AWWA M9等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。因此在設(shè)計時，嚴(yán)格遵照相關(guān)規(guī)范的規(guī)定，掌握管道開裂。ANSI/AWWAC304中有13條掌握準(zhǔn)則，都必需

6、符合準(zhǔn)則要求。假如設(shè)計采納國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)CECS 140:2021，需要對在正常使用狀態(tài)下的標(biāo)準(zhǔn)組合和準(zhǔn)永久組合進(jìn)行掌握開裂計算，必需滿意裂縫掌握要求。 2.2.從原材料上進(jìn)行掌握 合格的原材料是生產(chǎn)PCCP的基礎(chǔ)，同時混凝土技術(shù)又是PCCP生產(chǎn)的關(guān)鍵技術(shù)之，混凝土的質(zhì)量直接影響到管道的質(zhì)量。因此，PCCP生產(chǎn)前，必需對原材料的質(zhì)量嚴(yán)格掌握，對水泥、砂石骨料、高強鋼絲和鋼板、密封膠圈等原材料的進(jìn)行嚴(yán)格的檢查。 2.3.從生產(chǎn)工藝過程上進(jìn)行掌握 PCCP生產(chǎn)工藝過程包括管芯成型、混凝土拌制、鋼筒制作、預(yù)應(yīng)力鋼絲纏絲及砂漿愛護層輥射等。對各個生產(chǎn)工藝的過程進(jìn)行嚴(yán)格的掌握，比如承插口鋼板圈的脹圓尺寸；承插

7、口鋼圈和鋼筒焊接時的端面傾斜度等。此外，在管道插口端內(nèi)壁混凝土成型過程中，放置適量的縱向加強鋼筋是為了加強管芯內(nèi)壁混凝土抗拉區(qū)域的配筋面積，鋼筋長度為500-600mm，間距為50-100mm。 2.4.從后期養(yǎng)護上進(jìn)行掌握 加強混凝土的澆水養(yǎng)護，比如增加澆水的次數(shù)，延長澆水的時間。對酷熱或干燥等不利環(huán)境，應(yīng)釆取綜合愛護措施，比如砂漿愛護層最小的含水量為干料總重的7.5%;在管道的外圍加養(yǎng)護罩以阻擋砂漿愛護層中的水分蒸發(fā)，養(yǎng)護罩應(yīng)為淺色;在管外壁涂刷白色涂料或其他材料以削減陽光輻射。上述措施可以單獨或者組合應(yīng)用，依據(jù)各工程的實際狀況而定。 2.5.從吊裝運輸上進(jìn)行掌握 管芯脫模時，避開吊運造成的沖擊破壞和碰撞，否則表面會消失裂縫。搬運過程中，必需使用尼龍帶、寬帆布吊索、寬加墊叉斗以及經(jīng)過特別設(shè)計的滑動墊木裝車設(shè)備。長途運輸時，管道的承插口端要妥當(dāng)包扎，以防滾動破壞。 對于PCCPE來講，其在生產(chǎn)與運行管理的環(huán)節(jié)，消失裂縫問題是不行避開的，一般來講肯定范圍內(nèi)的環(huán)形裂縫對鋼筒管的性能以及平安性的