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摘要：预应力钢筒混凝土管生产有多道工序，质量控制点非常多，稍有不慎就会影响產品的质量，本文论述了预应力钢筒混凝土管生产制造过程中常见的质量问题，分析产生的原因，预防及处理措施，最终保证了产品质量。
关键词：预应力钢筒混凝土管 质量问题 预防 处理措施
中图分类号：TU37 文献标识码：A 文章编号：
预应力钢筒混凝土管（PCCP）是指在带有钢筒的高强度混凝土管芯上缠绕环向预应力钢丝，再在其上喷制致密的水泥砂浆保护层制成的输水管。该管道材料集合了薄钢板、中厚钢板、异型板、高强预应力钢丝、高强混凝土和橡胶密封圈的原辅材料制造而成，是一种将高强预应力钢丝的抗拉、混凝土的抗压和钢板的抗渗有机结合在一起的具备高强度、高抗渗和高密封性的复合型管材。
PCCP管是非金属压力管道，能够满足长距离输水干线、城市供水工程、电力循环水管工程、压力倒虹吸、大型排水排污管道工程的要求，尤其适合铺设高工压、大口径、长距离的输水管道工程。
其工艺流程主要包括承插口制作、螺旋制筒、钢筒水压实验、管芯浇筑成型、蒸汽养护、缠预应力钢丝、保护层喷浆、修补、标记、检验等多道工序，质量控制点非常多，稍有不慎就会影响产品的质量。以下对生产中常见的质量问题及预防、处理措施进行探讨。
1 PCCP承插口尺寸超差问题
PCCP的承插口尺寸无疑是PCCP产品质量方面的最重要的技术指标，PCCP成品的承插口精度越高，安装越是方便，接头胶圈密封性越好，为防止尺寸超差，承插口的尺寸精度控制有以下措施。
1.1 承口圈在涨圆过程中，首先是测量外径来推算工作内径，此时承口板厚度测量尤为重要，承口板板厚的测量必须测量5点计算平均值，避免由于承口板两端板厚尺寸变化而影响承口环内径的精度；
1.2承插口在与钢筒焊接过程中，产生焊接变形，直径会缩小，所以在承插口下料时预留焊接收缩余量。
1.3必须充分考虑到由于缠绕预应力钢丝而使管芯混凝土产生应力应变，这样的应变会对管子的承插口尺寸产生较大的影响，特别是对于承口内径，工作压力越高，缠丝面积越大，承口内径缩小的量也越大，有些高工压的管子承口内径单层缠丝的回缩值可达2mm，这样的量值必须在制造承口圈时就预先放大，缠丝回缩后使承口内径刚好在范围之内。承口的缠丝回缩值与管芯砼的强度也有关系，强度越高回缩值越小，缠丝回缩值必须事先计算，计算方法可以按材料力学的应力应变计算公式进行。除承口会变形外，插口外径也会因缠丝而变化。与承口内径不同的是插口外径会因缠丝而变大，变化的量较小，没有承口那么有规律，也不是所有的管子插口都会因缠丝而变大，这种变化一般发生在管子缠丝面积较大、离管子插口端面160-200mm范围内产生的较大的环向裂缝，这时插口外径就有变大的趋势，其量一般不超过0.5mm。
经过上述措施，可以有效保证成品管的承插口尺寸精度，满足安装中精度要求。
2裂缝问题
2.1ＰＣＣＰ裂缝主要形式
①芯混凝土内壁或外壁出现的环向裂缝或螺旋状裂缝；
②管芯内壁距管子插口端３００ｍｍ范围内出现的环向裂缝，裂缝长度通常为管子内壁周长的２／３至整圈；
③管芯混凝土内壁或外壁出现的纵向裂缝；
④外保护层砂浆出现的微裂缝。
2.2出现裂缝的种类与成因分析
根据裂缝出现的时间划分，可分为缠绕环向预应力钢丝前出现在混凝土管芯上的裂缝、缠绕环向预应力钢丝后出现在管芯混凝土上的裂缝和场内堆放、储存期间管芯混凝土和水泥砂浆保护层上出现的裂缝。虽然它们的成因各不相同，但都可以看作是当管芯混凝土或保护层水泥砂浆出现的变形受到限制（约束）而在混凝土（砂浆）内部产生应力。该应力值与混凝土（砂浆）内部结构的刚度大小有关，当应力值超过一定数值后才出现裂缝。一旦出现裂缝，变形则得到满足或部分满足，同时混凝土内部结构的刚度逐步下降，应力也相应发生松弛。因此，裂缝的出现与扩展不是同一时间内完成的，而是一个传递、多次产生与扩展的过程。
2.3防止管材开裂的对策与措施
(1)环缝预防措施
a.增加插口端刚度及强度。
在钢筒焊接、打压完成后，插口段钢筒的内、外壁分别周圈焊接0.3m宽钢筋网片，其钢筋规格为φ3-30×30mm，而且应焊接牢固，防止吊运、装入管模磕碰造成开裂，使钢筒与插口环的连接加强，增加其刚度，从而提高该区段混凝土的极限拉伸值，减免插口 端内壁的环缝出现。此措施实施后，最终防环裂效果非常好。
b.为了避免管插口端部内壁的环缝，在0.4m高度范围内，混凝土搅拌时加入质量分数1.0-2.00%（容量分数0.25-0.5%）的耐碱性玻璃纤维，因为耐碱玻璃纤维可增强轻质混凝土的抗折强度和延展性，抑制轻质混凝土的应力收缩和温度抵抗，从而可以非常有效的缓解插口端内壁的环缝出现。
(2)合理选择附着式风动振动器的频率与振幅，优化内外管模附着式风动振动器的数量及布置方式，以提高管芯混凝土的振动质量。
(3)优化管芯混凝土的配合比设计，合理地掺加粉煤灰，降低单位混凝土中水泥的水化峰值，可选用聚羧酸系高效减水剂，提高混凝土的早期强度值，以设计缠丝强度定为管芯混凝土的脱模强度，尽量缩短管芯的中间堆放时间，力争在拆模后4-6h内进入缠丝工序。
(4)合理选择蒸汽养护制度。在按照本厂管芯混凝土的实际单位水泥用量计算水泥水化峰值的基础上，确定恒温阶段热介质的最高温度，确保管芯混凝土恒温蒸养时始终处于绝热升温状态。恒温时间应保持在6h以上，以确保70％～80％水泥的水化热能在恒温阶段中得到释放。同时应根据拆模时壁面与周围介质温差计算壁面混凝土的拉应力来确定合理的降温温差与时间，以避免管芯外表面的开裂。总蒸养时间应控制在 l0-12h。
(5)加强对管芯吊具等辅助工装的检查、保养与维修。 (6)及时并充分地对堆放、储存管材的内壁与保护层进行洒水养护。
经过采用上述的科学合理的措施，管芯混凝土及砂浆保护层的裂缝得到有效控制，效果非常明显。
3管芯及保护层缺陷及处理措施
3.1管芯及保护层缺陷
管芯及保护层缺陷包括管芯蜂窝、麻面、内壁水印、保护层空鼓、保护层掉块、保护层冻伤、保护层碰伤等缺陷。
3.2 缺陷处理方案确定
首先探明缺陷准确尺寸和缺陷产生的具体情况，在规范允许范围内的缺陷，确定处理方案，重点控制材料配合比、砂浆和混凝土强度、 养护环境、时间以及缺陷处理操作工艺。要求修补材料质量指标不低于母材质量指标，材料配合比按设计配合比执行并经试验合格。严格按规范操作，并填写规定的各种现场记录表格，保证其具有可追溯性。
3.3管芯及保护层缺陷处理措施
（1）凿开缺陷部位，清除有缺陷的混凝土或砂浆，清除的程度、宽度和深度要便于填入修补混合物。表面的宽度应小于底部的宽度，侧面倾斜约10°，不得大于30°。
（2）填入修补混合物前，清除影响与混凝土或砂浆粘结的松散异物，并且用清水湿润凿开的凹坑表面。
（3）填入修补混合物，修补的厚度不得小于原受损面的厚度。涂敷方法可用抹刀涂抹、干填、托摸或喷射法。修补表面应打光、抹平。
（4）经修补的管芯必须依照规范充分养护，养护后经检查合格，方可出厂使用。
通过上述处理措施，PCCP及配件的缺陷基本得到良好控制和消除，满足了规范要求，保证了管道成品及半成品的质量。
4 结束语
通过对上述常见问题的分析，并采取预防、处理措施，最终保证了预应力钢筒混凝土管的制造质量，满足了设计及规范要求，同时也同类产品制作提供了可以借鉴的经验。
关键词：预应力钢筒混凝土管 质量问题 预防 处理措施
中图分类号：TU37 文献标识码：A 文章编号：
预应力钢筒混凝土管（PCCP）是指在带有钢筒的高强度混凝土管芯上缠绕环向预应力钢丝，再在其上喷制致密的水泥砂浆保护层制成的输水管。该管道材料集合了薄钢板、中厚钢板、异型板、高强预应力钢丝、高强混凝土和橡胶密封圈的原辅材料制造而成，是一种将高强预应力钢丝的抗拉、混凝土的抗压和钢板的抗渗有机结合在一起的具备高强度、高抗渗和高密封性的复合型管材。
PCCP管是非金属压力管道，能够满足长距离输水干线、城市供水工程、电力循环水管工程、压力倒虹吸、大型排水排污管道工程的要求，尤其适合铺设高工压、大口径、长距离的输水管道工程。
其工艺流程主要包括承插口制作、螺旋制筒、钢筒水压实验、管芯浇筑成型、蒸汽养护、缠预应力钢丝、保护层喷浆、修补、标记、检验等多道工序，质量控制点非常多，稍有不慎就会影响产品的质量。以下对生产中常见的质量问题及预防、处理措施进行探讨。
1 PCCP承插口尺寸超差问题
PCCP的承插口尺寸无疑是PCCP产品质量方面的最重要的技术指标，PCCP成品的承插口精度越高，安装越是方便，接头胶圈密封性越好，为防止尺寸超差，承插口的尺寸精度控制有以下措施。
1.1 承口圈在涨圆过程中，首先是测量外径来推算工作内径，此时承口板厚度测量尤为重要，承口板板厚的测量必须测量5点计算平均值，避免由于承口板两端板厚尺寸变化而影响承口环内径的精度；
1.2承插口在与钢筒焊接过程中，产生焊接变形，直径会缩小，所以在承插口下料时预留焊接收缩余量。
1.3必须充分考虑到由于缠绕预应力钢丝而使管芯混凝土产生应力应变，这样的应变会对管子的承插口尺寸产生较大的影响，特别是对于承口内径，工作压力越高，缠丝面积越大，承口内径缩小的量也越大，有些高工压的管子承口内径单层缠丝的回缩值可达2mm，这样的量值必须在制造承口圈时就预先放大，缠丝回缩后使承口内径刚好在范围之内。承口的缠丝回缩值与管芯砼的强度也有关系，强度越高回缩值越小，缠丝回缩值必须事先计算，计算方法可以按材料力学的应力应变计算公式进行。除承口会变形外，插口外径也会因缠丝而变化。与承口内径不同的是插口外径会因缠丝而变大，变化的量较小，没有承口那么有规律，也不是所有的管子插口都会因缠丝而变大，这种变化一般发生在管子缠丝面积较大、离管子插口端面160-200mm范围内产生的较大的环向裂缝，这时插口外径就有变大的趋势，其量一般不超过0.5mm。
经过上述措施，可以有效保证成品管的承插口尺寸精度，满足安装中精度要求。
2裂缝问题
2.1ＰＣＣＰ裂缝主要形式
①芯混凝土内壁或外壁出现的环向裂缝或螺旋状裂缝；
②管芯内壁距管子插口端３００ｍｍ范围内出现的环向裂缝，裂缝长度通常为管子内壁周长的２／３至整圈；
③管芯混凝土内壁或外壁出现的纵向裂缝；
④外保护层砂浆出现的微裂缝。
2.2出现裂缝的种类与成因分析
根据裂缝出现的时间划分，可分为缠绕环向预应力钢丝前出现在混凝土管芯上的裂缝、缠绕环向预应力钢丝后出现在管芯混凝土上的裂缝和场内堆放、储存期间管芯混凝土和水泥砂浆保护层上出现的裂缝。虽然它们的成因各不相同，但都可以看作是当管芯混凝土或保护层水泥砂浆出现的变形受到限制（约束）而在混凝土（砂浆）内部产生应力。该应力值与混凝土（砂浆）内部结构的刚度大小有关，当应力值超过一定数值后才出现裂缝。一旦出现裂缝，变形则得到满足或部分满足，同时混凝土内部结构的刚度逐步下降，应力也相应发生松弛。因此，裂缝的出现与扩展不是同一时间内完成的，而是一个传递、多次产生与扩展的过程。
2.3防止管材开裂的对策与措施
(1)环缝预防措施
a.增加插口端刚度及强度。
在钢筒焊接、打压完成后，插口段钢筒的内、外壁分别周圈焊接0.3m宽钢筋网片，其钢筋规格为φ3-30×30mm，而且应焊接牢固，防止吊运、装入管模磕碰造成开裂，使钢筒与插口环的连接加强，增加其刚度，从而提高该区段混凝土的极限拉伸值，减免插口 端内壁的环缝出现。此措施实施后，最终防环裂效果非常好。
b.为了避免管插口端部内壁的环缝，在0.4m高度范围内，混凝土搅拌时加入质量分数1.0-2.00%（容量分数0.25-0.5%）的耐碱性玻璃纤维，因为耐碱玻璃纤维可增强轻质混凝土的抗折强度和延展性，抑制轻质混凝土的应力收缩和温度抵抗，从而可以非常有效的缓解插口端内壁的环缝出现。
(2)合理选择附着式风动振动器的频率与振幅，优化内外管模附着式风动振动器的数量及布置方式，以提高管芯混凝土的振动质量。
(3)优化管芯混凝土的配合比设计，合理地掺加粉煤灰，降低单位混凝土中水泥的水化峰值，可选用聚羧酸系高效减水剂，提高混凝土的早期强度值，以设计缠丝强度定为管芯混凝土的脱模强度，尽量缩短管芯的中间堆放时间，力争在拆模后4-6h内进入缠丝工序。
(4)合理选择蒸汽养护制度。在按照本厂管芯混凝土的实际单位水泥用量计算水泥水化峰值的基础上，确定恒温阶段热介质的最高温度，确保管芯混凝土恒温蒸养时始终处于绝热升温状态。恒温时间应保持在6h以上，以确保70％～80％水泥的水化热能在恒温阶段中得到释放。同时应根据拆模时壁面与周围介质温差计算壁面混凝土的拉应力来确定合理的降温温差与时间，以避免管芯外表面的开裂。总蒸养时间应控制在 l0-12h。
(5)加强对管芯吊具等辅助工装的检查、保养与维修。 (6)及时并充分地对堆放、储存管材的内壁与保护层进行洒水养护。
经过采用上述的科学合理的措施，管芯混凝土及砂浆保护层的裂缝得到有效控制，效果非常明显。
3管芯及保护层缺陷及处理措施
3.1管芯及保护层缺陷
管芯及保护层缺陷包括管芯蜂窝、麻面、内壁水印、保护层空鼓、保护层掉块、保护层冻伤、保护层碰伤等缺陷。
3.2 缺陷处理方案确定
首先探明缺陷准确尺寸和缺陷产生的具体情况，在规范允许范围内的缺陷，确定处理方案，重点控制材料配合比、砂浆和混凝土强度、 养护环境、时间以及缺陷处理操作工艺。要求修补材料质量指标不低于母材质量指标，材料配合比按设计配合比执行并经试验合格。严格按规范操作，并填写规定的各种现场记录表格，保证其具有可追溯性。
3.3管芯及保护层缺陷处理措施
（1）凿开缺陷部位，清除有缺陷的混凝土或砂浆，清除的程度、宽度和深度要便于填入修补混合物。表面的宽度应小于底部的宽度，侧面倾斜约10°，不得大于30°。
（2）填入修补混合物前，清除影响与混凝土或砂浆粘结的松散异物，并且用清水湿润凿开的凹坑表面。
（3）填入修补混合物，修补的厚度不得小于原受损面的厚度。涂敷方法可用抹刀涂抹、干填、托摸或喷射法。修补表面应打光、抹平。
（4）经修补的管芯必须依照规范充分养护，养护后经检查合格，方可出厂使用。
通过上述处理措施，PCCP及配件的缺陷基本得到良好控制和消除，满足了规范要求，保证了管道成品及半成品的质量。
4 结束语
通过对上述常见问题的分析，并采取预防、处理措施，最终保证了预应力钢筒混凝土管的制造质量，满足了设计及规范要求，同时也同类产品制作提供了可以借鉴的经验。