無錫華毅管道有限公司創(chuàng)建于1994年，是由中、港共同投資的合資企業(yè)，公司地址原位于無錫市青祁路103號，2004年6月遷入新廠址無錫市東亭開發(fā)區(qū)春暉中路18號。公司主要生產設備從美國Ameron 公司引進，配套了部分國產設備，生產線于1994年建成投產，至今已有十多年，十多年來共生產了各種中大口徑PCCP500多公里。產品銷售區(qū)域有江蘇、浙江、上海、江西、安徽、山東、廣東、山西、北京、湖南、福建、黑龍江、吉林、遼寧等省市。最大口徑為Φ3600，這10多年來我們主要在引進設備的消化吸收方面、國外先進的PCCP標準如美國的AWWAC301、C304的學習、理解、使用方面、新型的管道接口型式的開發(fā)方面、產品質量的鞏固提高方面做了一些工作。有過教訓，也有了一些經驗、體會。

 

　　PCCP的裂縫一般都在管內壁，主要是環(huán)向及螺旋向裂縫，這些裂縫是必然產生的。原因是內壁混凝土是素混凝土，混凝土中有大量的凝膠體，凝膠體伴有大量結晶水，當周圍環(huán)境比較干燥時結晶水逸出，混凝土表面由于失水而必然產生收縮應力，進而產生干縮裂縫。有些裂縫產生鋼筒的接縫處（指螺旋向裂縫），這不僅與混凝土的干縮有關系，也與混凝土層的厚度有變化、應力應變不一致有關系。關于PCCP管的裂縫，美國的C301標準是這樣規(guī)定的，“內表面環(huán)向裂縫或螺旋狀裂縫的寬度不大于1.5mm無需修補可以予以認可。而對于裂縫寬度大于1.5mm的環(huán)向裂縫也可以不修補但必須向買方提供令人滿意的關于裂縫在長期泡水過程中自愈合的證據?！蔽覀兊膰覙藴蔊B/T19685比C301稍嚴格一點，“管內表面出現(xiàn)的螺旋狀和環(huán)狀裂縫不得大于0.25mm，距管端300mm以內的環(huán)向裂縫寬度不得大于0.4mm（大于則允許修補）?！北M管裂縫的產生是必然的、標準是允許的、經長期泡水后是會自愈合的，但要把這些東西給業(yè)主、監(jiān)理解釋清楚是非常費勁的，業(yè)主總希望購買沒有裂縫的管子，那么我們就應該努力降低裂縫數量，減小裂縫寬度。根據我們的經驗，有以下幾個途徑可以盡量做到上述目的：①提高管芯混凝土用水泥的強度等級，降低單位體積混凝土的水泥用量，如C40級砼，可以用32.5的水泥配置，但為了降低水泥用量，應優(yōu)先采用42.5的水泥。②應對拌制混凝土時水泥的的溫度和澆筑管芯時混凝土拌合物的溫度加以控制，美國的C301標準規(guī)定，拌制混凝土時水泥的溫度不應超過66°C，澆筑混凝土管芯時混凝土拌合物的溫度不應超過32°C。③減少管子的臥放時間，降低管子的通風條件，經常澆水使內表面保持濕潤，延緩凝膠體結晶水的逸出過程，減小表面干縮裂縫的數量和寬度。④對于立式振動成型時插口端混凝土由于振動的原因，上部的石子下沉，砂漿上浮，在插口端會形成富含砂漿的區(qū)段。這里的水泥含量較高，容易產生較寬的裂縫。應該用配比正確的砼置換掉部分已經形成的砂漿層，也可以用潔凈的石子填充砂漿層，石子的數量和填充的工藝應事先確定，確保每顆石子都被水泥砂包裹，石子的填充不應對砼強度產生不利影響。⑤應對拌制混凝土用水泥的C3A含量提出要求，C3A的水化熱和收縮率是其他礦物水化熱的數倍，因此用C3A含量較大的早強水泥澆筑的混凝土容易因早期的溫度收縮、自收縮和干燥收縮而開裂。

 

 

　　PCCP的承插口尺寸無疑是PCCP產品質量方面的最重要的技術指標，PCCP成品的承插口精度越高，安裝越是方便。承插口的質量控制有以下幾點內容：①承口板板厚的測量必須測量3點以上，避免由于承口板兩端板厚尺寸變化而影響承口環(huán)內徑的精度；②必須充分考慮到由于纏繞預應力鋼絲而使管芯混凝土產生應力應變，這樣的應變會對管子的承插口尺寸產生較大的影響，特別是對于承口內徑，工作壓力越高，纏絲面積越大，承口內徑縮小的量也越大，有些高工壓的管子承口內徑單層纏絲的回縮值可達2mm，這樣的量值必須在制造承口圈時就預先放大，纏絲回縮后使承口內徑剛好在范圍之內。承口的纏絲回縮值與管芯砼的強度也有關系，強度越高回縮值越小，纏絲回縮值必須事先計算，計算方法可以按材料力學的應力應變計算公式進行。除承口會變形外，插口外徑也會因纏絲而變化。與承口內徑不同的是插口外徑會因纏絲而變大，變化的量較小，沒有承口那么有規(guī)律，也不是所有的管子插口都會因纏絲而變大，這種變化一般發(fā)生在管子纏絲面積較大、離管子插口端面160ـــ200mm范圍內產生的較大的環(huán)向裂縫，這時插口外徑就有變大的趨勢，其量一般不超過0.5mm。

 

　　近幾年來一些供水工程由于項目較大，業(yè)主同時選用了兩家或兩家以上的PCCP制造商同時供貨，這樣就發(fā)現(xiàn)幾家的PCCP插口型鋼是采用相同尺寸的型材，接口直徑也相同，但膠圈尺寸差了很多，在此我把我們公司的膠圈的計算方法介紹一下。我們知道PCCP膠圈必須具有足夠的體積充分填滿管子接頭在安裝就位后由插口凹槽和承口工作面形成的槽腔，使膠圈處于三維受壓狀態(tài)，具備較好的密封性能。那么如何確定插口凹槽的斷面面積，固然可以通過理論計算、通過AutoCAD的面積計算功能求得凹槽的斷面面積，但往往軋鋼廠根據圖紙軋出的型鋼與圖紙相比有一定的誤差，我們是采用一定長度的型鋼（40cm長）兩端磨平后用鋼板封住，在凹槽中填充橡皮泥，模擬橡膠圈在插口凹槽中的狀態(tài)，表面修平后取出橡皮泥，用量筒或李氏瓶等類似器具測定橡皮泥的體積，進而求得插口凹槽的斷面面積，再考慮適當的承插口間隙。從而可以求得所需要的橡膠圈的體積。通過確定膠圈的斷面直徑（一般為20mm）可以確定所需膠圈的周長。進貨后應該檢驗膠圈的周長和斷面直徑，同樣采用上述的體積法來測定膠圈斷面的平均直徑，從而求得整個膠圈的體積。這個體積應該填滿前面所涉及的插口膠槽。

 

 

　　PCCP的預應力鋼絲無疑是PCCP管體強度的保證，PCCP能用多少年關鍵是取決于預應力鋼絲的壽命。因此預應力鋼絲的保護是非常重要的。我們一般是采取以下幾個措施來保護鋼絲的：①纏絲及噴漿時在管芯表面噴射一層高濃度的水泥凈漿，使預應力鋼絲被完全包裹在高堿性的環(huán)境中，使鋼絲表面出現(xiàn)鈍化膜，從而保護預應力鋼絲。②采用專用的錨具，使鋼絲應力在第一圈內就從0增至全張力，避免鋼絲密繞現(xiàn)象，確保每一圈鋼絲都得到水泥砂漿的充分保護。③水泥砂漿保護層的制作也是保護預應力鋼絲的一個重要環(huán)節(jié)。水泥砂漿的配比直接關系到砂漿保護層保護鋼絲的效果，富含水泥的砂漿不僅能長久保持鋼絲所在的高堿性環(huán)境，也是砂漿強度滿足標準要求的必要條件。同時，根據C301標準規(guī)定新拌水泥砂漿的含水率必須保證在7%以上。這樣制成的砂漿保護層不僅能滿足C301標準規(guī)定的強度要求，也能滿足其吸水率的要求。④纏絲及制作保護層時砼管芯的表面溫度不應低于2ºC，我們有時在安裝現(xiàn)場能發(fā)現(xiàn)一些兄弟單位制造的管子承插口兩端砂漿保護層和砼管芯之間存在一整圈的裂縫，裂縫寬度在0.2mm左右，這種裂縫的存在會極大影響管子的耐久性。當管芯的表面溫度低于0ºC時噴到管芯表面的水泥凈漿中的水份會結冰，影響了水泥砂漿和砼管芯之向的粘結力。這種情況在我們南方不多見，在北方的制管廠應注意到這個問題。

 

　　PCCP是我們從國外引進的一項技術。至今已差不多有20年，PCCP這個產品我們認為還有很多新的東西值得我們去探索、研究。在此我列舉兩個問題，拋磚引玉，希望能和大家一起交流。

 

　　一是關于PCCP的內水壓抗裂試驗的問題，我們大家都做過不少PCCP的內水壓抗裂試驗，PCCP外壁的縱向裂縫一般都在插口端首先產生，隨著壓力的增大，裂縫慢慢地從插口端向承口端延伸。當完全伸展至承口端時的內水壓力要比插口端剛產生裂縫時的內水壓力高3～4kg/cm²左右，我們認為這是由于插口外露部分（160mm長）沒有纏預應力鋼絲，水壓試驗時插口外露部分的變形要比管身大，這個變形量就要疊加到插口端的管身上，使插口端的保護層應力增大，提前開裂，實際上整個管子就處于這種不等強狀態(tài)。從某種意義上說這個管子或者說是不安全或者說是浪費了材料，這種現(xiàn)象的存在會影響管道的耐久性。那么是否可以采取措施不讓插口端保護層提前開裂。我們做了相關的對比試驗。試驗采取了兩根Φ2200的PCCP，采用Φ7高強絲，螺距23.3mm ,其中的第一根管子全管長鋼絲螺距均為23.3mm，第二根管子插口端400mm 左右纏絲螺距改為20.3mm。做內水壓試驗時兩根管子都在1.8MPa左右在插口端端面砼表面及保護層上首先出現(xiàn)裂縫。但兩根管子隨著壓力的增高.裂縫的擴展速度不一樣，當壓力升至2.0MPa時，插口螺距加密的管子保護層上的裂縫長度約為300 mm，未加密的管子裂縫長度已超過1000mm。試驗盡管沒有達到阻止插口端保護層提前開裂的目的，但至少證明了插口螺距加密可以延緩裂縫的伸展速度。我們應該在這方面繼續(xù)做一些工作，找出插口螺距加密的合適的量，螺距加密到多少比較合適，應該加密多少管身長度等等。關于內水壓抗裂檢驗，按管道的放置形式可以分立式和臥式兩種，需要注意的是立式進行時水壓檢驗壓力必須按頂部插口端的壓力為準，這樣底部承口端的壓力實際上要比頂部多出0.5~0.6kg/cm²；臥式進行時一般來說管道都是放置在水平的混凝土梁上，相當于管重、管內水重及水壓試驗機重的支承角度是0°，這樣必須充分考慮到這些荷載在管壁內產生的拉應力疊加到內水壓力在管壁內產生的拉應力后對水壓試驗結果準確性的影響，特別是當管道僅由兩個點支承時影響更大，這也是水壓檢驗時裂縫的產生通常都是在管壁水平方向先開始的主要原因，可以考慮用弧形支座來減小這種不利影響。

 

　　二是鎧裝式抗拉接頭的使用。2001年我們?yōu)樯轿魇∪f家寨引黃工程設計了DN3000的PCCP鎧裝式抗拉接頭，并且在我們公司做了1:1的模擬試驗，試驗采用2節(jié)DN3000mm的PCCP鎧裝管，管芯壁厚190mm，鋼筒壁厚10mm，模擬實際情況將兩節(jié)管子安裝好，兩端設置鋼制堵盤，堵盤之間不用拉桿固定，靠三個鎧裝環(huán)把兩節(jié)試驗管和兩個堵盤連接起來，最大試驗壓力達到1.06MPa，最大軸向拉力達到825噸。試驗結果表明這樣的鎧裝式抗拉接頭其強度、剛度等性能都能滿足工程使用要求。后來在引黃工程中也使用了400多節(jié)鎧裝管，鋼筒壁原分3mm、2mm、1.5mm三種規(guī)格，這條管線已通水六年多時間，這表明鎧裝接頭在工作壓力下能夠正常工作。但是我們不提倡在工程中大量使用鎧裝管，特別是一些工作壓力較高或者是轉彎角度太大的場合，應該在管線設計方面盡量地減小管線的轉彎角度，減小軸向力。盡量使用止推墩或鎮(zhèn)墩以及土壤的抗力來抵消管線的側向推力，當實在因地形條件限制等情況下無法澆筑止推墩時才考慮使用鎧裝管，并且我們應盡快研究開發(fā)帶縱向預應力的鎧裝管，特別是在要求鋼筒厚度大于3mm的場合，更應予以考慮使用帶縱向預應力的鎧裝管，以避免管身因縱向拉力過大而出現(xiàn)環(huán)裂的可能性。