常见问题
预应力钢筒混凝土管
更新时间 2021-11-25 08:46 阅读
自上世纪 60 年代以来 国内非金属压力管道材 料主要有自应力混凝土输水管 一阶段预应力混凝 土输水管和三阶段预应力混凝土输水管 其中自应 力混凝土输水管适用的管子直径规格通常在 800 mm 以下 一阶段预应力混凝土输水管适用的管子直径 规格通常为 400 2 000 mm 而三阶段预应力混凝土 输水管适用的最大管子直径规格可达 3 000 mm 但 其管子制造难度也相应增大 应该说上述三类输水 管道材料以其经济 实用的明显优势在近五十年的 国民经济建设中发挥了巨大作用 改革开放以来 国民经济的快速发展和城市人口的迅猛增长 城市 工业和居民用水量也迅猛增加 传统的非金属管道 材料难以适应输水工程对大口径 高工压 深覆土 管道材料的要求 寻找性能优良的新型管道材料势。
为此 原国家建材工业局苏州混凝土水泥制品 研究院和北京市政工程研究院最早于上世纪 80 年代 初期就开始列项 开展了预应力钢筒混凝土管(英文 名 Prestress concrete cylinder pipe 国内外 统一简称 PCCP)的研究和开发 事实证明预应力钢筒 混凝土管的研发与推广是国内最近十年发展最快的 预制水泥管道材料之一 本文将就预应力钢筒混凝 土管的管子结构和基本性能 国内预应力钢筒混凝 土管的研发过程 预应力钢筒混凝土管的相关标准 制定及市场推广情况简要介绍如下(以下预应力钢 筒混凝土管均采用简称 PCCP)。
就目前各种工程使用管道材料的情况来看 PCCP 的研发和推广无疑最大程度的满足了国内各种 输水工程的需要 其根本原因是 PCCP 具备了制造大 口径 高工压 深覆土管道的基本条件 PCCP 的管 子结构类似于国内传统的三阶段预应力混凝土输水 管 即首先采用离心方法或立式振动成型方法制造 混凝土管芯 经养护后在管芯的外侧缠绕环向预应 力钢丝以在管壁混凝土内部建立环向预压应力 最 后在缠丝管芯的外表面制作水泥砂浆保护层 与三 阶段预应力混凝土输水管不同的是 PCCP 混凝土管芯 外侧或混凝土管壁内部加衬了由薄钢板制成的带有 钢制承插口接头钢环的焊接薄钢筒 彻底改进了原 63 型的管子接头设计(PCCP 管子结构详见图 1 图 2) 由于 PCCP 采用了带有承插口钢环的柔性接头 没计 不仅使管道接头具备可靠的密封性能 而且 在管道铺设安装过程中还可实现管道接头的自动对 中 不会发生象普通预应力管安装时经常遇到的管 道接头间隙在圆周方向出现不一致的严重问题 因 此可以认为 PCCP 已经基本解决了管道接头部位的渗 漏水问题 另外 由于 PCCP 管壁内嵌置了由薄钢板 制成的薄钢筒 大大地加强了管壁的刚度和强度 使得 PCCP 管壁可以建立起比传统三阶段预应力混凝 土输水管高得多的环向预压应力 因此 经过充分 增强制成的 PCCP 不仅具备了高密封性 还具备了高 强度 高抗渗性的三高技术特征 管子的公称内径 可达 4.0 m 以上 管子的设计工作压力可达 2.0 MPa 以上 管道的设计覆土深度可达 10 m 以上 。
该品种管材以其良好的物理力学性能在各种管线工 程中得到了广泛的应用 尤其是在大口径 高工压 深覆土的管线工程中 如山西万家寨引黄工程汾河 水库至太原市呼延水厂的近 45 km 输水主管道采用 了直径达 3 000 mm 的 PCCP 并已成功运行 南水北 调中线北京房山境内自惠南庄泵站至大宁调压池全 长约 56 km 管线工程拟采用双排直径为 4 000 mm 的 PCCP 管道设计压力为 1.0 MPa 管道最大覆土 深度超过了 10。
我国研究开发 PCCP 始于上世纪 80 年代 1984 年原国家建材工业局苏州混凝土水泥制品研究院与 辽宁省营口市自来水公司管厂合作成功开发了直径 600 mm 的 PCCPL 并成功地运用在输水工程管线之 中 1985 年南京水泥制管厂与北京市政工程研究所 合作采用自应力水泥研制成功生产了直径 600 mm 和 1 200 mm 的 PCCPL 并分别用于福建建阳水电 工程和南京供水干线 1989 年山东电力管道工程公 司从美国 阿美隆 制管公司引进关键生产装备和 技术并在国内相关单位的协作配套下建成了国内第 一条管子直径为 2 600 mm 的大口径 PCCP 生产线 1992 年至 1995 年间 先后有无锡华毅 深圳太阳及 吉林电力等多家企业相继建成 PCCP 生产线 截止 2005 年 6 月 国内已建成或正在建设的 PCCP 生产企 业或生产线已达五十多家 生产的管子公称内径从 400 mm 到 4 800 mm 管子的有效长度为 5 m 或 6 m 适用的工作压力范围为 0 2.0 MPa 适用的管道 覆土深度范围 2.0 10.0 m 管道年设计生产能力达 1 000 km 以上 每年都有数百公里的 PCCP 用于各种 输引水及部分市政排水工程之中。
保护层砂浆吸水率是新国标规定的重要检验指 标 美国标准 ANSI AWWA C301 同样规定了保护层 砂浆吸水率是衡量保护层砂浆抗渗性的指标 砂浆 吸水率的测定原理是制作或钻芯制取立方体或圆柱 体试验样品并按照美国 ASTM C497 标准规定的方法 在实验室内将试件先烘干后浸水煮沸 然后称取试 件的质量差再计算试件的吸水率 并以此指标评定 保护层砂浆的抗渗性 该指标用于衡量保护层砂浆 的密实度是可行的 但用以衡量砂浆保护层的渗透 性则略显不足 从国内制管企业测定的保护层砂浆 吸水率实际结果来看 基本上都能满足美国标准 AWWA C301 给出的平均值不超过 9 单个值最大不 超过 11 的规定。
为此 原国家建材工业局苏州混凝土水泥制品 研究院和北京市政工程研究院最早于上世纪 80 年代 初期就开始列项 开展了预应力钢筒混凝土管(英文 名 Prestress concrete cylinder pipe 国内外 统一简称 PCCP)的研究和开发 事实证明预应力钢筒 混凝土管的研发与推广是国内最近十年发展最快的 预制水泥管道材料之一 本文将就预应力钢筒混凝 土管的管子结构和基本性能 国内预应力钢筒混凝 土管的研发过程 预应力钢筒混凝土管的相关标准 制定及市场推广情况简要介绍如下(以下预应力钢 筒混凝土管均采用简称 PCCP)。
就目前各种工程使用管道材料的情况来看 PCCP 的研发和推广无疑最大程度的满足了国内各种 输水工程的需要 其根本原因是 PCCP 具备了制造大 口径 高工压 深覆土管道的基本条件 PCCP 的管 子结构类似于国内传统的三阶段预应力混凝土输水 管 即首先采用离心方法或立式振动成型方法制造 混凝土管芯 经养护后在管芯的外侧缠绕环向预应 力钢丝以在管壁混凝土内部建立环向预压应力 最 后在缠丝管芯的外表面制作水泥砂浆保护层 与三 阶段预应力混凝土输水管不同的是 PCCP 混凝土管芯 外侧或混凝土管壁内部加衬了由薄钢板制成的带有 钢制承插口接头钢环的焊接薄钢筒 彻底改进了原 63 型的管子接头设计(PCCP 管子结构详见图 1 图 2) 由于 PCCP 采用了带有承插口钢环的柔性接头 没计 不仅使管道接头具备可靠的密封性能 而且 在管道铺设安装过程中还可实现管道接头的自动对 中 不会发生象普通预应力管安装时经常遇到的管 道接头间隙在圆周方向出现不一致的严重问题 因 此可以认为 PCCP 已经基本解决了管道接头部位的渗 漏水问题 另外 由于 PCCP 管壁内嵌置了由薄钢板 制成的薄钢筒 大大地加强了管壁的刚度和强度 使得 PCCP 管壁可以建立起比传统三阶段预应力混凝 土输水管高得多的环向预压应力 因此 经过充分 增强制成的 PCCP 不仅具备了高密封性 还具备了高 强度 高抗渗性的三高技术特征 管子的公称内径 可达 4.0 m 以上 管子的设计工作压力可达 2.0 MPa 以上 管道的设计覆土深度可达 10 m 以上 。
该品种管材以其良好的物理力学性能在各种管线工 程中得到了广泛的应用 尤其是在大口径 高工压 深覆土的管线工程中 如山西万家寨引黄工程汾河 水库至太原市呼延水厂的近 45 km 输水主管道采用 了直径达 3 000 mm 的 PCCP 并已成功运行 南水北 调中线北京房山境内自惠南庄泵站至大宁调压池全 长约 56 km 管线工程拟采用双排直径为 4 000 mm 的 PCCP 管道设计压力为 1.0 MPa 管道最大覆土 深度超过了 10。
我国研究开发 PCCP 始于上世纪 80 年代 1984 年原国家建材工业局苏州混凝土水泥制品研究院与 辽宁省营口市自来水公司管厂合作成功开发了直径 600 mm 的 PCCPL 并成功地运用在输水工程管线之 中 1985 年南京水泥制管厂与北京市政工程研究所 合作采用自应力水泥研制成功生产了直径 600 mm 和 1 200 mm 的 PCCPL 并分别用于福建建阳水电 工程和南京供水干线 1989 年山东电力管道工程公 司从美国 阿美隆 制管公司引进关键生产装备和 技术并在国内相关单位的协作配套下建成了国内第 一条管子直径为 2 600 mm 的大口径 PCCP 生产线 1992 年至 1995 年间 先后有无锡华毅 深圳太阳及 吉林电力等多家企业相继建成 PCCP 生产线 截止 2005 年 6 月 国内已建成或正在建设的 PCCP 生产企 业或生产线已达五十多家 生产的管子公称内径从 400 mm 到 4 800 mm 管子的有效长度为 5 m 或 6 m 适用的工作压力范围为 0 2.0 MPa 适用的管道 覆土深度范围 2.0 10.0 m 管道年设计生产能力达 1 000 km 以上 每年都有数百公里的 PCCP 用于各种 输引水及部分市政排水工程之中。
保护层砂浆吸水率是新国标规定的重要检验指 标 美国标准 ANSI AWWA C301 同样规定了保护层 砂浆吸水率是衡量保护层砂浆抗渗性的指标 砂浆 吸水率的测定原理是制作或钻芯制取立方体或圆柱 体试验样品并按照美国 ASTM C497 标准规定的方法 在实验室内将试件先烘干后浸水煮沸 然后称取试 件的质量差再计算试件的吸水率 并以此指标评定 保护层砂浆的抗渗性 该指标用于衡量保护层砂浆 的密实度是可行的 但用以衡量砂浆保护层的渗透 性则略显不足 从国内制管企业测定的保护层砂浆 吸水率实际结果来看 基本上都能满足美国标准 AWWA C301 给出的平均值不超过 9 单个值最大不 超过 11 的规定。
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