常見問題
預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管
更新時間??2021-11-25 08:46 閱讀
自上世紀 60 年代以來 國內(nèi)非金屬壓力管道材 料主要有自應(yīng)力混凝土輸水管 一階段預(yù)應(yīng)力混凝 土輸水管和三階段預(yù)應(yīng)力混凝土輸水管 其中自應(yīng) 力混凝土輸水管適用的管子直徑規(guī)格通常在 800 mm 以下 一階段預(yù)應(yīng)力混凝土輸水管適用的管子直徑 規(guī)格通常為 400 2 000 mm 而三階段預(yù)應(yīng)力混凝土 輸水管適用的最大管子直徑規(guī)格可達 3 000 mm 但 其管子制造難度也相應(yīng)增大 應(yīng)該說上述三類輸水 管道材料以其經(jīng)濟 實用的明顯優(yōu)勢在近五十年的 國民經(jīng)濟建設(shè)中發(fā)揮了巨大作用 改革開放以來 國民經(jīng)濟的快速發(fā)展和城市人口的迅猛增長 城市 工業(yè)和居民用水量也迅猛增加 傳統(tǒng)的非金屬管道 材料難以適應(yīng)輸水工程對大口徑 高工壓 深覆土 管道材料的要求 尋找性能優(yōu)良的新型管道材料勢。
為此 原國家建材工業(yè)局蘇州混凝土水泥制品 研究院和北京市政工程研究院最早于上世紀 80 年代 初期就開始列項 開展了預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管(英文 名 Prestress concrete cylinder pipe 國內(nèi)外 統(tǒng)一簡稱 PCCP)的研究和開發(fā) 事實證明預(yù)應(yīng)力鋼筒 混凝土管的研發(fā)與推廣是國內(nèi)最近十年發(fā)展最快的 預(yù)制水泥管道材料之一 本文將就預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝 土管的管子結(jié)構(gòu)和基本性能 國內(nèi)預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝 土管的研發(fā)過程 預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管的相關(guān)標準 制定及市場推廣情況簡要介紹如下(以下預(yù)應(yīng)力鋼 筒混凝土管均采用簡稱 PCCP)。
就目前各種工程使用管道材料的情況來看 PCCP 的研發(fā)和推廣無疑最大程度的滿足了國內(nèi)各種 輸水工程的需要 其根本原因是 PCCP 具備了制造大 口徑 高工壓 深覆土管道的基本條件 PCCP 的管 子結(jié)構(gòu)類似于國內(nèi)傳統(tǒng)的三階段預(yù)應(yīng)力混凝土輸水 管 即首先采用離心方法或立式振動成型方法制造 混凝土管芯 經(jīng)養(yǎng)護后在管芯的外側(cè)纏繞環(huán)向預(yù)應(yīng) 力鋼絲以在管壁混凝土內(nèi)部建立環(huán)向預(yù)壓應(yīng)力 最 后在纏絲管芯的外表面制作水泥砂漿保護層 與三 階段預(yù)應(yīng)力混凝土輸水管不同的是 PCCP 混凝土管芯 外側(cè)或混凝土管壁內(nèi)部加襯了由薄鋼板制成的帶有 鋼制承插口接頭鋼環(huán)的焊接薄鋼筒 徹底改進了原 63 型的管子接頭設(shè)計(PCCP 管子結(jié)構(gòu)詳見圖 1 圖 2) 由于 PCCP 采用了帶有承插口鋼環(huán)的柔性接頭 沒計 不僅使管道接頭具備可靠的密封性能 而且 在管道鋪設(shè)安裝過程中還可實現(xiàn)管道接頭的自動對 中 不會發(fā)生象普通預(yù)應(yīng)力管安裝時經(jīng)常遇到的管 道接頭間隙在圓周方向出現(xiàn)不一致的嚴重問題 因 此可以認為 PCCP 已經(jīng)基本解決了管道接頭部位的滲 漏水問題 另外 由于 PCCP 管壁內(nèi)嵌置了由薄鋼板 制成的薄鋼筒 大大地加強了管壁的剛度和強度 使得 PCCP 管壁可以建立起比傳統(tǒng)三階段預(yù)應(yīng)力混凝 土輸水管高得多的環(huán)向預(yù)壓應(yīng)力 因此 經(jīng)過充分 增強制成的 PCCP 不僅具備了高密封性 還具備了高 強度 高抗?jié)B性的三高技術(shù)特征 管子的公稱內(nèi)徑 可達 4.0 m 以上 管子的設(shè)計工作壓力可達 2.0 MPa 以上 管道的設(shè)計覆土深度可達 10 m 以上 。
該品種管材以其良好的物理力學(xué)性能在各種管線工 程中得到了廣泛的應(yīng)用 尤其是在大口徑 高工壓 深覆土的管線工程中 如山西萬家寨引黃工程汾河 水庫至太原市呼延水廠的近 45 km 輸水主管道采用 了直徑達 3 000 mm 的 PCCP 并已成功運行 南水北 調(diào)中線北京房山境內(nèi)自惠南莊泵站至大寧調(diào)壓池全 長約 56 km 管線工程擬采用雙排直徑為 4 000 mm 的 PCCP 管道設(shè)計壓力為 1.0 MPa 管道最大覆土 深度超過了 10。
我國研究開發(fā) PCCP 始于上世紀 80 年代 1984 年原國家建材工業(yè)局蘇州混凝土水泥制品研究院與 遼寧省營口市自來水公司管廠合作成功開發(fā)了直徑 600 mm 的 PCCPL 并成功地運用在輸水工程管線之 中 1985 年南京水泥制管廠與北京市政工程研究所 合作采用自應(yīng)力水泥研制成功生產(chǎn)了直徑 600 mm 和 1 200 mm 的 PCCPL 并分別用于福建建陽水電 工程和南京供水干線 1989 年山東電力管道工程公 司從美國 阿美隆 制管公司引進關(guān)鍵生產(chǎn)裝備和 技術(shù)并在國內(nèi)相關(guān)單位的協(xié)作配套下建成了國內(nèi)第 一條管子直徑為 2 600 mm 的大口徑 PCCP 生產(chǎn)線 1992 年至 1995 年間 先后有無錫華毅 深圳太陽及 吉林電力等多家企業(yè)相繼建成 PCCP 生產(chǎn)線 截止 2005 年 6 月 國內(nèi)已建成或正在建設(shè)的 PCCP 生產(chǎn)企 業(yè)或生產(chǎn)線已達五十多家 生產(chǎn)的管子公稱內(nèi)徑從 400 mm 到 4 800 mm 管子的有效長度為 5 m 或 6 m 適用的工作壓力范圍為 0 2.0 MPa 適用的管道 覆土深度范圍 2.0 10.0 m 管道年設(shè)計生產(chǎn)能力達 1 000 km 以上 每年都有數(shù)百公里的 PCCP 用于各種 輸引水及部分市政排水工程之中。
保護層砂漿吸水率是新國標規(guī)定的重要檢驗指 標 美國標準 ANSI AWWA C301 同樣規(guī)定了保護層 砂漿吸水率是衡量保護層砂漿抗?jié)B性的指標 砂漿 吸水率的測定原理是制作或鉆芯制取立方體或圓柱 體試驗樣品并按照美國 ASTM C497 標準規(guī)定的方法 在實驗室內(nèi)將試件先烘干后浸水煮沸 然后稱取試 件的質(zhì)量差再計算試件的吸水率 并以此指標評定 保護層砂漿的抗?jié)B性 該指標用于衡量保護層砂漿 的密實度是可行的 但用以衡量砂漿保護層的滲透 性則略顯不足 從國內(nèi)制管企業(yè)測定的保護層砂漿 吸水率實際結(jié)果來看 基本上都能滿足美國標準 AWWA C301 給出的平均值不超過 9 單個值最大不 超過 11 的規(guī)定。
為此 原國家建材工業(yè)局蘇州混凝土水泥制品 研究院和北京市政工程研究院最早于上世紀 80 年代 初期就開始列項 開展了預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管(英文 名 Prestress concrete cylinder pipe 國內(nèi)外 統(tǒng)一簡稱 PCCP)的研究和開發(fā) 事實證明預(yù)應(yīng)力鋼筒 混凝土管的研發(fā)與推廣是國內(nèi)最近十年發(fā)展最快的 預(yù)制水泥管道材料之一 本文將就預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝 土管的管子結(jié)構(gòu)和基本性能 國內(nèi)預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝 土管的研發(fā)過程 預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管的相關(guān)標準 制定及市場推廣情況簡要介紹如下(以下預(yù)應(yīng)力鋼 筒混凝土管均采用簡稱 PCCP)。
就目前各種工程使用管道材料的情況來看 PCCP 的研發(fā)和推廣無疑最大程度的滿足了國內(nèi)各種 輸水工程的需要 其根本原因是 PCCP 具備了制造大 口徑 高工壓 深覆土管道的基本條件 PCCP 的管 子結(jié)構(gòu)類似于國內(nèi)傳統(tǒng)的三階段預(yù)應(yīng)力混凝土輸水 管 即首先采用離心方法或立式振動成型方法制造 混凝土管芯 經(jīng)養(yǎng)護后在管芯的外側(cè)纏繞環(huán)向預(yù)應(yīng) 力鋼絲以在管壁混凝土內(nèi)部建立環(huán)向預(yù)壓應(yīng)力 最 后在纏絲管芯的外表面制作水泥砂漿保護層 與三 階段預(yù)應(yīng)力混凝土輸水管不同的是 PCCP 混凝土管芯 外側(cè)或混凝土管壁內(nèi)部加襯了由薄鋼板制成的帶有 鋼制承插口接頭鋼環(huán)的焊接薄鋼筒 徹底改進了原 63 型的管子接頭設(shè)計(PCCP 管子結(jié)構(gòu)詳見圖 1 圖 2) 由于 PCCP 采用了帶有承插口鋼環(huán)的柔性接頭 沒計 不僅使管道接頭具備可靠的密封性能 而且 在管道鋪設(shè)安裝過程中還可實現(xiàn)管道接頭的自動對 中 不會發(fā)生象普通預(yù)應(yīng)力管安裝時經(jīng)常遇到的管 道接頭間隙在圓周方向出現(xiàn)不一致的嚴重問題 因 此可以認為 PCCP 已經(jīng)基本解決了管道接頭部位的滲 漏水問題 另外 由于 PCCP 管壁內(nèi)嵌置了由薄鋼板 制成的薄鋼筒 大大地加強了管壁的剛度和強度 使得 PCCP 管壁可以建立起比傳統(tǒng)三階段預(yù)應(yīng)力混凝 土輸水管高得多的環(huán)向預(yù)壓應(yīng)力 因此 經(jīng)過充分 增強制成的 PCCP 不僅具備了高密封性 還具備了高 強度 高抗?jié)B性的三高技術(shù)特征 管子的公稱內(nèi)徑 可達 4.0 m 以上 管子的設(shè)計工作壓力可達 2.0 MPa 以上 管道的設(shè)計覆土深度可達 10 m 以上 。
該品種管材以其良好的物理力學(xué)性能在各種管線工 程中得到了廣泛的應(yīng)用 尤其是在大口徑 高工壓 深覆土的管線工程中 如山西萬家寨引黃工程汾河 水庫至太原市呼延水廠的近 45 km 輸水主管道采用 了直徑達 3 000 mm 的 PCCP 并已成功運行 南水北 調(diào)中線北京房山境內(nèi)自惠南莊泵站至大寧調(diào)壓池全 長約 56 km 管線工程擬采用雙排直徑為 4 000 mm 的 PCCP 管道設(shè)計壓力為 1.0 MPa 管道最大覆土 深度超過了 10。
我國研究開發(fā) PCCP 始于上世紀 80 年代 1984 年原國家建材工業(yè)局蘇州混凝土水泥制品研究院與 遼寧省營口市自來水公司管廠合作成功開發(fā)了直徑 600 mm 的 PCCPL 并成功地運用在輸水工程管線之 中 1985 年南京水泥制管廠與北京市政工程研究所 合作采用自應(yīng)力水泥研制成功生產(chǎn)了直徑 600 mm 和 1 200 mm 的 PCCPL 并分別用于福建建陽水電 工程和南京供水干線 1989 年山東電力管道工程公 司從美國 阿美隆 制管公司引進關(guān)鍵生產(chǎn)裝備和 技術(shù)并在國內(nèi)相關(guān)單位的協(xié)作配套下建成了國內(nèi)第 一條管子直徑為 2 600 mm 的大口徑 PCCP 生產(chǎn)線 1992 年至 1995 年間 先后有無錫華毅 深圳太陽及 吉林電力等多家企業(yè)相繼建成 PCCP 生產(chǎn)線 截止 2005 年 6 月 國內(nèi)已建成或正在建設(shè)的 PCCP 生產(chǎn)企 業(yè)或生產(chǎn)線已達五十多家 生產(chǎn)的管子公稱內(nèi)徑從 400 mm 到 4 800 mm 管子的有效長度為 5 m 或 6 m 適用的工作壓力范圍為 0 2.0 MPa 適用的管道 覆土深度范圍 2.0 10.0 m 管道年設(shè)計生產(chǎn)能力達 1 000 km 以上 每年都有數(shù)百公里的 PCCP 用于各種 輸引水及部分市政排水工程之中。
保護層砂漿吸水率是新國標規(guī)定的重要檢驗指 標 美國標準 ANSI AWWA C301 同樣規(guī)定了保護層 砂漿吸水率是衡量保護層砂漿抗?jié)B性的指標 砂漿 吸水率的測定原理是制作或鉆芯制取立方體或圓柱 體試驗樣品并按照美國 ASTM C497 標準規(guī)定的方法 在實驗室內(nèi)將試件先烘干后浸水煮沸 然后稱取試 件的質(zhì)量差再計算試件的吸水率 并以此指標評定 保護層砂漿的抗?jié)B性 該指標用于衡量保護層砂漿 的密實度是可行的 但用以衡量砂漿保護層的滲透 性則略顯不足 從國內(nèi)制管企業(yè)測定的保護層砂漿 吸水率實際結(jié)果來看 基本上都能滿足美國標準 AWWA C301 給出的平均值不超過 9 單個值最大不 超過 11 的規(guī)定。
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