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1、 預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管裂縫控制機(jī)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(guò)對(duì)PCCP裂縫產(chǎn)生的機(jī)理、分類(lèi)以及國(guó)內(nèi)外的裂縫掌握規(guī)范進(jìn)行分析,從設(shè)計(jì)、原材料、生產(chǎn)工藝、吊裝運(yùn)輸、后期養(yǎng)護(hù)等進(jìn)行裂縫掌握機(jī)理分析。 預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土PCCP在我國(guó)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(yùn)輸環(huán)節(jié)與生產(chǎn)過(guò)程中,不良的養(yǎng)護(hù)手段以及生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì),會(huì)造成PCCP很簡(jiǎn)單消失一些平安性問(wèn)題,其中管道內(nèi)襯混凝土很簡(jiǎn)單產(chǎn)生裂縫問(wèn)題,對(duì)PCCP平安性能產(chǎn)生很大影響。裂縫問(wèn)題即使通過(guò)對(duì)管芯制作流程優(yōu)化、混凝土選料與配比最優(yōu),養(yǎng)護(hù)等措施處理,但是該問(wèn)題也會(huì)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(jiǎn)單受到內(nèi)外擠壓力產(chǎn)生裂縫,當(dāng)該問(wèn)題消失后,會(huì)造成鋼絲與鋼筒發(fā)生腐蝕,整個(gè)鋼筒的結(jié)構(gòu)承載性能下降,鋼筒的整體壽命下降,很簡(jiǎn)單發(fā)生爆管平安問(wèn)題。因此對(duì)預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管裂縫掌握機(jī)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(duì)于PCCP來(lái)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(duì)PCCPE裂縫的成因進(jìn)行分析。 對(duì)于該型號(hào)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(hù)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(yùn)環(huán)節(jié)、養(yǎng)護(hù)不合理等緣由造成。 1.2.裂縫分類(lèi) 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(chǎng)打壓試驗(yàn)中,插口裂縫會(huì)使管道發(fā)生串皮,不利于管道的正常使用。 1.3.裂縫的國(guó)內(nèi)外掌握標(biāo)準(zhǔn) 目前國(guó)內(nèi)設(shè)計(jì)、制造及安裝PCCP主要參考ANSI/AWWA C301和ANSI/AWWAC304、AWWA M9,以及國(guó)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(kāi)裂的作用力消逝;在無(wú)滲漏時(shí),裂縫寬度不大于1.5mm;有滲泄時(shí),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(shí),同時(shí)存在上述兩個(gè)條件,此裂縫就可以自愈合。實(shí)際工程表明,裂縫一般在通水后1-2個(gè)月內(nèi)愈合,正常運(yùn)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(jiǎn)單,相關(guān)的質(zhì)量掌握存在爭(zhēng)議,要對(duì)裂縫實(shí)施有效的掌握措施需要從設(shè)計(jì)、原材料掌握、制造工藝、后期養(yǎng)護(hù)及裝載運(yùn)輸?shù)雀鱾€(gè)方面進(jìn)行。 2.1.從設(shè)計(jì)上進(jìn)行設(shè)計(jì)掌握 國(guó)內(nèi)生產(chǎn)設(shè)計(jì)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(jì)時(shí),嚴(yán)格遵照相關(guān)規(guī)范的規(guī)定,掌握管道開(kāi)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(jì)采納國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)CECS 140:2021,需要對(duì)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(kāi)裂計(jì)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(shí)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(duì)原材料的質(zhì)量嚴(yán)格掌握,對(duì)水泥、砂石骨料、高強(qiáng)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(guò)程上進(jìn)行掌握 PCCP生產(chǎn)工藝過(guò)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(ài)護(hù)層輥射等。對(duì)各個(gè)生產(chǎn)工藝的過(guò)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(shí)的端面傾斜度等。此外,在管道插口端內(nèi)壁混凝土成型過(guò)程中,放置適量的縱向加強(qiáng)鋼筋是為了加強(qiáng)管芯內(nèi)壁混凝土抗拉區(qū)域的配筋面積,鋼筋長(zhǎng)度為500-600mm,間距為50-100mm。 2.4.從后期養(yǎng)護(hù)上進(jìn)行掌握 加強(qiáng)混凝土的澆水養(yǎng)護(hù),比如增加澆水的次數(shù),延長(zhǎng)澆水的時(shí)間。對(duì)酷熱或干燥等不利環(huán)境,應(yīng)釆取綜合愛(ài)護(hù)措施,比如砂漿愛(ài)護(hù)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(hù)罩以阻擋砂漿愛(ài)護(hù)層中的水分蒸發(fā),養(yǎng)護(hù)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(yáng)光輻射。上述措施可以單獨(dú)或者組合應(yīng)用,依據(jù)各工程的實(shí)際狀況而定。 2.5.從吊裝運(yùn)輸上進(jìn)行掌握 管芯脫模時(shí),避開(kāi)吊運(yùn)造成的沖擊破壞和碰撞,否則表面會(huì)消失裂縫。搬運(yùn)過(guò)程中,必需使用尼龍帶、寬帆布吊索、寬加墊叉斗以及經(jīng)過(guò)特別設(shè)計(jì)的滑動(dòng)墊木裝車(chē)設(shè)備。長(zhǎng)途運(yùn)輸時(shí),管道的承插口端要妥當(dāng)包扎,以防滾動(dòng)破壞。 對(duì)于PCCPE來(lái)講,其在生產(chǎn)與運(yùn)行管理的環(huán)節(jié),消失裂縫問(wèn)題是不行避開(kāi)的,一般來(lái)講肯定范圍內(nèi)的環(huán)形裂縫對(duì)鋼筒管的性能以及平安性的
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