常浩
中铁十九局集团第一工程有限公司 辽宁省111000
【摘要】：本文结合PCCP生产、供应的实际，对影响管道混凝土质量的因素进行了一些探索，对原材料质量控制提出了一些看法，供管道生产、控制人员参考。
【关键词】：预应力钢筒混凝土管；原材料；质量控制
引言
目前，大、中型的引水项目很多，有国家的南水北调工程，省级辽宁省的大伙房水库输水工程、内蒙古自治区的引绰济辽工程和即将建设的西部供水工程等。都需要大量的管材，如何保证管材产品的质量很重要。
1.预应力钢筒混凝土管原材料的技术要求
原材料的质量直接影响PCCP管的产品质量，对此监理部对原材料的质量控制，设置了专项的材料监理工程师。制定材料监理工程师职责。依据《水利工程建设项目施工监理规范》SL288－2003，《水工混凝土试验规程》SL352－2006及设计文件、技术要求。编制《材料检验监理实施细则》。
对原材料采购与供应质量做到提前控制，对工程所需的水泥、砂子、骨料，钢筋、钢构件、工程设备、外加剂等按合同条款要求，进行检查和验收。对原材料来源发生改变时，监理工程师应及时督促承包人进行重新检验。查验每一批材料的发货单、计量单、材料合格证书、化验单等其他有关证件，并将这些证件的复印件存入监理档案。
要求承包人按合同要求，按规范要求分批次进行检验复核，同时监理人按比例抽样检验，经检验合格的材料方可验收入库。对于检验不合格的材料。严格按要求禁止使用，并责令承包人限期运离现场。
2.预应力钢筒混凝土管原材料质量控制
2.1水泥
在我国PCCP国家标准（报批稿）中规定，制管用水泥应采用硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、抗硫酸盐水泥或矿渣硅酸盐水泥，水泥性能应分别符合GB175、GB748及GB1344的规定。采用活性掺合材料作为水泥的替代物时，水泥强度等级不应低于42.5MPa。而美国的波特兰水泥，就一个标准ASTMC150，与我国的硅酸盐水泥标准基本相对应，在使用时都允许在水泥熟料中掺合一定的混合材料。AWWAC301中规定，PCCP的生产可采用其标准中的Ⅰ型或Ⅱ型水泥，其中Ⅱ型水泥主要用于有弱硫酸盐侵蚀的环境中。为了与美国标准一致，要求水泥碱含量不大于0.6，％C3A（3CaO·AL2O3）含量不大于8％。
要求水泥碱含量不大于0.6％，主要目的是防止管道混凝土发生碱骨料反应，国内一般规定碱含量小于0.6％的水泥为低碱水泥。碱骨料反应种类碱骨料品种不同包括碱碳酸盐反应和碱硅酸盐反应两大类。要求水泥C3A（3CaO·AL2O3）含量不大于8％，作者认为是出于对抑制收缩的考虑，因混凝土的收缩会降低管道混凝土的预应力，从而降低管道承载力和耐久性。水泥石的减缩机理有：水泥颗粒的完全湿润，吸附空气自其表面排出；由于颗粒表面的湿润及内部孔隙吸附水分，使薄膜水中的定向分子排列得更加紧密；水化产物密度增大，实体体积减小。如C3A+6H2O→C3AH6实体体积减缩约23.79％。对于硅酸盐水泥，100g水泥的最大减缩值为7～9cm3，28d龄期时为水泥石体积的5％～8％。影响减缩的因素很多，减缩因矿物成分不同而异，C3A的减缩最大，其次为C4AF、C3S、C2S；此外，随水泥活性、细度及水灰比的增加。减缩也将增大。
2.2砂石骨料
2.2.1骨料粒径
建筑工程通常要求粗骨料的最大粒径不超过钢筋最小间距的1/3，以避免骨料过大卡在钢筋之间无法振捣密实。生产PCCP管芯可根据具体的管道壁厚按上述要求确定最大粒径。对于直径为4000mm的PCCP来说，钢筒与内模之间的距离较大，混凝土用的粗骨料应采用质地坚硬、清洁、级配良好的人工碎石或卵石。粗骨料质量要求应符合GB/T14685的规定，比重不得小于2.6，泥含量不得大于0.5％，粗骨料应采用连续级配，最大粒径不超过30mm。
混凝土和砂浆所用的细骨料应采用质地坚硬、清洁、级配良好的天然砂或人工砂。管芯混凝土用砂宜采用细度模数Mx为3.2～2.3的中粗砂；水泥砂浆保护层用砂宜采用细度模数Mx为2.2～1.6的细砂；砂的质量要求应符合GB/T14684的规定，比重不得小于2.6，泥含量不得大于2％。
2.2.2骨料活性
粗细骨料在满足GB/T14684、GB/T14685规范要求下，同时要满足碱活性要求。这一规定同样是为了防止管道混凝土发生碱骨料反应。采用低碱水泥或采用非碱活性骨料均是防止混凝土发生碱骨料反应的有效措施。由于我国北京地区大部分骨料具有活性或潜在碱活性，因此在使用这些骨料时，必须经过专门试验和论证，并采取相应的抑制措施。在南水北调中线工程标准《预防混凝土工程碱骨料反应技术条例（试行）》中规定，PCCP混凝土中碱含量不大于2.5kg/m3，对于水泥用量大的混凝土控制碱骨料反应的有效方法，就是选用碱含量不大于0.6％的水泥并适当使用掺和料（如粉煤灰、矿渣粉、硅灰等）。混凝土中总含碱量是水泥、外加剂及掺和料（如粉煤灰、矿渣粉、硅灰等）中含碱量的总和。只有经实际配合比试配，并按有关规范标准进行检测，确认合格后方可使用。
2.3粉煤灰
可用粉煤灰取代部分水泥拌制管芯用混凝土。粉煤灰取代水泥应不超过水泥用量的20%，粉煤灰的品质应符合GB1596《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》标准规定，其质量指标应不低于Ⅱ级粉煤灰的要求。?
2.4水
拌和混凝土和砂浆用水，应符合JGJ63《混凝土拌和用水》的要求。?
2.5外加剂
根据不同品种水泥和管芯成型方法的不同，经试验选用合适的外加剂，但所加的外加剂不得对管材或水质产生有害影响，其品质应符合GB8076《混凝土外加剂》的要求。?
2.6钢板
（1）钢筒用薄钢板
在PCCP事故统计中，由于钢板质量出问题的概率很低，从机械性能的角度，冷轧板与热轧板都能满足生产要求，但PCCP用薄钢板最好使用热轧板，热轧板表面无油，有利于与水泥砂浆或混凝土粘结，而且由于承插口钢板为热轧板，薄钢板采用热轧板时与承插口钢板的焊接质量容易控制。冷轧板在使用前需增加表面除油工序，以保证钢板与混凝土的粘接。在钢板的质量控制中，特别要注意检查钢板的最小屈服强度和断裂伸长率。
（2）承插口用钢板
承插口钢板是PCCP中影响接头质量的重要原材料。承插口型钢除了必须满足GB/T699、GB/T700、GB3274的规定外，钢材的最小屈服强度应不小于207MPa，50mm标距内的最小伸长率应为20％。承插口型钢上的凹槽尺寸是根据胶圈的填充量严格计算出来的，是决定今后PCCP接头是否漏水的关键尺寸。该尺寸正偏差过大，胶圈不能充分填充，接头可能漏水；负偏差过大则可将胶圈挤出凹槽，造成安装困难。承插口工作面的公差配合、承插口工作面的细部尺寸和胶圈一起影响着管道的偏转角度，都是影响管线安全运行的关键因素之一，因此，承插口工作面的公差配合、承插口工作面的细部尺寸必须和胶圈的尺寸一起进行专门的设计，经过试验最终确定。
2.7预应力钢丝
预应力钢丝应符合GBT5223《预应力混凝土用钢丝》标准的规定。待使用的钢丝，质检部门在核实钢丝生产厂家“质量合格证”的前提下，需做如下检验或试验：从每批钢丝中取样做国家标准规定的抗拉、伸长率、反复弯曲的力学性能试验扭转试验：从每批钢丝中取样作扭转试验，试样标距250mm时的扭转次数，对Φ5mm不能少于8次，Φ6mm～Φ7mm不能少于6次。达到规定扭转次数后，检查无径向、螺旋向裂缝为合格；扭转断裂后的断口应平整，无撕裂并检查无径向、螺旋向裂缝。?
2.8橡胶圈
管子接头用橡胶圈的直径和环内径应符合设计要求。性能、质量要求及试验方法应分别符合JC/T747《预应力与自应力钢筋混凝土管用橡胶密封圈》及JC/T748《预应力与自应力钢筋混凝土管用橡胶密封圈试验方法》的规定。每个胶圈上的拼接点数应不大于两个，且拼接点之间的最小长度应不小于600mm，对带拼接点的胶圈，每个拼接点都须进行检验。即将其至少拉伸至原长的2倍，扭转360°，目测经拉长的拼接点，有无剥离、裂缝为合格。?
结语
综上，PCCP原材料质量控制中仍然有许多需要研究探讨和解决的问题，因此必须从源头抓起，加强监督管理，从招标文件对原材料的要求开始，把原材料质量控制贯彻整个工程建设的始终。
参考文献
[1]GB/T19685-2005《预应力钢筒混凝土管》
[2]GB175-2007《通用硅酸盐水泥》
[3]GB/T1596-2005《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》