宁靖华：PCCP原材料选择与质量控制

　　宁夏青龙管业股份有限公司高工宁靖华

　　2013年8月17日，第二届全国预应力钢筒混凝土管(PCCP)行业发展高峰论坛在石家庄隆重召开。本次高峰论坛以"创新管理 提升质量服务国家重点工程"为主题，围绕PCCP产品制造技术、生产管理、施工技术与工程管理等方面展开培训与研讨。宁夏青龙管业股份有限公司高工宁靖华出席会议并以《PCCP原材料选择与质量控制》为题做报告。他从PCCP的原材料、PCCP原材料的重要性、如何选择PCCP原材料及PCCP原材料的质量控制等方面进行了详细的介绍。

　　一、PCCP的原材料

　　宁靖华首先就PCCP的结构进行了介绍，主要分为：高强钢丝、混凝土管芯、砂浆保护层、钢筒四大方面。其次，他认为，PCCP原材料品种多、用量大，质量变异的可能性就大。

　　二、PCCP原材料的重要性

　　2.1 历史的教训

　　国内：我国自推广使用混凝土压力管以来，由于设计问题、施工铺设、管材本身等质量问题，导致发生多次管线事故。对行业也造成严重后果。特别是三阶段预应力混凝土管，少数生产企业采用有问题的材料生产或因管材本身问题，导致发生爆管事故，失去市场，这些教训是沉痛的，应引起PCCP行业高度重视。

　　国外：美国从上世纪四五十年代开始应用PCCP， 60多年来，暴漏问题也不少，曾调查1943 年到1990

年所发生的事故，主要是制管原材料，生产工艺中的质量问题，当然也有铺设安装的问题，工程事故发生频率最高时期是20 世纪70 年代

。特别是Interpace公司，采用钢板和钢丝不符合要求，只顾追求产量，忽视了质量，最终破产。

　　在PCCP的发展过程中，质量控制也不是一帆风顺的，也经历了许多波折。其质量控制乃至整个工程的质量控制也是通过对PCCP生产与设计的改进、对原材料指标的质量控制、对管道防腐方法的改进逐步提高的。

　　在保证自身产品质量的同时，对出现的问题管道进行质量剖析，加强对原材料的质量控制，从而使我们的质量逐步提高。如不加以控制，国内PCCP将会重走国外某些PCCP企业的老路。

　　2.2 合格的原材料是PCCP各种优点的保证

　　宁靖华认为质量是工程的生命，南水北调工程是百年大计。PCCP技术经历了曲折的发展过程，因管道失事造成过重大的经济损失，但是由于质量可靠，更多的管线在经历了60多年运行考验后仍在服役，充分说明了PCCP本身的优越性。

　　众所周知，产品的质量控制必须从源头抓起， 即从原材料开始，贯穿于生产的全过程，PCCP 作为一种工业产品也不例外。

　　高强度混凝土管芯：管子的主要结构部分，可提供光滑的内表面以利水流。该管芯内的钢筒起防渗作用和提供纵向抗拉强度，并可增加环向强度。

　　预应力钢丝：抵抗内压和外荷载的关键承力结构。

　　密实的砂浆保护层：保护高强度钢丝和管芯，使之免受物理损坏和外界腐蚀。

　　钢筒、承插口环：抗渗，联接件和密封件。

　　2.3 原材料质量稳定是工程质量和进度的基础

　　材料品种多、用量大，质量变异的可能性就大，且任何质量波动最终都体现在产品质量波动上，甚至出现不合格产品，因此在原材料质量控制稳定的情况下，保证管道质量和加快生产进度就有了基础和可能。

　　三、PCCP原材料的选择

　　3.1混凝土的原材料

　　水泥

　　大型，旋窑生产，强度等级≥42.5，满足GB175、GB748，碱含量≤0.6%，C3A≤8%。C3A的水化热和收缩率是其他矿物的数倍，如C3A含量较大易引起早期的温度收缩、自收缩和干燥收缩而开裂。低碱可防止混凝土碱骨料反应，水泥的碱度过高易引起混凝土后期裂缝。

　　细骨料

　　中粗砂

　　GB/T14684，质地坚硬、清洁、级配良好的天然砂。细度模数宜在3.0～2.3的范围内，含泥量≤1%，比重≥2.6，颗粒级配Ⅱ区。

　　粗骨料

　　质地坚硬、清洁、级配良好的人工碎石。GB/T14685《建筑用卵石、碎石》，比重≥ 2.6，含泥量≤ 0.5%，连续级配，最大粒径≤

30mm，且不得大于混凝土层厚度的2/5;含水率测定，影响混凝土的工作度和强度。

　　碱活性

　　采用非碱活性骨料。如使用具有潜在碱活性的骨料，必须经过专门试验和论证，且每立方米混凝土中碱含量≤

2.5kg。混凝土中的碱含量按《水工混凝土施工规范》DL/T5144 附录B计算。

　　外加剂——减水剂

　　GB8076《混凝土外加剂》，无碱、低碱型。水溶性氯离子含量≤水泥重量的0.06%。含气量，与水泥的适应性，匀质性。

　　3.2 钢材类原材料

　　接口环：GB/T699、GB/T700，Q235B，最小伸长率20%。

　　承口钢板：板厚测量不少于4点，平整。

　　插口型钢：插口形状较复杂, 各部尺寸应准确，与胶圈配合密封的关键，重皮。

　　薄钢板——冷轧板/热轧板

　　GB11253、GB912的规定。薄钢板公称厚度≥ 1.5mm、最小屈服强度≥ 235MPa，标准长度50mm时的断裂伸长率不应小于21%。统计中，因钢筒质量问题概率很低，从机械性能角度，均满足。Spc

　　预应力钢丝——冷拉钢丝

　　GB/T5223，1470-1570MPa, ASTM648，扭转试验扭转圈数不得少于8圈。钢丝在拔制过程中，钢丝表面任何点温度不应超过182℃。满足氢脆性灵敏度试验。

　　预应力钢丝

　　在生产过程中，应从每五盘钢丝中抽取一盘取样进行钢丝的抗拉、扭转及断面收缩率等试验。

　　配件用钢板

　　中厚板：GB/T700，且钢材的等级不应低于Q235的C、D级要求。

　　配件用钢丝网

　　焊接钢丝网：机械制造，GB/T1499.3，钢丝直径不小于4mm，网格尺寸为50×50mm。

　　3.3保护层砂浆原材料

　　水泥：与管芯用水泥相同

　　细砂：GB/T14684，质地坚硬、清洁、级配良好的天然砂。细度模数宜在2.2～1.6的范围内，含泥量≤ 1%，比重≥ 2.6。大颗粒。

　　3.4 防腐材料

　　接口环防腐涂料

　　环氧饮水舱涂料/环氧富锌底漆;附着力≥3MPa，耐磨性≤0.1，耐水性试验(浸泡30d)不起泡、不生锈、不脱落;卫生要求。

　　管体外防腐涂料

　　环氧煤沥青涂料，无溶剂，有溶剂，湿涂，干涂。固体含量≥80%，耐冲击性：≥20kg-cm

;附着力≥1.5MPa(或大于砂浆本身粘结强度);铅笔硬度≥3H;耐盐雾试验，耐化学介质，氯离子渗透系数(30d)。

　　3.5接头密封橡胶圈

　　AWWA C301、JC/T748、749。聚异戊二烯或合成橡胶制造(含量不得少于50%)，不得用橡胶代用品、再生胶;“○”形，表面不应有气孔、裂缝、重皮、砂眼、平面扭曲、肉眼可见的杂质及缺陷。模压/挤出，接头个数不得超过2个;

　　直径公差为±0.4mm;抗拉强度≥ 18.6MPa;老化后的抗拉强度;断裂伸长率 ≥ 400%;

压缩永久变形：按原始变形的百分率表示≤20%;硬度：胶圈邵氏A硬度为50～65。同一工程不同厂家供管，尺寸，硬度。

　　四、PCCP原材料的质量控制

　　4.1 建立和运行全员参与的质量管理体系

　　建立完善的质量管理体系：业主的质量管理体系，监理的质量控制体系，承包人的质量保证体系，政府的质量监督体系。通过一系列的措施促使质量管理体系的有效运行。

　　4.2 可行的原材料质量控制程序

　　工程质量目标下的原材料管理目标，从源头控制，为确保工程质量打下基础。进场前检验、厂内检验、监理抽检;各种材料分区存放、标识，对原材料质量的动态监控(PDCA)。

　　4.3 明确的原材料控制指标及试验方法

　　制定原材料检验作业指导书，原材料控制指标、检验频次、试验方法。