使用25年后的一阶段预应力混凝土管性能检测.pdf

2 0 1 1 年 第 9期 9月 混 凝 土 与 水 泥 制 品 CHI NA CONCRETE AND CEMENT PRODUCTS 2 011 N0 9 Se p t e mbe r 使用 2 5年后的阶段预应力混凝土管性能检测 尹秋成 ， 曹生龙 ， 李 良 ， 赵新盛 ， 李 强 。 ( 1 天津市泽宝水泥制品有限公司 ， 3 0 1 8 0 0； 2 北京市市政工程研究院 ， 1 0 0 0 3 7 ； 3 天 津市 建筑 科学 研究 院 ， 3 0 0 1 9 3 ) 摘要 ： 对使用 了 2 5年 的一 阶段预应 力混凝土管进行 了性能检测 ， 其 目的是 为 了检验预 应力混凝土管在 运行 了 2 5 年后 的质量 变化情况 。结果表 明， 一阶段 预应力混凝土管的质量无明显下 降， 仍能达到产品标准要 求的指标。 关键词 ： 一阶段 ； 预应 力混凝 土管； 性 能检 测 Ab s t r a c t ： T h e p e r f o r ma n c e s o f t h e fi r s t s t a g e p r e s t r e s s e d c o n c r e t e p i p e s w h i c h h a v e b e e n u s e d 2 5 y e a r s a r e t e s t e d T h e a i m o f t h e e x p e r i me n t i s t o t e s t t h e q u a l i t y c h a n g e s o f t h i s p r e s t r e s s e d c o n c r e t e p i p e s a f t e r u s i n g 2 5 y e a r s T h e r e s u l t s s h o w t h a t t h e q u a l i t y o f t h e p r e s t r e s s e d p i p e s d o e s n t a p p e a r o b v i o u s l y d e c l i n e， a n d i t s t i l l c a n r e a c h t h e i n d e x e s o f t h e p r o d u c t s t a n d a r d s r e q u i r e me n t s Ke y wor ds ：Fi r s t s t a g e ；Pr e s t r e s s e d c o n c r e t e pi pe s ； Pe r f o r ma nc e t e s t 中国分类号 ： T U 5 2 8 文献标识码： A 文章编号： 1 0 0 O 一 4 6 3 7 ( 2 0 1 1 ) 0 9 - 3 1 0 4 0前 言 天津 市引入 滦塘 输水 管道 工程 于 1 9 8 4年修 建 ， 分别使用了 Ol 2 0 0 mm和 O 1 4 0 0 mm两种规格 的 一 阶段预应力混凝土管( 以下 简称 为一 阶段 管 ) 。 2 0 0 9年 ， 为检测使用 2 5年后的一阶段管的性能 ， 从 现 场 选 取 了二 根 承 插 口工 作 面 基 本 完 整 的 一 阶 段 管( 见 图 1和图 2 ) ， 对其进行性能检测。 图 1 现场 地面堆放的被挖出沟槽 的管 图 2 运 至管厂作检测用管 1 一 阶段管的原始设计参数及检测项 目 1 I 原始设计参数 一 阶段管的埋设条件为天津低洼盐碱地 区， 原 始设计参数如下 ： ( 1 ) 试验 管 的规格 ： 管内径 1 2 0 0 m m， 壁厚 8 0 mm。配筋为直径 5 ra m 的预应力钢丝双排 ，钢丝强度 1 5 7 0 MP a ，螺距 2 5 m i l l ， 保护层厚 1 5 mm。 ( 2 ) 管 的有效 长度 5 0 0 0 m m。 ( 3 ) 工作 压力 0 6 MP a 。 ( 4 ) 管的埋设条件为沟埋式 ， 如图 3 所示 ， 覆土 2m 回 土 l g f 回 谆 土 。 图 3 一 阶段 管的埋设 条件 ( 5 ) 地下水位高 ， 水位深度 1 2 m， 管 的地基为砂 土 ， 以开挖 土 回填 。 ( 6 ) 设计素土平基( 2 0 。 砂弧基础) 。 一 3l一 2 0 1 1 年第 9期 混凝土与水泥制品 总第 1 8 5期 1 2检 测项 目 为 了解使用 了 2 5年后的一阶段管 的性能 ， 进 行 了如下几 项试 验 ： ( 1 )内水 压试验 ； ( 2 ) 外 压试 验 ； ( 3 )管体混凝土性能试验 ； ( 4 )预应力钢丝性能检测 ； ( 5 )回填 土盐分 含量 测定 。 2检 测方 法和检 测结 果 2 1 内水 压试 验 为检测使用 2 5年后老管 的内压性能 ，采用新 管 与老 管搭 配 的 方法 同时 进 行水 压 试 验 ， 以便对 比 老管和新管的抗内水压性能 。如图 4所示 ， 水压机 上安装 于左侧 的管为老管 ， 安装于右侧 的管为用于 对 比试验 的新 管 。 内水压试 验制 度 ： 管在水压机上用圆形橡胶圈与接 口连接。管内 满 水 后 ，水 压 由 0 1 MP a升 至 0 5 MP a往 返 加 压 二 次 ， 然后 再升至 0 9 MP a稳压 1 0 mi n ， 管体未发现渗 图 4内 水压 试 验 旦 片 漏 后 ， 继 续 以 0 0 5 MP a的速 度 升 压 ， 用 以测 定 开 裂 内压 力 。 内水压试验时， 由于接 口采用的是 已反复使用 多次 的试 压 机上 的 胶圈 ， 且 胶 圈 已变形 ， 另外 ， 因试 压机在室外 ， 当时气温较低 ， 故胶圈弹性降低 ， 两次 升 压 至 1 5 8 MP a时 ， 胶 圈 虽跑 水 ， 但 未 能 将管 打 裂 ， 且 已达到国家标准G B 5 6 9 6 2 0 0 6 预应力混凝土管 规 定 的工 作压 力 为 0 6 MP a等级 的 内水 压 力 试 验要 求 。 试 验结 果具 体见 表 1 。 表 l 内水压试验结果 注 ： 根据 G B 5 6 9 6 2 0 0 6的要求 ， 工作压力 0 6 MP a 时 的一 阶段 管的抗 渗压力= 0 9 M P a ， 开裂压 力= 1 5 6 MP a ， 本 实验的 内水压 达 1 5 8 MP a ， 故满足标准要求 。 2 2 外压 试验 外压试验方法如图 5所示。荷载按每级 5 k N m 的速度 加压 至 7 0 k N m， 往 返二 次 ， 接 着加 载至 产生 0 2 0 mm宽 度 的裂缝 ， 然后 再 降至 7 0 k N m， 最后 继续 加载 至破 坏荷载 。 P H P 图 5外 压 试 验 方 法 示 意 图 在 l 3 5 k N m时产生初裂 ， 至 2 2 1 k N m时荷载停 止增大， 管扁塌变形严重 ， 预应力钢丝未断， 因而管 一 3 2一 的破坏 荷 载为 2 2 1 k N m。 2 - 3 管 体混凝 土试 验 从外压试验后的管子上取管体混凝 土试件 ， 分 别 进行 表 观 密 度 、 吸水 率 、 抗 压 强 度 、 碳 化 深 度 、 透 水系数和氯离子扩散试验 。 2 3 1 混 凝土抗 压 强度试 验 t 昆凝 土抗压 强 度试 件 采 用钻 芯 取样 ， 芯样 取 白 承 口端 共 计 3件 ，芯 样 厚 度 为 1 0 0 m m，直 径 为 1 0 0 mm。检测时芯样上下表面用环氧树脂进行了修 补 ， 平行度小于 l mm。 依据 C E C S 0 3 8 8 钻 法检测 混凝土强度技术规程对芯样进行抗压强度检测 ， 实际检测 强度换 算成 1 5 0 m m 立方体 试件 强度 为 5 2 5 MP a ( 见 图 6 ) 。 2 - 3 2 表观 密度 和吸水 率试 验 将试件在水 中浸泡至饱 和状态 ， 擦干表面附着 水份 ，测定其在空气中的质量和在水中的质量 ， 依 尹秋成 ， 曹生龙 ， 李 良， 等 使用 2 5年后的一阶段预应力混凝土管性能检测 一 一 一 一 图 6钻 芯 试 件 抗 压 强 度 检 测 据其在空气 中和水 中的质量差求 出其表观密度 。表 观密度试验完毕后将试件在 7 0 C 温度下烘干至恒 重 ， 测定其绝对干燥 时空气 中的质量 ， 依据试件在 饱水状 态和绝 对干燥 状态下的质量差求 出其吸水 率 。 2 3 3 碳化 深 度 试验 在试验试件的破断面上涂抹 1 浓度的酚酞试 剂 ， 着色后从管体混凝土内表面等效面测定其着色 深 度 。 2 3 4透 水 试验 在 管体混凝 土上钻取 1 0 0 mmx 6 O mm圆柱体 作 为试件 ，为使加压水完全由试件 内圆表 面浸透 ， 将试件 圆侧 面涂抹环氧树脂作密封 ， 将试件充分干 燥 后 称 重并 装 入试 验 容器 ， 向试 验 容 器 内注 水 加 压 1 O MP a 、 恒压 3 h后 ， 取 出试件称其重量。从试件重 量变化求出浸透量 ， 从破断面测出水的浸透深度 。 2 3 5 氯离子扩散试验 从 外 压 试 验 后 的管 子 上 ，用 钻 芯取 样 机 钻 取 1 0 0 mm 6 0 mm试件 3个作为一组 ，经饱和氢氧化 钙溶液浸泡 2 6 d后 ，将试件 圆侧面用乳胶 套封闭 后 ，再用带有 1 2 0目铜 网的塑料试 验槽 将试块夹 紧 ， 在试件两端的试验槽 内分别注入 3 N a C 1 ( 负极 黑线 ) 和 0 3 m o l L N a O H 溶 液 ( 正极 红 线 ) 静 置 2 mi n 后 ， 依据 S L 3 5 2 2 0 0 6 水工? 昆凝土试验规程 中规定 的混 凝 土氯 离子 扩 散系 数试 验方 法 ( R C M 法 ) ， 按 图 7所示 ， 利用万用 电桥测量混凝土电导值 ( 电阻的倒 数 ) 。依据电导值推算混凝土相对氯离子扩散系数。 图 7 氯离子扩散 系数 试验 2 - 3 6 管体混凝土试验结果 试 验结 果平 均值 见表 2 。 表 2管体混凝 土性能 注 ： 按有关规定 ， 混凝 土的透水 系数 为 K = l 0 J c m s ， 可判定为高水密性混凝士 。 2 4 预 应 力钢 丝 的性能 检测 为进行预应力 钢丝的性 能检测 ， 取 5环 ( 双根 并绕 ) 长度为 l 1 O l 1 5 e ra的试样 ， 共计 1 0根 ， 作外 观 、 力学 性能 检测 。预 应力 钢丝 取 自插 口端 ， 取样 位 置见 图 8 ， 力学 性能 见表 3 。 由图 8可 得 ，埋 设 于盐 碱 地 2 5年 的 一 阶段 管 内钢筋仍然光亮如新 ，表面无锈蚀 ；由表 3预应力 钢丝力学性能检测结果得知 ，上述钢筋均符合 G B T 5 2 2 3 2 0 0 2标 准 中 5 0 0 1 5 7 0 一 WL R P G B T 5 2 2 3 级钢 丝力 学性 能 的要求 。 一 3 3 2 0 1 1 年第 9期 混凝 土与水泥 制 品 8 侦膻 钢丝取样位置照片 总第 1 8 5期 3预应 俐 丝 J 学性能检验结果 ( 参照 G B I 、 5 2 2 3 2 0 0 2标准中 5 0 0 1 5 7 0 一 WL R P G B T 5 2 2 3 级钢 丝) 编 号 径 mm 届服强度 MP a 2 5 填 土盐分 含量 实验 结果 凹填 土盐 度 试验 委 托 天 津 市 水 利 科 学 研 究 院 检 测 ， 检 测结 果 见表 4 。 表 4 现场上质 含繁偷测结果 送样时间p H值易 ( g 溶 k g 盐 )， C I ， m S ( L 2 ， 2 01 05 8 66 429 5 60 1 20 3 结语 使 用 2 5年后 的一 阶段 管 ， 通 过 上述 试验 检 测 ， 结 果 表 明 ， 其质 量 无 明 显下 降 ， 仍 能 达 到 现行 预应 力混凝土管产品标准要求的指标。 ( 1 ) 人 J 压达到或超过标准要求的抗 渗干 开裂指 标 。 ( 2 ) 外压试 验说明管体环 向弹性 良好 ， 承压 能 力较 高。 ( 3 ) 管 体 混凝 土抗 压 强 度仍 能 满 足 管道 现 行 标 准的要求 ， 碳化深度小 。 ( 4 ) 表 观密 度 达 到 2 4 8 5 k g m ， 高 于普 通 混 凝 土 一 3 4 一 抗 压 强 度 Ml J a 1 60 0 l 6 0 0 l 5 9 4 1 60 0 l 58 4 l 65 6 l 59 4 l 59 4 l 57 0 1 65l 1 60 4 l 5 70 符合 仲 K率 5 0 5 5 4 0 5 0 4 0 5 0 5 0 3 5 5 0 4 0 4 6 35 符 合 反 复 弯 曲 次 数 l 2 8 l 3 9 l 0 9 Il 9 l 3 l 0 l 0 4 符合 5 以上 ， 说 明一 阶段 管 的混凝 土 密实 度 明显高 于普 通 混凝 土 。 ( 5 ) 由于7 昆凝 土 密实 度 高 ， 虽 然 保 护 层 厚 度 只 有 l 5 ram， 并 H处在高含盐量的土质中 ， 似钉 x j 筋仍然 无 锈蚀 ， 保护t 非常 好 。 ( 6 ) 氯离 子-t J 散 系数 为 1 0 5 l 0 m 2 s ， 小 十普 通 混 凝： 的氯 离 子扩散 系 数 1 5 7 x l 0 c l n s ， 也 说I j月 一 阶段 管 的混凝 土属 于 l岛密 实度 混凝 土 。 ( 7 ) 埋 没 于 盐 碱 地 2 5年 的一 阶段 管 内铡 筋 仍 然 光亮 如新 ， 表 而尤锈 蚀 ， 浊 度无 影响 。 输水 管道 中 长期 压 力 波 动 作 用 下 ， 无 疲 劳 现 象 ， 各 项 指 标 均达 现行 目标 。 以 二 检测 试验 说明 ， 一 一 阶段 管 的耐腐 蚀 性 能 优 异 ， 足 经济 、 耐久 的输 水管道 材料 。 收 稿 日期 ： 2 0 1 1 0 7 2 0 作 者 简 介 ： 寸 秋 成 ( 1 9 7 4 一) ， 男 ，I 程 帅 通 讯 地 址 ： 大津 l 仃宝 坻 I 城 关 镇 引 滦 河 尔 3 0 0水 联 系电 话 ： 1 3 8 2 1 5 0 3 81 0 E- ma i l ： y i q i u c h 1 2 6 t o m