Spannbetonzylinderrohr (PCCP) besteht aus einem Betonkern, einem dünnen Stahlzylinder, hochfesten Spanndrähten und einer Mörtelbeschichtung. Der Betonkern ist das tragende Bauteil, wobei der Stahlzylinder als Wassersperre zwischen den Betonschichten fungiert. Die Spanndrähte erzeugen einen gleichmäßigen Druck im Kern, der die Zugspannungen im Rohr ausgleicht, und die Mörtelbeschichtung schützt die Spanndrähte vor physischer Beschädigung und äußerer Korrosion.
Spannbetonzylinderrohre (PCCP) wurden erstmals 1942 als ausgekleidete Zylinderrohre hergestellt. Der Spanndraht in ausgekleideten Zylinderrohren ist direkt um den Stahlzylinder gewickelt. Ein zweiter Typ von PCCP wurde 1952 entwickelt, bei dem der Stahlzylinder auf beiden Seiten mit Beton ummantelt ist. Das so genannte eingebettete Zylinderrohr unterscheidet sich vom ausgekleideten Zylinderrohr dadurch, dass der Stahlzylinder von einem Betonkern umschlossen ist. Daher ist der Spanndraht um den Betonkern gewickelt und nicht wie bei ausgekleideten Rohren um den Stahlzylinder. Die typischen Durchmesserbereiche für ausgekleidete und eingebettete Zylinderrohre liegen zwischen 16 und 60 Zoll bzw. 30 und 256 Zoll.
Die Konstruktions- und Herstellungsnormen für PCCP haben sich seit 1942 schrittweise weiterentwickelt, wobei die erste Norm für PCCP 1949 von der American Water Works Association (AWWA) verabschiedet wurde. Die Norm AWWA C301 Standard for Prestressed Concrete Pressure Pipe, Steel Cylinder Type, for Water and Other Liquids (AWWA C301) wurde mehrfach überarbeitet, zuletzt im Jahr 2007. 1992 schuf die AWWA eine neue Norm für die Konstruktion und Herstellung von PCCP, die als AWWA C304 Standard for Design of Prestressed Concrete Cylinder Pipe (AWWA C304) definiert wurde.
Die anfänglichen strukturellen Konstruktionsanforderungen für die Herstellung von PCCP waren eher konservativ mit hohen Sicherheitsfaktoren. Mit zunehmender Erfahrung bei der Verwendung dieser Verbundrohre und einem besseren Verständnis des Verhaltens von PCCP sowie Fortschritten in der Materialwissenschaft wurden jedoch Änderungen an der strukturellen Auslegung der PCCP vorgenommen, um die Herstellungskosten zu senken. Die Erhöhung der Zugfestigkeit des Drahtes während der Herstellung in den späten 1960er und frühen 1970er Jahren reduzierte die Menge des Spannstahldrahtes und ermöglichte einen kleineren Drahtdurchmesser, was zu einer scheinbar effizienteren Konstruktion und wirtschaftlichen Herstellung führte. Diese Praktiken erreichten ihren Höhepunkt in den 1970er Jahren, als Rohre mit Draht der Klasse IV und andere kostensparende Maßnahmen in den Herstellungsprozess eingeführt wurden.
Rohre aus dieser Zeit wiesen eine hohe Rate an vorzeitigen Ausfällen auf. In der Folgezeit begannen sich die technischen Standards für PCCP zu verbessern, was zu verbesserten Standards für PCCP führte. Die wichtigsten Überarbeitungen der Normen, der Konstruktion und der Herstellung von PCCP bestehen in Änderungen des maximalen Durchmessers der PCCP, der Qualität (Festigkeit) des Betons, der Dicke des Stahlzylinders, der Spanndrahtnormen (Drahtdurchmesser, Wickelspannung, Abstand usw.) und der Dicke der Mörtelbeschichtung.
In den letzten Jahren wurden von der American Concrete Pressure Pipe Association (ACPPA) und der durch sie vertretenen Industrie eine Reihe bedeutender Verbesserungen des PCCP-Herstellungsprozesses und der Qualitätskontrollverfahren erreicht:
- Ein starker Fokus auf Qualitätskontrolle und Technologieentwicklung;
- Ein für die Wasserindustrie wegweisendes Audit- und Zertifizierungsprogramm;
- Entwicklung strenger Normen;
Das Ergebnis in den überarbeiteten Normen bietet ein Rohrmaterial, das viel besser entworfen und hergestellt wird als das PCCP, das zu jeder Zeit in seiner 50-jährigen Geschichte produziert wurde.
PCCP hat die niedrigste Wasserleitungsbruchrate pro 100 km als jedes andere Rohrmaterial (Prosser, 1996).
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