Voorgespannen beton cilinderpijp (PCCP) bestaat uit een betonnen kern, een dunne stalen cilinder, voorgespannen draden met hoge treksterkte en een mortelcoating. De betonnen kern is de belangrijkste structurele dragende component, waarbij de stalen cilinder als waterkering tussen de betonlagen fungeert, de voorspandraden een gelijkmatige druk in de kern opwekken die de trekspanningen in de pijp compenseert, en de mortelcoating de voorspandraden tegen fysieke schade en externe corrosie beschermt.
Prested Concrete Cylinder Pipe (PCCP) werd voor het eerst in 1942 vervaardigd als beklede cilinderpijp. De voorspandraad in beklede cilinderpijp is direct om de stalen cilinder gewikkeld. In 1952 werd een tweede type PCCP ontwikkeld, waarbij de stalen cilinder aan beide zijden met beton is omhuld. Dit type verschilt van de beklede cilinderpijp doordat de stalen cilinder in een betonnen kern is ingekapseld. Daarom is de voorspandraad rond de betonnen kern gewikkeld in plaats van rond de stalen cilinder zoals bij beklede cilinderpijp. De typische diameterbereiken voor beklede en ingebedde cilinderpijp liggen tussen 16 en 60 inch en 30 tot 256 inch, respectievelijk.
De ontwerp- en fabricagenormen voor PCCP hebben zich geleidelijk ontwikkeld sinds 1942 met de eerste norm voor PCCP goedgekeurd door de American Water Works Association (AWWA) in 1949. De AWWA C301 Standard for Prestressed Concrete Pressure Pipe, Steel Cylinder Type, for Water and Other Liquids (AWWA C301) norm werd meerdere malen herzien met de laatste herziening in 2007. In 1992 creëerde de AWWA een nieuwe norm voor het ontwerp en de fabricage van PCCP, gedefinieerd als de AWWA C304 Standard for Design of Prestressed Concrete Cylinder Pipe (AWWA C304).
De aanvankelijke structurele ontwerpeisen voor de fabricage van PCCP neigden naar conservatief met hoge veiligheidsfactoren. Naarmate de ervaring met het gebruik van deze composietpijp en het inzicht in het gedrag van PCCP toenam, samen met de vooruitgang in de materiaalwetenschappen, werden veranderingen in het constructieve ontwerp van PCCP aangebracht om de fabricagekosten te verlagen. De toename van de treksterkte van de draad tijdens de fabricage aan het eind van de jaren zestig en het begin van de jaren zeventig verminderde de hoeveelheid voorspandraad en maakte draad met een kleinere diameter mogelijk, wat resulteerde in wat een efficiënter ontwerp en een economische fabricage leek te zijn. Deze praktijken bereikten hun hoogtepunt in de jaren 1970, toen buizen met draad van klasse IV en andere kostenbesparende maatregelen in het fabricageproces werden toegepast.
Buizen uit dit tijdperk begonnen een hoog percentage voortijdige defecten te vertonen. Vervolgens begonnen de technische normen voor PCCP te verbeteren, wat resulteerde in verbeterde normen voor PCCP. De belangrijkste herzieningen in de normen, het ontwerp en de fabricage van PCCP bestaan uit veranderingen in de maximale diameter van het PCCP, de kwaliteit (sterkte) van het beton, de dikte van de stalen cilinder, normen voor voorspandraden (draaddiameter, wikkelspanning, afstand, enz.) en de dikte van de mortelcoating.
In de afgelopen jaren zijn een aantal belangrijke verbeteringen in het PCCP-fabricageproces en de kwaliteitscontroleprocedures tot stand gebracht door de American Concrete Pressure Pipe Association (ACPPA) en de industrie die daardoor wordt vertegenwoordigd:
- Een sterke focus op kwaliteitscontrole en technologische ontwikkeling;
- Een waterindustrie mijlpaal compliance audit en certificatie programma;
- Ontwikkeling van strenge normen;
Het resultaat in de herziene normen biedt een pijp materiaal dat veel beter is ontworpen en vervaardigd dan de PCCP geproduceerd op enig moment in zijn 50-jarige geschiedenis.
PCCP heeft het laagste breukpercentage van waterleidingen per 100 km dan welk ander leidingmateriaal ook (Prosser, 1996).
Download onze whitepaper voor meer informatie over de prestaties en aantasting van PCCP op basis van meer dan een decennium van conditiebeoordelingsgegevens.