薄壁混凝土防滲管及柔性密封材料在節(jié)水灌溉工程中的應(yīng)用

李 博 李 旭 范 克

（1.沛縣水利局 江蘇沛縣 221600；2.沛縣水利局張莊水利管理服務(wù)站 江蘇沛縣221600；3.南京市水利規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限責(zé)任公司 江蘇南京 210022）

目前我省及國內(nèi)較大口徑的管道灌溉工程主要有地埋塑膜軟管管道灌溉工程、混凝土管管道灌溉工程以及大口徑 PVC 硬塑管、雙層波紋管地下管灌工程。各種類型的管道灌溉工程由于其特性各有優(yōu)缺點(diǎn)。地埋塑膜軟管管道灌溉工程材料費(fèi)用低，但施工工序復(fù)雜，難度大，盡管有關(guān)科研部門研制出連續(xù)澆注混凝土的施工機(jī)械，加快了施工進(jìn)度，施工質(zhì)量也有所提高，但仍不能適應(yīng)當(dāng)前農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的需要，且該類工程對(duì)管理水平有較高較嚴(yán)格的要求；而大口徑的 PVC 硬塑管及雙層波紋管灌溉工程，雖施工方便，但成本高，工程投資大，推廣應(yīng)用受經(jīng)濟(jì)條件的限制；而普通的混凝土管道防滲能力差，單件長(zhǎng)度小，安裝接頭多，施工不方便，且接頭密封技術(shù)不過關(guān)，也滿足不了工程要求。近年來，通過對(duì)薄壁混凝土管與柔性密封材料的不斷研究和實(shí)驗(yàn)，積累了大量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，形成了較為完善的技術(shù)理論，薄壁混凝土管與柔性密封材料的應(yīng)用，可克服上述缺點(diǎn)。

1 薄壁混凝土防滲管的防滲原理及關(guān)鍵技術(shù)

影響混凝土防滲管防滲性能及機(jī)械強(qiáng)度的關(guān)鍵，一是生產(chǎn)工藝，二是材料配方。薄壁混凝土防滲管生產(chǎn)工藝先進(jìn)，在增大旋進(jìn)壓力、二次加壓內(nèi)注水磨光條件下生產(chǎn)的管材密實(shí)度高，內(nèi)壁防滲膜均勻致密，防滲效果好。由于管材采用獨(dú)特的材料配方，在降低管材成本的同時(shí)提高了其防滲性能和機(jī)械強(qiáng)度。Φ30×15Ocm薄壁混凝土防滲管，在管材生產(chǎn)中摻入粉煤灰和生石灰，其作用既降低管材成本，也提高了管材的防滲性能和機(jī)械強(qiáng)度。其作用原理是：由于粉煤灰是屬于酸性火山灰質(zhì)材料，與混凝土酸鹽水泥在水化過程中游離出的Ca（OH）2反應(yīng)生成大量的非水溶性的硅酸鈣物質(zhì)，這種物質(zhì)填補(bǔ)了材料空隙，增加了管材的密實(shí)度，從而提高了管材的防滲性能。另外大量加入粉煤灰雖降低了管材價(jià)格，提高了防滲性能，但由于硅酸鈣物質(zhì)的生成，降低了混凝土中Ca（OH）2的含量，從而降低了管材的機(jī)械強(qiáng)度。因此在加入粉煤灰的同時(shí)，還應(yīng)加入適量的生石灰，以使混凝土在硬化過程中始終保持Ca（OH）2的峰值含量，確保混凝土管材的機(jī)械強(qiáng)度。另外由于粉煤灰所含的酸性硅質(zhì)在常溫和自然養(yǎng)護(hù)條件下與Ca（OH）2的化合反應(yīng)速度相當(dāng)緩慢，因此這種薄壁粉煤灰混凝土管的后期機(jī)械強(qiáng)度較高。

2 柔性密封材料的防滲原理及關(guān)鍵技術(shù)

當(dāng)混凝土管道的接頭采用水泥砂漿密封時(shí)，由于混凝土管是采用剛性聯(lián)結(jié)，在地基發(fā)生不均勻沉陷及管道試水中管材因溫度發(fā)生變化時(shí)，在管道接口處容易產(chǎn)生環(huán)行裂縫而造成漏水，直接影響管道的使用壽命，且水泥砂漿管箍施工不方便，材料損耗量大，成本高。而使用的瀝青膠泥是用于處理混凝土管接頭的柔型密封材料，它的防滲作用主要是能適應(yīng)混凝土管道在地基發(fā)生不均勻沉降及管材溫度變化等情況下引起的管道變形，避免產(chǎn)生裂縫以消除漏水環(huán)節(jié)。它的關(guān)鍵技術(shù)：一是瀝青膠泥是以橡膠（不經(jīng)硫化）、PVC樹脂、再生膠及改性瀝青為基料加入適量的增塑劑（二丁脂）、防老化劑、穩(wěn)定劑在一定溫度下配制而成的一種冷作防滲材料，它必須與冷底子油配合使用。冷底子油是以 10#石油瀝青為基料，以 90#汽油為稀釋劑，以一定比例用冷配法配制而成。刷冷底子油的作用是使稀釋的瀝青溶液擴(kuò)散、滲透到基層的毛細(xì)孔中，成為一種堅(jiān)固的瀝青膠膜，以增強(qiáng)基層和瀝青膠泥的黏接力。瀝青膠泥在使用時(shí)要求環(huán)境清潔，不得有雜物摻入，同時(shí)要擠壓密實(shí)與基層粘接好。

瀝青膠泥作為一種新型防滲材料，它特別適用于低壓混凝土輸水管道的接頭密封處理，水工建筑物的沉陷縫、伸縮縫的防滲處理等。根據(jù)檢測(cè)，其延伸率適中，低溫柔性滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，粘接力達(dá)到0.1MPa，揮發(fā)率優(yōu)于標(biāo)準(zhǔn)值50%，無毒無污染。經(jīng)使用，瀝青膠泥的柔性和抗老化性能都滿足工程需要，且直接冷用，提性方便，材料損耗量小，施工后不需保養(yǎng)即可試水，同時(shí)縮短工期，節(jié)省投資且防滲效果好。

3 混凝土防滲管管道施工工藝

3.1 基坑開挖

（1）根據(jù)管道布置圖進(jìn)行管線放樣并標(biāo)明干支管交叉接頭及出水口門的位置。

（2）基開挖時(shí)要注意保證基坑線直、無拐彎，基坑寬度不得小于規(guī)定尺寸，深度在規(guī)定范圍內(nèi)隨地勢(shì)稍有變化，但坑底必須保持平滑，以保證管子對(duì)接時(shí)嚴(yán)密無滲漏。

（3）挖出的土方放置應(yīng)盡量離開基坑邊緣，以防施工時(shí)土壤滑落到接頭上，造成接頭漏水。

3.2 管道鋪設(shè)

管道的鋪設(shè)質(zhì)量是影響整個(gè)工程質(zhì)量的關(guān)鍵，因此在管道的鋪設(shè)過程中一定要按規(guī)程操作。

（1）管子進(jìn)入基坑前，基坑底板上每隔1.5m應(yīng)挖一道口寬 20cm,深 10～15cm的小坑槽，使每節(jié)管子的接頭都在槽中心。保證接頭處清潔,以便在對(duì)接時(shí)對(duì)管子外部作防滲處理。

（2）管子的接頭部位必須用鋼刷清除干凈（內(nèi)外清理）以防粘接油膏時(shí)摻入雜物。

（3）預(yù)先配制好的冷底子油用毛刷均勻涂抹在管子的接口上，至少涂2遍，管子外壁的涂抹寬度不得小于 3cm，內(nèi)壁不得小于 1cm。其作用是使稀釋的瀝青溶劑擴(kuò)散、滲透到基層的毛細(xì)孔中，成為一層堅(jiān)固的瀝青膠膜，以增強(qiáng)基層和瀝青膠泥的粘接力。

（4）瀝青膠泥切制成直徑2cm左右的圓條，待底子油晾干黏手時(shí)均勻地?cái)D壓粘接在管子的母口槽內(nèi)，并首尾相接無縫隙。

（5）將粘有瀝青膠泥的管子母口朝上游方向平穩(wěn)地放入基坑內(nèi)，對(duì)準(zhǔn)已放入的管子子口進(jìn)行對(duì)接，對(duì)接時(shí)要上下左右對(duì)齊，不得偏心。在用力擠壓管子的同時(shí)，左右旋轉(zhuǎn)使油膏被均勻地?cái)D出，然后墊上木板用鐵錘敲打管子另一端，使其緊密結(jié)合。

（6）手沾汽油后，自上而下均勻壓實(shí)，被擠出的瀝青膠泥與管子壁平滑連接，不得有結(jié)合縫，對(duì)未擠出瀝青膠泥的部位，用瀝青膠泥補(bǔ)足壓實(shí)，并密封好。

（7）接頭處理完畢后，在管子周圍（避開接頭）回填少許土，并踩實(shí)，以穩(wěn)定管道，不至于在后面管道施工時(shí)發(fā)生錯(cuò)位。

（8）遇到干支交叉處，應(yīng)預(yù)先在管道的交叉位置予留分接孔，方便接支管時(shí)使用。

4 結(jié)語

隨著農(nóng)田水利的發(fā)展，節(jié)水型農(nóng)田灌溉工程在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中的作用越來越大，所產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益也越來越明顯。因此，進(jìn)一步完善管道灌溉網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，降低工程投資，提高投資效益，因地制宜地大面積發(fā)展多種形式的節(jié)水型農(nóng)田灌溉工程也越來越重要?；炷练罎B管、柔性密封材料在節(jié)水灌溉工程中的成功應(yīng)用，必將推動(dòng)節(jié)水型農(nóng)業(yè)的大力發(fā)展。