薄壁混凝土防渗管及柔性密封材料在节水灌溉工程中的应用

李 博 李 旭 范 克

（1.沛县水利局 江苏沛县 221600；2.沛县水利局张庄水利管理服务站 江苏沛县221600；3.南京市水利规划设计院有限责任公司 江苏南京 210022）

目前我省及国内较大口径的管道灌溉工程主要有地埋塑膜软管管道灌溉工程、混凝土管管道灌溉工程以及大口径 PVC 硬塑管、双层波纹管地下管灌工程。各种类型的管道灌溉工程由于其特性各有优缺点。地埋塑膜软管管道灌溉工程材料费用低，但施工工序复杂，难度大，尽管有关科研部门研制出连续浇注混凝土的施工机械，加快了施工进度，施工质量也有所提高，但仍不能适应当前农业生产的需要，且该类工程对管理水平有较高较严格的要求；而大口径的 PVC 硬塑管及双层波纹管灌溉工程，虽施工方便，但成本高，工程投资大，推广应用受经济条件的限制；而普通的混凝土管道防渗能力差，单件长度小，安装接头多，施工不方便，且接头密封技术不过关，也满足不了工程要求。近年来，通过对薄壁混凝土管与柔性密封材料的不断研究和实验，积累了大量的实验数据，形成了较为完善的技术理论，薄壁混凝土管与柔性密封材料的应用，可克服上述缺点。

1 薄壁混凝土防渗管的防渗原理及关键技术

影响混凝土防渗管防渗性能及机械强度的关键，一是生产工艺，二是材料配方。薄壁混凝土防渗管生产工艺先进，在增大旋进压力、二次加压内注水磨光条件下生产的管材密实度高，内壁防渗膜均匀致密，防渗效果好。由于管材采用独特的材料配方，在降低管材成本的同时提高了其防渗性能和机械强度。Φ30×15Ocm薄壁混凝土防渗管，在管材生产中掺入粉煤灰和生石灰，其作用既降低管材成本，也提高了管材的防渗性能和机械强度。其作用原理是：由于粉煤灰是属于酸性火山灰质材料，与混凝土酸盐水泥在水化过程中游离出的Ca（OH）2反应生成大量的非水溶性的硅酸钙物质，这种物质填补了材料空隙，增加了管材的密实度，从而提高了管材的防渗性能。另外大量加入粉煤灰虽降低了管材价格，提高了防渗性能，但由于硅酸钙物质的生成，降低了混凝土中Ca（OH）2的含量，从而降低了管材的机械强度。因此在加入粉煤灰的同时，还应加入适量的生石灰，以使混凝土在硬化过程中始终保持Ca（OH）2的峰值含量，确保混凝土管材的机械强度。另外由于粉煤灰所含的酸性硅质在常温和自然养护条件下与Ca（OH）2的化合反应速度相当缓慢，因此这种薄壁粉煤灰混凝土管的后期机械强度较高。

2 柔性密封材料的防渗原理及关键技术

当混凝土管道的接头采用水泥砂浆密封时，由于混凝土管是采用刚性联结，在地基发生不均匀沉陷及管道试水中管材因温度发生变化时，在管道接口处容易产生环行裂缝而造成漏水，直接影响管道的使用寿命，且水泥砂浆管箍施工不方便，材料损耗量大，成本高。而使用的沥青胶泥是用于处理混凝土管接头的柔型密封材料，它的防渗作用主要是能适应混凝土管道在地基发生不均匀沉降及管材温度变化等情况下引起的管道变形，避免产生裂缝以消除漏水环节。它的关键技术：一是沥青胶泥是以橡胶（不经硫化）、PVC树脂、再生胶及改性沥青为基料加入适量的增塑剂（二丁脂）、防老化剂、稳定剂在一定温度下配制而成的一种冷作防渗材料，它必须与冷底子油配合使用。冷底子油是以 10#石油沥青为基料，以 90#汽油为稀释剂，以一定比例用冷配法配制而成。刷冷底子油的作用是使稀释的沥青溶液扩散、渗透到基层的毛细孔中，成为一种坚固的沥青胶膜，以增强基层和沥青胶泥的黏接力。沥青胶泥在使用时要求环境清洁，不得有杂物掺入，同时要挤压密实与基层粘接好。

沥青胶泥作为一种新型防渗材料，它特别适用于低压混凝土输水管道的接头密封处理，水工建筑物的沉陷缝、伸缩缝的防渗处理等。根据检测，其延伸率适中，低温柔性满足标准要求，粘接力达到0.1MPa，挥发率优于标准值50%，无毒无污染。经使用，沥青胶泥的柔性和抗老化性能都满足工程需要，且直接冷用，提性方便，材料损耗量小，施工后不需保养即可试水，同时缩短工期，节省投资且防渗效果好。

3 混凝土防渗管管道施工工艺

3.1 基坑开挖

（1）根据管道布置图进行管线放样并标明干支管交叉接头及出水口门的位置。

（2）基开挖时要注意保证基坑线直、无拐弯，基坑宽度不得小于规定尺寸，深度在规定范围内随地势稍有变化，但坑底必须保持平滑，以保证管子对接时严密无渗漏。

（3）挖出的土方放置应尽量离开基坑边缘，以防施工时土壤滑落到接头上，造成接头漏水。

3.2 管道铺设

管道的铺设质量是影响整个工程质量的关键，因此在管道的铺设过程中一定要按规程操作。

（1）管子进入基坑前，基坑底板上每隔1.5m应挖一道口宽 20cm,深 10～15cm的小坑槽，使每节管子的接头都在槽中心。保证接头处清洁,以便在对接时对管子外部作防渗处理。

（2）管子的接头部位必须用钢刷清除干净（内外清理）以防粘接油膏时掺入杂物。

（3）预先配制好的冷底子油用毛刷均匀涂抹在管子的接口上，至少涂2遍，管子外壁的涂抹宽度不得小于 3cm，内壁不得小于 1cm。其作用是使稀释的沥青溶剂扩散、渗透到基层的毛细孔中，成为一层坚固的沥青胶膜，以增强基层和沥青胶泥的粘接力。

（4）沥青胶泥切制成直径2cm左右的圆条，待底子油晾干黏手时均匀地挤压粘接在管子的母口槽内，并首尾相接无缝隙。

（5）将粘有沥青胶泥的管子母口朝上游方向平稳地放入基坑内，对准已放入的管子子口进行对接，对接时要上下左右对齐，不得偏心。在用力挤压管子的同时，左右旋转使油膏被均匀地挤出，然后垫上木板用铁锤敲打管子另一端，使其紧密结合。

（6）手沾汽油后，自上而下均匀压实，被挤出的沥青胶泥与管子壁平滑连接，不得有结合缝，对未挤出沥青胶泥的部位，用沥青胶泥补足压实，并密封好。

（7）接头处理完毕后，在管子周围（避开接头）回填少许土，并踩实，以稳定管道，不至于在后面管道施工时发生错位。

（8）遇到干支交叉处，应预先在管道的交叉位置予留分接孔，方便接支管时使用。

4 结语

随着农田水利的发展，节水型农田灌溉工程在农业生产过程中的作用越来越大，所产生的经济效益和社会效益也越来越明显。因此，进一步完善管道灌溉网络的优化设计，降低工程投资，提高投资效益，因地制宜地大面积发展多种形式的节水型农田灌溉工程也越来越重要。混凝土防渗管、柔性密封材料在节水灌溉工程中的成功应用，必将推动节水型农业的大力发展。