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.pdf

设计与施工 水利规划与设计 2 0 1 2年第 5期 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 2 2 1 6 0 0 ；2 ． 沛县水利局张庄水利管理服务站 江苏沛县 2 2 1 6 0 0 ；3 ． 南京市水利规划设计院有限责任公司 江苏南京 2 1 0 0 2 2 ) 【 摘 要】 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 ，不但降低了工程造价 ，而且解 决 了普通混凝土管道在地基发生不均衡沉陷时，管子接头发生爆裂和渗水的现象。同时该项技术施工工艺 简单，操作简便易行。 【 关键词 】 薄壁混凝土防渗管 柔性密封材料 节水灌溉 【中图分类号】T V6 7 2 ． 2 【 文献标识码】 B 【 文章编号】 1 6 7 2 — 2 4 6 9( 2 0 1 2 ) 0 5 — 0 0 7 6 — 0 2 【 D O I编码 】 1 0 ． 3 9 6 9 ／ j ． i s s n ． 1 6 7 2 — 2 4 6 9 ． 2 0 1 2 ． 0 5 ． 0 2 5 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 P V C 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 P V C 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 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 。 ~3 0 1 5 0 o m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 C a( O H )z 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 C a( O H )z 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 C a( O H )z 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 C a( O H )。 的化合反应速 影响混凝土 防渗管 防渗性 能及机械强度 的 作 者简 介： 李博 ( 1 9 6 9 年一 ) ， 男， 工程师。 7 6 设计与施工 水利规划与设计 2 0 1 2年第 5期 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 )、 P V C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 1 0 石油沥青 为 基料 ，以 9 0 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 ． 1 M P a ，挥发率优于标准值 5 0 ％ ，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 。 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 ． 5 m 应挖 一道 口宽 2 0 a m ， 深 1 0 ～ 1 5 a m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 3 c m ，内壁不得小于 1 a m 。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 2 c m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 。 3 混凝土防渗管管道施工工艺 4 结语 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 ， 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。 77