周晔
武汉市政工程设计研究院有限责任公司 武汉 430023
摘要：本文针对武汉市汉口地区大口径供水管道的漏损与维修现状进行调研分析，发现了灰口铸铁管石棉水泥接头为主要漏损部位，并找出了维修过程中存在的主要问题。为解决问题进行了实验研究，研究结果表明：大口径供水管道石棉水泥接头的制作原料中，石棉与膨胀水泥的最佳配比为3：7。
关键词：大口径供水管道；石棉水泥接头；漏损；原料配比
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通过供水实践经验及查阅相关资料，作者将供水管网漏损的原因总结为以下四点：
1、供水管网本身的缺陷
供水管网本身的缺陷可归纳为五个方面。
（1）管道材质
1960~1980年代，我国室外给水管管材主为灰口铸铁管、钢管、水泥管，部分管材性能较差[1]。
（2）管网老化
目前世界上已使用30年及以上的供水管道中约占供水管道总量的50%，这些老化的管网更容易被磨损、腐蚀[2]。
（3）管道配件质量
现今市场上涌现了大批管道配件生产商，配件质量良莠不齐。
根据实际经验，发现在武汉地区的众多管道配件中，消火栓、阀门的漏损几率较高。
（4）管道腐蚀
化学腐蚀和微生物腐蚀均容易造成管道漏损[3]。
（5）管道接口质量
管道接口是供水管道发生管道漏损的主要部件[4]。
2、施工质量因素
施工质量因素包括受损的管材及配件未被发现而继续使用[5]，沟槽回填未达到相应规范要求[6]，施工中管道借转过多降低管道连续性[7]等，这些因素均容易造成管道漏损。
3、供水管网运行管理方式不当
在实际运行管理中，部分供水管网水压过高、无故停泵造成水锤等现象，均易损坏供水管道，造成管道漏损[8]。
4、外界环境因素
外界环境因素主要有温度因素及地质因素。
DN100及以上管道是武汉市汉口地区供水维修部门的主要关注对象，其中DN300及以上大口径管道多位于机动车道、非机动车道，修复时施工环境复杂、开挖面积大，维修耗时长。所以，作者选择DN300及以上给水管道作为供水管网漏损现状的调研对象。
在收集的80处DN300及以上供水管道的维修信息中，管身维修数量约占维修总量的28.8%，管道接头维修数量约占维修总量的71.2%，如表1所示。
通过对表1的分析，将接头维修作为给水管道维修的主要研究对象。
在武汉市汉口地区，常用的大口径给水管管材包括钢管、球墨铸铁管、灰口铸铁管。其中，钢管主要采用无缝钢管，不存在接头漏损；球墨铸铁管主要采用承插式橡胶圈接口，管道可沿轴线方向摆动3~5°不产生漏损；灰口铸铁管接口主要采用石棉水泥将承插口密封，抗不均匀沉降性能较差，此外，其在本地区的使用年限在30年以上，发生管道漏损的概率较高。
综上所述，灰口铸铁管的石棉水泥接口为本地区供水管道发生漏损的主要部位。
在武汉市汉口地区一般采用膨胀水泥添加石棉和氯化钙的方法维修大口径给水管道刚性接口，这种方法具有养护完成后接口机械强度较大的优点。
在石棉水泥接头制作过程中，需要使用的原料有膨胀水泥、石棉、氯化钙、水，将它们按照一定的比例混合后分层打实。
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通过调研57单大口径给水管接头的实际维修工程，作者发现在实际维修操作过程中存在原料配比的随意性问题，致使部分已经修复的石棉水泥接头在规定的时间内没有达到应有的强度，导致维修质量不达标。
为了解决原料配比的随意性问题，作者通过试验研究了石棉水泥接头达到应有强度时石棉与膨胀水泥的最佳配比。
1实验材料与方法
1.1实验设备
（1）试验模块
采用dn32 PPR管作为模具，将不同配比的实验原料装入其中，用铁丝缠绕固定，以便养护完成后脱模，如图3所示。
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图5 台钳及测力显示器实例图
（4）原料称量装置
使用台秤来准确称量原料，如图6所示。
图6 台秤实例图
1.2实验方法
参照GB/T17671-1999中的试验方法，结合实验设备，对按照不同原料配比制备的试验模块进行强度试验，确定最佳原料配比。
1.3测定指标及方法
查阅相关资料并结合实际经验，作者选择了5组配比，如表2所示。
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表2 原料配比表
重量比例（石棉：水泥）
1:92:83:74:65:5
用以上5组配比制作成尺寸相同的模块，使用液压千斤顶对模块进行压实，压实力度需保持一样，并用测力显示器实时监测。为了排除因养护时间不足而造成的数据偏差，在本实验中，所有试验模块的养护期均确定为24小时。待试验模块养护完成，将测力器感应键与模块纵向夹持在台钳虎口之间，使用台钳对模块进行加载压力，整个压力加载的过程缓慢且均匀，且在整个加载过程中对测力器显示器进行专人观测。当压强增大到水泥模块受力的临界点，模块瞬间被破损，测力显示器上的读数会停止下来，该数值为水泥模块承受压力的最大值。
2结果与讨论
通过上述实验方法，进行了最佳原料配比探究实验，得出的实验结果如表3所示。
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由表3可知，在石棉与膨胀水泥混合配比中，随着石棉所占的比例的增大，试验模块的耐压强度也在不断的增大，当石棉与膨胀水泥的混合配比在3：7时，试验模块具有最大的耐压强度。超过这个比例值，随着石棉所占的比例进一步增大，试验模块的耐压强度会逐渐降低。由此，我们将石棉与膨胀水泥的最佳配比确定为3：7。
结语
本文详细介绍了确定最佳原料配比这个实验的过程，从模块抗压强度的角度来确定实验结论：大口径给水管道石棉水泥接头的原料配比中，石棉与膨胀水泥的最佳配比为3:7。
参考文献
[1]偶炯民, 陈秋生. 城市供水的理想管材[M].管道漏损控制研讨会. 2001, 11.
[2] G.J.Weil, Noncontact, remote sensing of buried water pipeline leaks using infrared thermograph [J]. Water Resources Planning and Management and Urban Water Resources, 1993: 404~407.
[3]张从菊,朱兆亮. 城镇给水管网漏失原因及对策探讨[M].中国水运, 2008, 6.
[4]李文博.城市供水管网漏损率量化及控制研究[D].哈尔滨工业大学硕士论文,2010.
[5]张庆伟. 浅谈城市供水管道维修施工技术[J]. 工程建设与管理, 2012, 2.
[6]王昊.供水管网改造优化研究[D].天津:天津大学,2009.
[7]郑剑彪, 吴建军. 供水管道施工要点及质量控制[M]. 中国建筑金属结构, 2013, 2.
[8]苏勇文. 水厂运行管理浅议[M]. 今日南国, 2009, 7.
论文作者:周晔
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第23期
论文发表时间:2018/12/14
标签：石棉论文; 管道论文; 水泥论文; 管网论文; 模块论文; 原料论文; 大口径论文; 《建筑学研究前沿》2018年第23期论文;