砂土水泥管是以當(dāng)?shù)睾由昂头圪|(zhì)亞粘土為主，摻入少量水泥加水拌勻后，經(jīng)立式擠壓水泥制管機(jī)壓擠而成的一種新型管材，其原材料配合比及尺寸選擇如下。

管材的水泥選用425普通硅酸鹽水泥，也可選用礦渣水泥、火山灰水泥，但水泥標(biāo)號(hào)不得低于325，以保證管子的質(zhì)量；土料選用當(dāng)?shù)貋喺惩粒�其顆粒組成如表1所列；砂子選用當(dāng)?shù)靥烊缓由埃�其顆粒組成如表1所列；水為當(dāng)?shù)鼐�水，�?jīng)測(cè)定，其礦化度為0.4～0.5g/L，屬重碳酸鹽型淡水。

粒徑/mm	5～2	2～0.5	0.5～0.25	0.25～0.1	0.1～0.05	0.05～0.005	<0.005	備注
砂 粉質(zhì)亞粘土	14.7	47.1	23.0	7.9	7.3 8.5	71.4	29.1	中砂

砂土水泥管的材料，425水泥按15%，天然河砂按50%，亞粘土按35%進(jìn)行配比，最佳含水率為8%。經(jīng)分析，混合砂土料中粒徑大于0.1mm的中砂占54.5%，0.1～0.05mm的細(xì)砂占7.8%，0.05～0.005mm的粉粒占29.4%，小于0.005mm的粘粒占8.3%。

砂土水泥管屬厚壁管，通過試驗(yàn)及計(jì)算選定其生產(chǎn)規(guī)格如表2所列，本試區(qū)砂土水泥管的經(jīng)濟(jì)管徑主要采用Φ135mm和Φ150mm兩種。

內(nèi)徑/mm	長(zhǎng)度/mm	壁厚/mm	備注
135	980	25	實(shí)際壁厚27mm
150	980	25
200	980	30
250	980	35

一、砂土水泥管的物理及水力特性

1. 物理特性

砂土水泥管的物理特性主要包括，內(nèi)水爆破壓力、抗壓強(qiáng)度、抗折強(qiáng)度、抗彎強(qiáng)度、抗?jié)B性、干縮系數(shù)、濕脹系數(shù)、線脹系數(shù)、彈性模量等，其物理力學(xué)強(qiáng)度主要是在機(jī)械壓實(shí)條件下，水泥遇水膠凝硬化及其與土砂顆粒固結(jié)的結(jié)果

管材尺寸/mm			齡期/d	抗壓強(qiáng)度/MPa	抗彎強(qiáng)度/MPa	抗折強(qiáng)度/MPa	內(nèi)水爆破壓力/MPa
內(nèi)徑	壁厚	管長(zhǎng)
150 200	25 30	980 980	28 28	5.75 4.84	2.67	1.646 2.52	>0.1 >0.08

為了更好地研究砂土水泥管的物理學(xué)特性，作了以下試驗(yàn)：水泥含量為15%的砂土水泥管的壓力試驗(yàn)，成果見表3；對(duì)Φ135mm、壁厚27mm的砂土水泥管不同配比、不同齡期和內(nèi)水爆破壓力關(guān)系進(jìn)行的系統(tǒng)測(cè)定試驗(yàn)，成果見表4。從表4可看出，砂土水泥管的爆破壓力、水泥摻量、含水率、干容重與機(jī)械壓實(shí)功能密切相關(guān)，要保證砂土水泥管28d齡期內(nèi)水爆破壓力穩(wěn)定在0.15MPa以上時(shí)，水泥摻量需要18%，干容重達(dá)1.85～1.95t/m³，最優(yōu)含水率在8%左右，機(jī)器壓擠速度以2～3min生產(chǎn)一節(jié)為宜，配料最優(yōu)含水率試驗(yàn)成果見表5。

配比/%			齡期/d	干容重/t/m3	爆破壓力/MPa	備注
水泥	砂	粘土
15	50	35	28	1.83	0.113	每個(gè)配比重復(fù)3次， 取平均值，每天灑水4次， 養(yǎng)護(hù)28d。
18	40	42	28	1.86	0.185
18	50	32	28	1.87	0.162
18	60	22	28	1.98	0.173
20	50	30	28	1.95	0.263

干容重/t/m3	1.6	1.7	1.8	1.9	2.0	2.1	備注
摻輕壤土含水率/%	15.5	14.5	13.0	12.0	11.0	10.0
砂＋亞粘土含水率/%			9.0	8.0	7.0		本試區(qū)

此外，還對(duì)砂土水泥管的抗壓強(qiáng)度隨齡期變化資料進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)（見表6），對(duì)砂土水泥管的抗?jié)B性能進(jìn)行了試驗(yàn)。試驗(yàn)表明，只要拌料均勻，干容重在1.85t/m³以上，內(nèi)水壓力達(dá)0.1MPa，管子可不滲，盡管砂土水泥管在運(yùn)行初期有個(gè)別“冒汗”現(xiàn)象，但隨著輸水時(shí)間的延長(zhǎng)會(huì)自行消失，通過對(duì)砂土水泥管進(jìn)行動(dòng)荷載試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)在溝寬為0.7m、溝深為0.8m時(shí)，鋪設(shè)的Φ200mm、Φ150mm、Φ135mm管材，經(jīng)載重4t、8t、12t拖拉機(jī)、汽車試載，沒有損壞情況出現(xiàn)。

齡期/d	14	28	60	90	180	365	1095
抗壓強(qiáng)度增長(zhǎng)率/%	75～80	100	115～125	125～140	140～160	160～180	190～200

管道	管道內(nèi)徑/mm	沿程損失					流量/m3/h
		測(cè)壓管距離	水頭差	百米水頭損失	糙率	阻力系數(shù)
N1	135	56.6	0.162	0.286	0.0141	0.048	20.46
N2	200	46.8	0.016	0.034	0.0136	0.039	20.90
N3	135	58.6	0.110	0.194	0.0134	0.044	17.5

2. 水力特性

砂土水泥管低壓管道輸水灌溉，其水流要保持一定的工作壓力，以克服沿程各種阻力所消耗的能量，將水送入田間，為了給砂土水泥管輸水工程規(guī)劃設(shè)計(jì)提供參數(shù)，筆者進(jìn)行了大田試驗(yàn)和室內(nèi)試驗(yàn)，并獲得了較為滿意的試驗(yàn)成果（見表7）。

二、砂土水泥管網(wǎng)設(shè)計(jì)參數(shù)及設(shè)計(jì)方案

1. 管網(wǎng)設(shè)計(jì)參數(shù)

根據(jù)試區(qū)的井出水量、靜水位、動(dòng)水位和試區(qū)的降雨量，蒸發(fā)量、土壤類型、作物種類以及需水規(guī)律，確定管網(wǎng)的設(shè)計(jì)參數(shù)是：灌水定額每畝為40m³、土壤容重為1.45g/cm³、濕潤(rùn)層深度為60cm、田間持水量為22%、管道水利用系數(shù)為0.95，土壤適應(yīng)水分上限取田間持水量的95%，下限取田間持水量的65%；冬小麥抽穗－－灌漿期的日平均最大需水量為7.5mm，降雨量按75%保證率考慮，灌水周期為8d；此外，出水量為10m³/h的水井，控制灌溉面積為30畝，出水量為20m³/h的水井，控制灌溉面積為40畝，出水量為30m³/h的水井，控制灌溉面積為60畝。

2. 管網(wǎng)布置形式

管網(wǎng)布置時(shí)，要求管線盡量取直，避免彎道或起伏，以減少不必要的水流阻力和水頭損失，在滿足灌水要求的前提下，力求管道控制面積大、管線短、投資省、管理方便，在設(shè)計(jì)管網(wǎng)時(shí)，做到溝、路、林、田、井統(tǒng)一規(guī)劃。

根據(jù)本試區(qū)的井出水量小（10～30m³/h）、井?dāng)?shù)多、密度大、布點(diǎn)均的特點(diǎn)，管網(wǎng)布置形式主要有兩種：每一種為單井單管雙向分水系統(tǒng)，單管長(zhǎng)度為250～300m，固定管道平行于種值行，每隔30～50m設(shè)一給水栓，再接50-80m塑料軟管向兩側(cè)供水；第二種采用二級(jí)管道，末級(jí)固定管道垂直于種值行，隔30～50m設(shè)一給水栓，配軟管單向供水。

三、砂土水泥管的施工技術(shù)

根據(jù)規(guī)劃設(shè)計(jì)要求，首先鋪工放線，確定管道及其配件（彎頭、三通、閘閥等）的位置，然后開挖管道溝（溝寬0.7m，深0.8m）。同時(shí)，要求管道溝順直、溝底平整，管了接頭采用紗布兜法，即二層紗布三層水泥砂漿銜接，后經(jīng)改進(jìn)為一層紗布二層水泥砂漿銜接，效果良好，管子對(duì)接處內(nèi)用1:1水泥砂漿，外用1:3水泥砂漿配合紗布抹成寬10cm，厚2cm的環(huán)帶，并壓實(shí)抹光，最后在接頭及管身上填30cm厚濕土進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。

與砂土水泥管配套的管件有彎頭、三通、四通、進(jìn)水立管和出水立管等，均為混凝土預(yù)制件，管道與管件之間接頭用1:2水泥砂漿加麻刀填塞嚴(yán)密，表層再用水泥砂漿抹光。

在整條管道鋪設(shè)完畢后的第三天即可試水檢查，如有輕微滲水，可用水泥膏抹好，對(duì)環(huán)向裂紋，嚴(yán)重漏水處可用紗布包裹砂漿的方法處理，直至整條管道無滲漏時(shí)方可全部回填，實(shí)踐表明，采用砂土水泥管輸水，具有造價(jià)低、效益大，還本年限短、經(jīng)濟(jì)實(shí)惠等優(yōu)點(diǎn)，具有一定的推廣價(jià)值。