3.2 膨脹水泥接口產(chǎn)生膨脹破壞的原因分析
（1）如前所述，配比中石膏的存在使接口填料產(chǎn)生一定的膨脹量，而使其接口密實，從而達到阻止?jié)B漏的目的。但是，由于石膏對膨脹性能的高度敏感性，摻量稍多即可能產(chǎn)生膨脹危害。由于這種材料固化作用明顯、迅速，實際施工中，為方便操作，一些操作者在現(xiàn)場配制，缺乏嚴(yán)格的計量，甚至不進行計量，必然產(chǎn)生問題。
（2）水泥中鋁酸三鈣的含量各個水泥廠家相差比較大，從4%～5%到10%左右不等，而正是鋁酸三鈣和配比中的石膏發(fā)生反應(yīng)才使膨脹水泥接口材料發(fā)生膨脹。這造成了問題的復(fù)雜性。
（3）配方中的石膏非國家嚴(yán)格控制的產(chǎn)品，細度成份也不標(biāo)準(zhǔn)，如果所選石膏顆粒偏粗，化學(xué)活性低，水化過程可能很慢，很可能造成接口填料后期過量膨脹。
（4）一些地區(qū)地下水中常含有硫酸鹽如硫酸鈉、硫酸鈣、硫酸鎂等，硫酸鹽溶液和水泥石中的氫氧化鈣及水化鋁酸鈣發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成石膏、硫鋁酸鈣等物質(zhì)，產(chǎn)生體積膨脹，使接口破壞。水中硫酸鈉和水泥石中的氫氧化鈣反應(yīng)式如下：
Ca（OH）3+Na3SO4·10H2O→CaSO4·2H3O+2NaOH+8H2O
從Ca（OH）3轉(zhuǎn)變?yōu)镃aSO4·2H2O體積為原來的2倍，這些變化是個緩慢的過程，可能造成接口填料后期過量膨脹。
3.3 膨脹水泥接口施工要點
許多管道接口膨脹破壞的事故說明：施工中配比不準(zhǔn)和操作不當(dāng)是造成事故的主要原因，因此，嚴(yán)格操作程序是保證膨脹水泥接口施工質(zhì)量的關(guān)鍵，應(yīng)注意以下幾點。
3.3.1 配合比
填料配比必須經(jīng)過試驗或者長期實踐后確定，配比中石膏粉含量：鑄鐵管接口宜控制在8%（重量比）以下；混凝土管接口宜控制在5%（重量比）以下；氯化鈣摻量宜控制在5%左右（溶化后使用）。
3.3.2 材料
水泥宜選用強度等級42.5R的硅酸鹽水泥（不摻加混合材料的PI型水泥）；石膏宜選用粉狀半水石膏（顆粒越細越好）；氯化鈣為工業(yè)氯化鈣（溶化后使用）。
3.3.3 填料操作
（1）石膏水泥混合物和氯化鈣溶液必須由專人統(tǒng)一精確稱量拌制，集中保管，施工人員只要按用量領(lǐng)取混合干料及氯化鈣溶液，在現(xiàn)場隨抹口隨加水及氯化鈣溶液拌合即可。氯化鈣溶液的濃度根據(jù)現(xiàn)場溫度可適當(dāng)調(diào)整，一般可掌握在溶液相對密度1.10左右。
（2）現(xiàn)場根據(jù)每次石膏水泥的拌合量計算出氯化鈣溶液的加入量，然后加水拌合成面團狀，可搓成條形填入管口。填料拌好后使用時間不得超過30 min.
（3）抹口前將管道承口（填料間隙）清理干凈。并在承口內(nèi)填麻辮，其深度為承口深度的1/3左右。
（4）將填料搓成條狀，向承口分層用力填進，并用灰鑿分層填實，最后抹平壓光，表面應(yīng)凹入承口邊緣2 mm.隨即潤濕養(yǎng)護?？捎媚嗪冢钔翝菜B(yǎng)護。如冬季施工，抹口后用鹽水和泥糊口，覆干土蓄熱養(yǎng)護。管段亦覆干土保溫。
（5）在地下水有腐蝕性的地區(qū)，接口表面應(yīng)涂隔離劑。
4．結(jié)論和改進設(shè)想
根據(jù)以上分析可以看出，在嚴(yán)格的配合比和操作規(guī)程規(guī)范下，膨脹水泥接口是可以安全使用的，這已為大量的施工實踐所證明。
這種接口使用已歷經(jīng)30多年，它大大減輕了工人的勞動強度，提高了工作效率，節(jié)約了資金，功不可沒。從20世紀(jì)80代以來，隨著橡膠圈接口及管材的普及，膨脹水泥接口的使用逐漸減少，但在管道管件接頭處仍在使用。
膨脹水泥接口也存在一些問題，其一，膨脹水泥接口配比中石膏的摻量對膨脹作用過于敏感，施工中稍有不慎，就可能發(fā)生接口脹裂，而這種脹裂又是不可修復(fù)的；其二，配比中氯化鈣有可能浸蝕管口鋼筋，使其產(chǎn)生銹蝕，產(chǎn)生Fe3O3，也可能導(dǎo)致接口破壞；其三，由于采用水泥中的熟料成份有變化，也可能導(dǎo)致和石膏發(fā)生不良反應(yīng)。
以上種種因素都造成了對這種接口材料難以預(yù)料的變數(shù)。為此，研究新的接頭材料成為必要。有以下兩種設(shè)想：
（1）采用微膨脹無收縮配方。
（2）選擇其他微膨脹劑（如UEA等）替代石膏，使接口產(chǎn)生膨脹，而不致膨脹力過大造成危害。
（1）如前所述，配比中石膏的存在使接口填料產(chǎn)生一定的膨脹量，而使其接口密實，從而達到阻止?jié)B漏的目的。但是，由于石膏對膨脹性能的高度敏感性，摻量稍多即可能產(chǎn)生膨脹危害。由于這種材料固化作用明顯、迅速，實際施工中，為方便操作，一些操作者在現(xiàn)場配制，缺乏嚴(yán)格的計量，甚至不進行計量，必然產(chǎn)生問題。
（2）水泥中鋁酸三鈣的含量各個水泥廠家相差比較大，從4%～5%到10%左右不等，而正是鋁酸三鈣和配比中的石膏發(fā)生反應(yīng)才使膨脹水泥接口材料發(fā)生膨脹。這造成了問題的復(fù)雜性。
（3）配方中的石膏非國家嚴(yán)格控制的產(chǎn)品，細度成份也不標(biāo)準(zhǔn)，如果所選石膏顆粒偏粗，化學(xué)活性低，水化過程可能很慢，很可能造成接口填料后期過量膨脹。
（4）一些地區(qū)地下水中常含有硫酸鹽如硫酸鈉、硫酸鈣、硫酸鎂等，硫酸鹽溶液和水泥石中的氫氧化鈣及水化鋁酸鈣發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成石膏、硫鋁酸鈣等物質(zhì)，產(chǎn)生體積膨脹，使接口破壞。水中硫酸鈉和水泥石中的氫氧化鈣反應(yīng)式如下：
Ca（OH）3+Na3SO4·10H2O→CaSO4·2H3O+2NaOH+8H2O
從Ca（OH）3轉(zhuǎn)變?yōu)镃aSO4·2H2O體積為原來的2倍，這些變化是個緩慢的過程，可能造成接口填料后期過量膨脹。
3.3 膨脹水泥接口施工要點
許多管道接口膨脹破壞的事故說明：施工中配比不準(zhǔn)和操作不當(dāng)是造成事故的主要原因，因此，嚴(yán)格操作程序是保證膨脹水泥接口施工質(zhì)量的關(guān)鍵，應(yīng)注意以下幾點。
3.3.1 配合比
填料配比必須經(jīng)過試驗或者長期實踐后確定，配比中石膏粉含量：鑄鐵管接口宜控制在8%（重量比）以下；混凝土管接口宜控制在5%（重量比）以下；氯化鈣摻量宜控制在5%左右（溶化后使用）。
3.3.2 材料
水泥宜選用強度等級42.5R的硅酸鹽水泥（不摻加混合材料的PI型水泥）；石膏宜選用粉狀半水石膏（顆粒越細越好）；氯化鈣為工業(yè)氯化鈣（溶化后使用）。
3.3.3 填料操作
（1）石膏水泥混合物和氯化鈣溶液必須由專人統(tǒng)一精確稱量拌制，集中保管，施工人員只要按用量領(lǐng)取混合干料及氯化鈣溶液，在現(xiàn)場隨抹口隨加水及氯化鈣溶液拌合即可。氯化鈣溶液的濃度根據(jù)現(xiàn)場溫度可適當(dāng)調(diào)整，一般可掌握在溶液相對密度1.10左右。
（2）現(xiàn)場根據(jù)每次石膏水泥的拌合量計算出氯化鈣溶液的加入量，然后加水拌合成面團狀，可搓成條形填入管口。填料拌好后使用時間不得超過30 min.
（3）抹口前將管道承口（填料間隙）清理干凈。并在承口內(nèi)填麻辮，其深度為承口深度的1/3左右。
（4）將填料搓成條狀，向承口分層用力填進，并用灰鑿分層填實，最后抹平壓光，表面應(yīng)凹入承口邊緣2 mm.隨即潤濕養(yǎng)護?？捎媚嗪冢钔翝菜B(yǎng)護。如冬季施工，抹口后用鹽水和泥糊口，覆干土蓄熱養(yǎng)護。管段亦覆干土保溫。
（5）在地下水有腐蝕性的地區(qū)，接口表面應(yīng)涂隔離劑。
4．結(jié)論和改進設(shè)想
根據(jù)以上分析可以看出，在嚴(yán)格的配合比和操作規(guī)程規(guī)范下，膨脹水泥接口是可以安全使用的，這已為大量的施工實踐所證明。
這種接口使用已歷經(jīng)30多年，它大大減輕了工人的勞動強度，提高了工作效率，節(jié)約了資金，功不可沒。從20世紀(jì)80代以來，隨著橡膠圈接口及管材的普及，膨脹水泥接口的使用逐漸減少，但在管道管件接頭處仍在使用。
膨脹水泥接口也存在一些問題，其一，膨脹水泥接口配比中石膏的摻量對膨脹作用過于敏感，施工中稍有不慎，就可能發(fā)生接口脹裂，而這種脹裂又是不可修復(fù)的；其二，配比中氯化鈣有可能浸蝕管口鋼筋，使其產(chǎn)生銹蝕，產(chǎn)生Fe3O3，也可能導(dǎo)致接口破壞；其三，由于采用水泥中的熟料成份有變化，也可能導(dǎo)致和石膏發(fā)生不良反應(yīng)。
以上種種因素都造成了對這種接口材料難以預(yù)料的變數(shù)。為此，研究新的接頭材料成為必要。有以下兩種設(shè)想：
（1）采用微膨脹無收縮配方。
（2）選擇其他微膨脹劑（如UEA等）替代石膏，使接口產(chǎn)生膨脹，而不致膨脹力過大造成危害。