砂土水泥管是以当地河砂和粉质亚粘土为主，掺入少量水泥加水拌匀后，经立式挤压水泥制管机压挤而成的一种新型管材，其原材料配合比及尺寸选择如下。

管材的水泥选用425普通硅酸盐水泥，也可选用矿渣水泥、火山灰水泥，但水泥标号不得低于325，以保证管子的质量；土料选用当地亚粘土，其颗粒组成如表1所列；砂子选用当地天然河砂，其颗粒组成如表1所列；水为当地井水，经测定，其矿化度为0.4～0.5g/L，属重碳酸盐型淡水。

粒径/mm	5～2	2～0.5	0.5～0.25	0.25～0.1	0.1～0.05	0.05～0.005	<0.005	备注
砂 粉质亚粘土	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%，亚粘土按35%进行配比，最佳含水率为8%。经分析，混合砂土料中粒径大于0.1mm的中砂占54.5%，0.1～0.05mm的细砂占7.8%，0.05～0.005mm的粉粒占29.4%，小于0.005mm的粘粒占8.3%。

砂土水泥管属厚壁管，通过试验及计算选定其生产规格如表2所列，本试区砂土水泥管的经济管径主要采用Φ135mm和Φ150mm两种。

内径/mm	长度/mm	壁厚/mm	备注
135	980	25	实际壁厚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，内水爆破压力、抗压强度、抗折强度、抗弯强度、抗渗性、干缩系数、湿胀系数、线胀系数、弹性模量等，其物理力学强度主要是在机械压实条件下，水泥遇水胶凝硬化及其与土砂颗粒固结的结果

管材尺寸/mm			龄期/d	抗压强度/MPa	抗弯强度/MPa	抗折强度/MPa	内水爆破压力/MPa
内径	壁厚	管长
150 200	25 30	980 980	28 28	5.75 4.84	2.67	1.646 2.52	>0.1 >0.08

为了更好地研究砂土水泥管的物理学特性，作了以下试验：水泥含量为15%的砂土水泥管的压力试验，成果见表3；对Φ135mm、壁厚27mm的砂土水泥管不同配比、不同龄期和内水爆破压力关系进行的系统测定试验，成果见表4。从表4可看出，砂土水泥管的爆破压力、水泥掺量、含水率、干容重与机械压实功能密切相关，要保证砂土水泥管28d龄期内水爆破压力稳定在0.15MPa以上时，水泥掺量需要18%，干容重达1.85～1.95t/m³，最优含水率在8%左右，机器压挤速度以2～3min生产一节为宜，配料最优含水率试验成果见表5。

配比/%			龄期/d	干容重/t/m3	爆破压力/MPa	备注
水泥	砂	粘土
15	50	35	28	1.83	0.113	每个配比重复3次， 取平均值，每天洒水4次， 养护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	备注
掺轻壤土含水率/%	15.5	14.5	13.0	12.0	11.0	10.0
砂＋亚粘土含水率/%			9.0	8.0	7.0		本试区

此外，还对砂土水泥管的抗压强度随龄期变化资料进行了统计（见表6），对砂土水泥管的抗渗性能进行了试验。试验表明，只要拌料均匀，干容重在1.85t/m³以上，内水压力达0.1MPa，管子可不渗，尽管砂土水泥管在运行初期有个别“冒汗”现象，但随着输水时间的延长会自行消失，通过对砂土水泥管进行动荷载试验，发现在沟宽为0.7m、沟深为0.8m时，铺设的Φ200mm、Φ150mm、Φ135mm管材，经载重4t、8t、12t拖拉机、汽车试载，没有损坏情况出现。

龄期/d	14	28	60	90	180	365	1095
抗压强度增长率/%	75～80	100	115～125	125～140	140～160	160～180	190～200

管道	管道内径/mm	沿程损失					流量/m3/h
		测压管距离	水头差	百米水头损失	糙率	阻力系数
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

砂土水泥管低压管道输水灌溉，其水流要保持一定的工作压力，以克服沿程各种阻力所消耗的能量，将水送入田间，为了给砂土水泥管输水工程规划设计提供参数，笔者进行了大田试验和室内试验，并获得了较为满意的试验成果（见表7）。

二、砂土水泥管网设计参数及设计方案

1. 管网设计参数

根据试区的井出水量、静水位、动水位和试区的降雨量，蒸发量、土壤类型、作物种类以及需水规律，确定管网的设计参数是：灌水定额每亩为40m³、土壤容重为1.45g/cm³、湿润层深度为60cm、田间持水量为22%、管道水利用系数为0.95，土壤适应水分上限取田间持水量的95%，下限取田间持水量的65%；冬小麦抽穗－－灌浆期的日平均最大需水量为7.5mm，降雨量按75%保证率考虑，灌水周期为8d；此外，出水量为10m³/h的水井，控制灌溉面积为30亩，出水量为20m³/h的水井，控制灌溉面积为40亩，出水量为30m³/h的水井，控制灌溉面积为60亩。

2. 管网布置形式

管网布置时，要求管线尽量取直，避免弯道或起伏，以减少不必要的水流阻力和水头损失，在满足灌水要求的前提下，力求管道控制面积大、管线短、投资省、管理方便，在设计管网时，做到沟、路、林、田、井统一规划。

根据本试区的井出水量小（10～30m³/h）、井数多、密度大、布点均的特点，管网布置形式主要有两种：每一种为单井单管双向分水系统，单管长度为250～300m，固定管道平行于种值行，每隔30～50m设一给水栓，再接50-80m塑料软管向两侧供水；第二种采用二级管道，末级固定管道垂直于种值行，隔30～50m设一给水栓，配软管单向供水。

三、砂土水泥管的施工技术

根据规划设计要求，首先铺工放线，确定管道及其配件（弯头、三通、闸阀等）的位置，然后开挖管道沟（沟宽0.7m，深0.8m）。同时，要求管道沟顺直、沟底平整，管了接头采用纱布兜法，即二层纱布三层水泥砂浆衔接，后经改进为一层纱布二层水泥砂浆衔接，效果良好，管子对接处内用1:1水泥砂浆，外用1:3水泥砂浆配合纱布抹成宽10cm，厚2cm的环带，并压实抹光，最后在接头及管身上填30cm厚湿土进行养护。

与砂土水泥管配套的管件有弯头、三通、四通、进水立管和出水立管等，均为混凝土预制件，管道与管件之间接头用1:2水泥砂浆加麻刀填塞严密，表层再用水泥砂浆抹光。

在整条管道铺设完毕后的第三天即可试水检查，如有轻微渗水，可用水泥膏抹好，对环向裂纹，严重漏水处可用纱布包裹砂浆的方法处理，直至整条管道无渗漏时方可全部回填，实践表明，采用砂土水泥管输水，具有造价低、效益大，还本年限短、经济实惠等优点，具有一定的推广价值。