渗灌是一种新型且节水效率显著的灌溉技术,但受材料制造技术的制约,长期处于理论论证和试验探索阶段。相对于有机塑料材料,微孔陶瓷是一种典型的无机非金属材料,由于陶瓷材料特有的物理和化学性能,采用微孔陶瓷制备的灌水器满足渗灌的各方面性能要求。但微孔陶瓷灌水器的制备必须经过高温烧结,大大增加了灌水器的制造成本,阻碍了渗灌技术的进一步发展。多孔混凝土与微孔陶瓷同属无机非金属材料,具有几乎相同的物理和化学性能,若采用适当的制备工艺,使混凝土具有多孔微结构的同时,具有优异的物理、力学和水力性能,便可用作渗灌灌水器。本文从材料学的基础研究入手,重点探索用于渗灌的多孔混凝土灌水器和多孔混凝土渗灌管的规范化制备工艺,然后通过系统研究混凝土灌水器的力学性能、水力性能和灌溉机理,进一步优化多孔混凝土灌水器和渗灌管的材料配方。取得了主要以下几个结论:(1)由砂粒粒径和水泥含量变化导致的微孔混凝土开口孔隙率和平均孔径变化,是导致灌水器流量变化的主要原因。总体上,水泥含量对微孔混凝土灌水器流量的影响较大,随着水泥含量的增加,灌水器的流量显著减小,而对于同一水泥含量的微孔混凝土灌水器,随着砂子粒径的减小,灌水器的流量也会有所减小,但减小幅度不大。当水泥质量分数为12%时,灌水器的流量较大,但灌水器的强度不够、可靠性较差,在实际灌溉过程中极易发生破坏而失效。当水泥质量分数为21%时,灌水器的强度较高、可靠性较好,但灌水器的流量太小,必须采用较高的水头才能达到预期的灌溉效果。当水泥质量分数为15%~18%时,灌水器具有较高的强度、适中的开口孔隙率和平均孔径,在实际灌溉时可兼顾灌水器的可靠性和流量要求。(2)砂粒粒径、水灰比对多孔混凝土渗灌管的密度、开口孔隙率和流量影响较大。随着砂粒粒径逐渐降低,其密度逐渐降低,开口孔隙率逐渐增大。实际制备过程中,为了取得较大的开口孔隙率和密实度,应当优选中砂(粒径范围0.6~1.0 mm)。随着压力水头的增加,水泥基多孔渗灌管的出流量逐渐增加。水泥含量越高,该变化幅度越缓慢。经过流量测试,水泥含量为22.9%的水泥基多孔渗灌管可用于后续研究。(3)添加硅藻土对多孔混凝土渗灌管密度、开口孔隙率、抗弯强度、微观结构和流量影响较大。对于中砂而言,添加硅藻土可以有效改善其内部孔隙结构,硅藻土掺量越大,其开口孔隙率也就越大。随着硅藻土掺量由4%上升至10%,渗水管的抗弯强度则由0.95 MPa下降至0.38 MPa。随着压力水头的增加,水泥基多孔渗灌管的流量均是增加的;压力水头越大,水泥基多孔渗灌管的流量越大。同时,随着硅藻土掺量的增加,在同一水头下,多孔混凝土渗灌管的流量也是逐渐增大的。为了使水泥基多孔渗灌管可以再较低压力下使用,应当使用低压下流量较大的水泥基多孔渗灌管,因此推荐使用采用中砂(粒径范围0.6~1.0 mm)、硅藻土掺量为7%的多孔混凝土渗灌管。