反膨胀与水管冻裂

冬季一旦出现冰冻，那些个防冻措施不到位的水管线、水表、阀门等就会被冻裂、冻坏，但未存水的管网则不会发生冻损。为什么会产生这些现象呢？

自然界中，绝大多数物质是热胀冷缩的。但在一些特定的条件下，少数物质却具有热缩冷胀的物理特性，水就是其中的一种。在4℃度时，水的密度最大，体积最小。4℃度以上，水是热胀冷缩的，在4℃度以下水则表现出热缩冷胀的物理特性。水的这一性质称作水的反膨胀特性。实验表明：质量为1千克的水，4℃度时其体积是1公升，20℃度时其体积是1.003公升，0℃度结冰时体积是1.08公升。冰的比重大约为0.9，水的比重为1。冰能浮出水面，就是因为水在结冰的过程中体积膨胀，同时比重减少的缘故。

在水的反膨胀温度范围内，温度下降，一方面水管收缩，有效容积减小，另一方面水管内水结冰体积膨胀，从而引起管内的压力上升。这一看不见的膨胀压力，其破坏力是十分巨大的。冰冻初期，水网一般是开式的，由管内水结冰产生的容变压力均以水的溢流方式得到消除。随着冰冻的加深，管网内就会形成冰堵，这时管内的容变压力将无法卸除，当管内压力超过水管的承压能力时，水管就被胀破。未加防冻液的汽车缸套也因此被胀裂，可见水的反膨胀压力的能量之大。当水管腐蚀严重时，破裂将造成更大的危害。由于水表玻璃壳的承压能力远小于钢管的承压能力，所以更容易冻裂。

因此，冬季来临之前，一定要注意做好管网的防冻保温工作。在实在没来得及采取措施的时候，则要及时将管网或者各类容器中的水放掉，比如车箱放水等。像2008年年初的大冰冻，就冻坏了大量的家用太阳能设备。而有些太阳能供应商及时通知用户放水，就很好地避免了损失。冰冻天气突然来临，可以让水龙头保持一定的开度，也能有效地减少冰冻所造成的经济损失以及危害。