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水道管破裂・凍結の原因と対処法・予防法は?水抜きのやり方は?

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ラニーニャ現象の影響などの影響などが重なると、日本は厳冬になり、普段は水道管が凍結するほどの寒さにならない地域でも、水道管の凍結や破裂などが頻発しています。

そうなってしまうと、どうしていいのかわからなく、パニックになってしまいます。

そのような状況になった時の困らない用に、対策や対処法を知っておきましょう。

水道管の凍結、破裂について

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水の凍結について

水が凍結すると、なんで破裂するんでしょうか?

通常の液体であれば、温度を下げていくと体積は徐々に小さくなるはずです。

しかし、水は少し違い、4℃を境に体積が増加に転じます。

これは、水が他の液体とは違う、とてもおもしろい特異的な性質です。

ここからはそれの説明になり、少しややこしいので、水道管の凍結、破裂についての対処、対策を知りたいという方はすっ飛ばして結構です。

水の密度について

水分子を構成するのは酸素原子と水素原子です。

その酸素原子は電子を引きつける力が強く(電気陰性度高)、水素はその力がとても弱い(電気陰性度低)ため、酸素側に電子が引きつけられることになり、分子内で電荷の偏りが起こります。

これを極性と言い、その性質を持つ分子を極性分子と言います。

特に、水素と窒素、酸素、フッ素の電気陰性度の高い3原子との結合は特に大きな極性を生むため、その弱い正電荷を帯びた水素原子を介しての分子同士の静電気力による結合は水素結合と呼ばれています。

そして、水分子の場合、酸素原子のもつ6つの価電子のうち、2つの電子が水素原子との結合に関与し、残りの4つが2組の孤立電子対となり、隣接する水分子と正四面体方向に合計で4つの水素結合を作ることができます。

そして、この複数の分子が群れをなした集団をクラスターと言います。

そこで、水の温度を下げていくと、熱運動が小さくなり、クラスター構造の影響が強くなるため、密度は減少します。

一方、水の温度を上げると、熱運動の影響が大きくなり、クラスター構造は壊れ、水分子が自由に動ける領域が増えるため、密度は減少します。

それら2つの逆方向の相互作用がちょうど相殺されるのが約4℃とされており、この時、水は密度が最大になります。

つまり、0℃から温度を徐々に上げていくと、熱運動の影響から水分子が水素結合を断ち切るようになり、自由に動ける水分子が増えていきます。

その水分子がクラスター構造の隙間に入り込み、密度を増大する方に影響し、約4℃で密度が最大になり、それ以降は熱運動の影響がより顕著になり、密度が減少していくということになります。

つまり、4℃以下になると徐々に体積が増加していき、水が個体になることによって、水道管を圧迫し、それが破壊、破裂させるのです。

また、水道管はマイナス2℃で凍る傾向があるそうです。

どうでもいいですが、自分が学生の頃は、化学の結晶構造の単元で、この水の特異性はよく入試に出たので、詳しく書けました(笑)

水道管が凍って水が出ない時の対処法

まず、絶対にやってはいけないのが、水道管の露出部に熱湯をかけることです。

水道管に直接熱湯をかけると、熱湯をかけられた外側の金属は膨張し、中は凍っていますので、伸縮したままです。

ただでさえ、膨張した氷でパンパンであるのに、この応力による歪みがさらに加わることになるので、水道管は破裂します。

ガラス製のコップに熱湯を入れて、割れるのと同じような原理で、ガラス同様、水道管の素材はこうした応力に弱いようです。

なので、ぬるま湯を少しずつかけて、徐々に温めていくということが大切です。

また、万が一破裂してしまった場合は、直ちに止水栓を締め、破裂部をテープなどで止める応急処置を施し、給水工事事業者に修理の依頼をして下さい。

動画を載せておきますので、参考にしてみて下さい。

水道管の凍結の予防法

まず、外気に面している水道管部分にタオルを巻き、その上にさらにビニールテープを巻くという方法です。

これは、水道管が直接外気に触れるのを防ぐためです。

タオルだけだと、水分を含んでしまい、凍るのを助長してしまうので注意。

また、ホームセンターに水道管の保温材がありますので、それを日頃から被しておくのがいいですね。

水道管にダンボールなどを被しておくだけでも、大分違うようです。

他には、水を少しだけ出しておき、水道管内の水を流れさせた状態にすれば、まず凍ることはないです。

これは、ただ流しておくのは無駄になってしまいますので、お風呂場など利用できる所が良いですね。

その他には、家を数日開ける際や寒さが予想される日の前日に、水抜きをしておくことです。

こちらは、下の動画をご覧ください。

まとめ

というわけで、水道管の凍結、破裂についてでした。

凍結してしまって、水が出ない時に驚かないよう、上記のことはしっかり頭に入れておきましょう。

外に剥き出しの水道管には、日頃からホームセンターに売っている保温材を被せておくのがいいですね。

また、その他のトラブル時にも使える水抜きの方法もしっかり使えるようにしておきましょう。

そして、漏水などが起こったら、なによりもまず、止水栓を閉め、水の流れを止めることが重要ですので、その位置も把握しておきましょう。

それでは最後まで読んで頂き、ありがとうございました。

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