PS颗粒保温板的防冻胀技术

时间：2020-03-21 作者：91再生 来源：91再生网

　　我国北方灌区地处季节冻土区，且在冻结范围内地表基土的冻胀敏感性较强，加上秋冬灌（储水灌溉）的影响，使灌区水工建筑物冻胀破坏现象比较严重。特别是经过混凝土衬砌，尚未采取防冻胀措施，经过几个冻融周期的冻胀一融沉变化，衬砌面板严重滑塌而使渠道防渗衬砌遭到破坏。

　　经过多年的研究探索，渠道的防冻胀技术取得了很大的进展。日本北海道为防止引水渠道侧墙冻害，采用聚乙烯泡沫塑料作为隔热层。甘肃：山东、山西、宁夏、内蒙古和新疆等地采用聚苯乙烯保温板解决渠道冻胀问题，已经取得了成功的经验，能解决渠道衬砌的冻胀破坏问题，这对节水工程效益的正常发挥及水利建设的可持续发展具有十分重要的意义。

　　聚苯乙烯（PS颗粒）保温板的优缺点

　　1.聚苯乙烯：（ploystyrene）保温板（俗称为苯板、保温板、泡沫板）的优点

　　（1）抗冻效果好，采用10cm。的苯板即可达到换填100cm砂或戈壁层的保温效果。

　　（2）强度高，吸水性低，隔热。保温性好。根据加拿大工程部门的经验；1cm,厚的泡沫塑料保温层相当于24cm厚填土的保温效果，6cm厚的隔热层可使冻结深度减小50％以上。

　　（3）自重轻，便于运输，运输费用低。

　　（4）施工方便，渠道开挖断面小。不对基土进行扰动，直接将聚苯乙烯保温板置于基土上，在聚苯乙烯保温板上直接进行衬砌材料的施工。

　　（5）在一定条件下造价便宜，使用的施工机械少，人工省。采用聚苯乙烯保温板，不进行基土换填，避免了大量土石方机械的使用。当基土换填材料运距大于一定距离时，其造价低的优势立即显现。

　　2.聚苯乙烯保温板的缺点

　　在一定条件下，同换填相比，造价较高。当基土换填材料运距小于一定距离时，其造价明显高于换填处理。

　　二、聚苯乙烯保温板的防冻胀机理

　　近来随着新型建筑材料的问世，聚苯乙烯保温板越来越多地应用于渠道的防冻胀处理。聚苯乙烯保温板防冻胀的主要机理是它具有保温的功效，保证了渠床基土不受负温的影响，同砂或戈壁层加塑膜保温的原理是一样的。根据现有对聚苯乙烯保温板的仿冻试验资料，10cm厚的聚苯乙烯保温板。可起到100cm厚砂或戈壁层的保温效果。

　　作为永久性的隔热保温材料，要求具有耐久性、较小的吸水性及不易变质等特性，当隔热材料承受荷载作用时，还要求隔热材料不产生大的变形并具有足够的抗压强度。多数保温材料的保温效果随着潮湿及吸水率的增大而降低。

　　聚苯乙烯保温板的防冻胀机理

　　渠道冻胀破坏是由于渠床基土受冻体积膨胀顶托衬砌板而形成，渠床基土受冻体积膨胀必须具备以下三个条件：

　　①基土具有冻胀敏感性，即土壤本身的物理力学性质，包括土的颗粒组成、矿物质成分等。

　　②基土有相应的冻结环境，即寒冷气候区持续的负温条件。

　　③基土中含有一定的毛管水，并且有通畅的水分补给通道，并且三者缺一不可。在以上三个条件中，土壤中毛管水的存在是冻胀发生的先决条件，也是必备条件。在整个冻胀破坏过程中，水是最活跃的因素。因此只要控制其中任意一个因素便可实现削减或消除土体冻胀的目的。衬砌渠道采用聚苯乙烯保温措施，就是利用保温材料导热系数低的性能改变和控制渠道衬砌基土周围热量的输人、输出及转化过程，人为地影响冻土结构，使冻土内部的水热耦合作用在时间和空间上向不利于冻胀的方向发展变化。具体表现在：提高冻结区的地温；推延冻结的进程，减缓冻结速率以削减冻深；减少水分迁移量，降低冻土中的冰含量；削减冻胀量。