一種內含保溫材料的渠道抗凍脹襯砌板制造技術

本發明專利技術公開了一種內含保溫層的渠道抗凍脹襯砌板，包括矩形板和六棱板等兩種預制襯砌板形式。內部有兩個長方體和近似等腰梯形且一端開口空腔，空腔內部通過現場發泡EPS澆鑄或直接填入泡沫板的方式進行保溫材料的填充。相鄰空腔之間為不小于2cm后的隔擋，周邊混凝土的厚度均不小于2cm，空腔的厚度(保溫層厚度)可根據當地的凍深計算決定。整個襯砌板除保溫層以外為混凝土一體預制。本發明專利技術具有渠基土保溫、減小凍脹量，節約工程造價，便于施工，充分利用廢棄塑料等優點，可廣泛應用于北方渠道，確保渠道輸水安全。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及水利工程領域，具體是涉及一種輸水渠道保溫襯砌結構。
技術介紹
在凍土地區，輸水渠道襯砌結構常因渠基土的凍脹而產生破壞。表現為抬升、鼓脹、裂縫、突起架空，坍塌錯位即基土沖刷等形式。產生大量滲漏的同時嚴重威脅渠道安全。當前抗凍脹的措施包括：基土換填，排水措施，結構措施和保溫措施等。基土換填施工量大，工程造價取決于當地粗粒料的豐富程度，在運行期，常因細粒土的侵入導致抗凍脹失效。排水措施同樣工程量大，常用于填方渠道。結構措施以弧形、U型等斷面代替梯形，矩形等斷面，以鋼纖維混凝土、瀝青混凝土等代替傳統材料，但因渠基土凍脹荷載的復雜性，仍發生凍脹破壞。保溫措施即通過鋪設保溫材料對渠基土保溫來削弱凍脹，保護上部結構安全，比較常見。保溫材料種類很多，如膨脹蛭石及其制品、膨脹珍珠巖及其制品、礦渣棉板等，隨著化學工業的發展，各種泡沫保溫材料在渠道中廣泛應用，主要有EPS保溫板，XPS保溫板，聚氨酯(PUR)，高分子防滲保溫卷材等。施工時將保溫材料整片鋪設在襯砌結構下邊，保溫效果好，但存在兩個問題：一是施工難度較大，施工過程易受損壞；二是渠道退水期間，常因基土中孔隙水壓力過大，抗浮力低導致襯砌體頂起破壞，這種情況在新疆發生過多次，威脅渠道輸水安全。
技術實現思路
專利技術目的：本專利技術是一種具有保溫層的新型渠道襯砌板及其工藝，即采用“結構與保溫材料”相結合的方式，讓襯砌結構具有一定的保溫功能，從而降低凍深，減少凍脹量，防止矩形或六棱板發生凍脹和滑塌，同時降低施工難度。技術方案：本專利技術在矩形板和六棱板內部增加保溫層。在預制板中預留兩個空腔，中部有隔擋肋梁，空腔一頭不封閉，確保順利脫內模，將保溫材料通過開口采用發泡澆筑、注射或填充裝入空腔。作為優選，根據《渠道防滲工程技術規范》，預制板采用C15或者C20混凝土，水泥采用32.5普通硅酸鹽水泥，抗凍脹等級為F200，抗滲等級為W6。作為優選，保溫板采用當前價格相對低廉的聚苯乙烯泡沫板EPS(Expanded Polystyrene)或聚苯乙烯擠塑板XPS(Extruded Polystyrene)為例進行說明。其密度介于15-40kg/m3，體積吸水率小于6％，尺寸穩定性(-40-70℃)不大于4％，導熱系數小于0.044W/m℃。作為優選，混凝土頂板和底板厚度均不小于2cm，中部隔擋厚度為2cm，連接兩個表面，增強結構整體性。混凝土中部保溫板厚度可根據所在位置的凍土深度確定，厚度可依據1cm保溫板減少10-15cm凍深估算。本專利以4cm厚度為例進行說明。作為優選，矩形襯砌板，外形尺寸為38cm×38cm，將內部劃分兩塊面積為36cm×16cm的空腔預留給保溫板。作為優選，六棱形襯砌板，邊長宜為32cm，空腔為兩個面積相等的近似等腰梯形，底邊為32cm×60.5cm，高為24.7cm，空腔預留給保溫板。有益效果：本專利技術具有以下優點：(1)本專利技術的預制混凝土板具有良好的保溫性能；源于其中部大量的泡沫顆粒，泡沫顆粒中為封閉氣泡，泡沫板導熱系數小于0.044W/(m.K)，而混凝土的導熱系數介于1.5-1.74W/(m.K)，為泡沫板導熱系數的34倍，保溫作用明顯，可減小渠基土的凍深和凍脹量。(2)本專利技術的材料結構分布更合理。預制板中的隔擋肋梁可增強其整體強度；保溫板自身的壓實模量較大。對于非承重式護面襯砌結構，其整體強度滿足渠道工程的載荷要求。(3)與傳統混凝土襯砌板相比，本專利技術可節約至少70％的混凝土，泡沫板的價格遠小于混凝土，較經濟。(4)與傳統混凝土襯砌板相比，本專利技術重量相應的也減少了70％(泡沫板重量可忽略不計)，同時減少了單獨鋪設泡沫板的工序，施工難度降低。(5)本專利技術的聚苯乙烯顆粒可來源于廢棄塑料袋和塑料制品，因此能夠減少白色污染，使得垃圾減量化，資源化，保護生態環境。附圖說明圖1是本專利技術提出的矩形保溫襯砌板三維透視圖圖2是本專利技術提出的矩形保溫襯砌板平面剖面圖圖3是本專利技術提出的矩形保溫襯砌板A-A1剖面圖圖4是本專利技術提出的六棱形保溫襯砌板三維透視圖圖5是本專利技術提出的六棱形保溫襯砌板平面剖面圖圖6是本專利技術提出的六棱形保溫襯砌板B-B1剖面圖具體實施方式本專利技術預制保溫襯砌板預制過程主要包括混凝土的配置，襯砌體預制與養護，保溫材料填充等階段。具體實施過程如下：配置C15混凝土：將水泥、石子(豆石)、沙子、水按照規范給出的配比關系配置成具有抗滲抗凍脹等級達標的混凝土。襯砌體的預制：將內模和外模固定在相應位置，均涂上一層脫模劑，并將其放置在振動臺上，將混凝土澆筑模具中，進行振搗密實。養護脫模：進行后期養護，養護到要求齡期后，進行脫模(內模與外模)。保溫材料填充：保溫材料的填充有兩種方式，一種方式是現場發泡澆鑄(或注射)，即將聚苯乙烯顆粒與其他化工原料進行配置，在發泡機的高溫環境下進行發泡，反應完成后，將流動狀態的泡沫顆粒澆鑄在襯砌板的空腔中，冷卻后保溫板成型；另一種方式是首先在發泡車間內發泡成型，現場將泡沫板裝入空腔即可；整個制作過程即完成。六棱板與矩形板工藝類似，唯一的區別是模具形狀與尺寸不同。混凝土養護完成，保溫材料填充好后，可以直接用于渠道襯砌。以上顯示和描述了本專利技術的基本原理和主要特征和本專利技術的優點。本行業的技術人員應該了解，本專利技術不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本專利技術的原理，在不脫離本專利技術精神和范圍的前提下，本專利技術還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本專利技術范圍內。本專利技術要求保護范圍由所附的權利要求書及其等效物界定。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種內含保溫層的渠道抗凍脹襯砌板，其特征在于，包括矩形和六棱形兩種常見的渠道襯砌板；所述襯砌板內部有兩個空腔，矩形襯砌板空腔為長方形，六棱形襯砌板空腔為兩個近似等腰梯形；空腔一端開口，內部含有保溫層；所述襯砌板材質為混凝土；所述襯砌板內空腔之間為隔擋肋梁，其與頂板和底板預制為一體。

【技術特征摘要】
1.一種內含保溫層的渠道抗凍脹襯砌板，其特征在于，包括矩形和六棱形兩種常見的渠道襯砌板；所述襯砌板內部有兩個空腔，矩形襯砌板空腔為長方形，六棱形襯砌板空腔為兩個近似等腰梯形；空腔一端開口，內部含有保溫層；所述襯砌板材質為混凝土；所述襯砌板內空腔之間為隔擋肋梁，其與頂板和底板預制為一體。2.根據權利要求1所述渠道抗凍脹襯砌板，其特征在于內部有空腔，空腔內填充保溫材料。3...

【專利技術屬性】
技術研發人員：安鵬，倪萬魁，程大偉，劉海松，
申請(專利權)人：長安大學，
類型：發明
國別省市：陜西;61