隔溫層

隔溫層1 工程概況

大坂山隧道位于國道 227線大通縣與門源縣交界處的祁連山和昆侖山中干區(qū) , 地理坐標(biāo)為東京101°23′～ 101°25′、北緯 37°21′～ 37°23′,區(qū)域?qū)賰?nèi)陸高寒季風(fēng)氣候 , 年內(nèi)冬長而嚴(yán)寒 , 夏短而多雨 , 屬多年凍土島狀分布區(qū)。年平均溫度- 3. 1℃ , 月平均氣溫 15. 8℃ , 月平均最低氣溫 - 25. 6℃ , 極端氣溫22. 5℃, 極端最低氣溫- 34℃。最大凍結(jié)深度南坡3. 0 m , 北坡4. 5 m, 最大積雪深度200 cm。

大坂山隧道在多年凍土的下融區(qū)穿過,隧道全長為1 530 m ,進(jìn)口樁號K105 020,高程3 792. 75 m ,出口樁號K106 550,高程3 749. 90 m,海拔高度僅次于南美洲安第斯山隧道,居亞洲第一。屬高海拔寒冷地區(qū)公路隧道。為確保隧道結(jié)構(gòu)安全、耐久的使用性能,預(yù)防凍害產(chǎn)生, 該隧道采取了防凍隔溫層。它是由5 cm厚聚氨酯保溫層, 3 cm 厚硅酸鋁防火保溫層及4 mm 無機(jī)玻璃鋼保護(hù)罩構(gòu)成的防凍措施,經(jīng)過1年左右的使用,效果良好。

隔溫層2防凍隔溫層材料性能測試及評定

2. 1 防火阻燃性能測試及評定

隧道內(nèi)的防凍隔溫材料,既要能隔溫又能防火, 因此對實(shí)驗(yàn)段采用的材料進(jìn)行了實(shí)體防火阻燃性能測試及評定。

2. 2 物理指標(biāo)及熱學(xué)參數(shù)測試

依據(jù)表 1的實(shí)測指標(biāo)及特點(diǎn) ,篩選以下材料進(jìn)行了物理指標(biāo)及熱學(xué)參數(shù)測試 ,其測試結(jié)果如下:

( 1)硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料

密度 37. 6 kg /m3; 吸水率 2. 9% ; 壓縮性能 168k Pa; 水蒸氣透濕系數(shù) 6. 3 ng /( Pa· m· s) ; 導(dǎo)熱系數(shù) 0. 020 9 W /( m· k)。

( 2) PEF聚乙烯 ( 45倍 )泡沫塑料

密度 31. 5 kg / m3 ; 吸水率 1. 0% ; 壓縮性能 16k Pa;水蒸氣透濕系數(shù) 0. 35 ng /( Pa· m· s) ;導(dǎo)熱系數(shù) 0. 035 2 W /( m· k)。

( 3)干法硅酸鋁纖維板

密度 188 kg /m3 ; 導(dǎo)熱系數(shù) 0. 036 W /( m· k);渣球含量 0. 0% ; 纖維平均直徑 6. 5 μm; 含水率0. 2% ; 憎水率 97. 3% ; 有機(jī)物 0. 8% 。

( 4)玻璃鋼

樹酯含量 60% ; 固化度 86% ; 抗彎強(qiáng)度 152; 抗拉強(qiáng)度 146 ; 抗壓強(qiáng)度 135 ; 耐腐M Pa M Pa M Pa性好。

隔溫層3 防凍隔溫層現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)及效果測試

為了進(jìn)行比較 ,對硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料、 PEF45倍泡沫塑料、 FBT 保溫涂料等 4種材料進(jìn)行了各約10 m 的現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)施工。 實(shí)驗(yàn)情況如下:

( 1) K105 088～ K105 093段 ,距進(jìn)洞口 59m,施工工藝采用 PEF聚乙烯 ( 45倍 )泡沫塑料板材安裝 ,厚度 10 cm。 并在表面粘接 1 cm厚玻璃鋼防火層。

( 2) K105 093～ K103 103段 , 距進(jìn)洞口 64m ,施工工藝采用 PU 材料分層噴涂法 ,厚度 6 cm。

( 3) K106 528～ K106 518段 , 距出洞口 17m ,施工工藝采用 PU 模具發(fā)泡沫 ,厚度為 6 cm。 并在 K106 518～ K106 520段的 PU表面粘接了 3cm 厚 FBT 稀土材料 ,于 K106 520～ K106 518段的 PU表面鋪掛了鐵皮防火保護(hù)層。

( 4) K105 103～ K105 110段 ,距洞口 74 cm ,未設(shè)隔溫層。

3. 1 防凍隔溫層實(shí)驗(yàn)段溫度測試防凍隔溫層由硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料 , PEF聚乙烯泡沫塑料、硅酸鋁纖維板、小錨桿鐵皮網(wǎng)、玻璃鋼板材等材料組成。

3. 1. 1 測溫孔布置

分別選取 K105 088～ K105 093、 K105 093～ K105 103和 K105 103～ K105 110三個(gè)實(shí)驗(yàn)段。

3. 1. 2 測溫儀器

在隧道進(jìn)出口各設(shè)一所氣象站和一所洞溫觀測站。 并配置以下儀器:

( 1)雙金屬溫度儀 (周記儀 ) ;

( 2)雙銀 (干球 )溫度計(jì);

( 3)實(shí)驗(yàn)段預(yù)埋了 60 cm 和 80 cm 深度的測溫管 (內(nèi)置干球溫度計(jì) ); 070、 K105 320、

( 4) 隧道竣工后在 K105 K105 520、 K105 785、 K106 050、 K106 450斷面處理設(shè)置了 50 cm 和 100 cm深度的后期觀測測溫管 (內(nèi)置熱敏電阻 );

( 5)手持式紅外掃描儀 (紅外線表面測溫儀 );

( 6)百葉箱等。

3. 1. 3 觀測時(shí)間及頻率

氣象溫度觀測指定專人 ,并規(guī)定每日 2、 8、 14、20時(shí)用溫度計(jì)進(jìn)行測溫; 用雙金屬溫度儀記錄每日的極值溫度;實(shí)驗(yàn)段的溫度觀測規(guī)定每 10 d連續(xù)測試 2 d ,每次讀數(shù)間隔時(shí)間為 2 ; 同時(shí)用手持式紅外表面測溫儀測試測點(diǎn)的表面溫度。

3. 1. 4 溫度觀測內(nèi)容

在溫度觀測中 ,安排了以下觀測項(xiàng)目: 洞外氣溫、洞內(nèi)氣溫、隧道襯砌表面溫度、距襯砌表面 60cm 和 80 cm 深處圍巖的溫度。溫度測試過程中正洞未貫通 ,影響到測值偏高。但是防寒洞與正洞在 K105 680處豎井貫通 ,使洞內(nèi)已形成氣流對流 ,再加之實(shí)驗(yàn)段位于洞口 ,故本階段觀測值比較接近正洞貫通后的實(shí)際情況。

3. 2 測試成果與分析

成果分析

( 1)未設(shè)置隔溫層時(shí) ,在距襯砌表面 60 cm 和 80 cm 深處圍巖溫度基本在 0℃以下。在有裂隙水的情況下 ,會(huì)產(chǎn)生結(jié)冰現(xiàn)象 ,由于水結(jié)冰時(shí)體積要增大 9% ,從而產(chǎn)生凍脹力 ,引起襯砌混凝土開裂。所以在襯砌表面設(shè)置防凍隔溫層是必要的。

( 2) 距襯砌表面 60cm 和80cm 深處圍巖溫度基本保證在 0℃以上 ,從而保證了襯砌背面水不結(jié)冰 ,防止了凍害的發(fā)生。證實(shí)了所選用的隔溫層材料是合理的,體現(xiàn)了鋪設(shè)隔溫層的效果。

(3)全年洞外氣溫變化幅度最大,洞內(nèi)氣溫和壁面溫度較接近,且變化幅度較洞外氣溫要小。體現(xiàn)了地下工程有恒溫性的特點(diǎn)。

(4)未設(shè)隔溫層的實(shí)驗(yàn)段60 cm 孔和80 cm 孔內(nèi)溫度變化幅度較設(shè)置隔溫層的各實(shí)驗(yàn)段孔內(nèi)溫度變化幅度要大,由此說明設(shè)置隔離層是改善和控制襯砌內(nèi)溫度不受外界影響的有效辦法。

(5)從表中可知,各實(shí)驗(yàn)段洞內(nèi)氣溫與壁面溫度基本接近,因此,設(shè)計(jì)時(shí)把洞內(nèi)氣溫作為壁面溫度進(jìn)行導(dǎo)熱計(jì)算是可行的?？傊?從地溫測孔測試數(shù)據(jù)看,冬季保溫層后面襯砌溫度可保持在0℃以上。經(jīng)過一個(gè)冬季的觀察, 選定了硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料。 但現(xiàn)場發(fā)泡工藝不理想,導(dǎo)熱系數(shù)指標(biāo)超標(biāo),平整度差,因此在仰拱施工中采用了硬質(zhì)聚氨酯型材。 硬質(zhì)聚氨酯材料具有導(dǎo)熱系數(shù)低、防水優(yōu)良的優(yōu)點(diǎn),但具有可燃性,直接用于隧道不安全。試驗(yàn)施工中采用的FBT 等防火保溫涂料,出現(xiàn)剝落現(xiàn)象,而其它防火層又不隔熱。后又選用干法硅酸鋁纖維材料,這種材料具有導(dǎo)熱系數(shù)低,耐高溫的優(yōu)點(diǎn),缺點(diǎn)是防水性能較差。針對這種材料的特點(diǎn),把硅酸鋁纖維設(shè)置在硬質(zhì)聚氨酯外面, 再用玻璃鋼及防水保溫涂料作為保護(hù)層進(jìn)行實(shí)驗(yàn)性施工,最后經(jīng)比較選出硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料型材(主體保溫層) 干法硅酸鋁纖維板(復(fù)合保溫及防火層) 玻璃鋼(保護(hù)層)的方案。

隔溫層4 結(jié) 語

寒冷地區(qū)隧道防凍害是一個(gè)棘手的問題, 筆者通過現(xiàn)場實(shí)驗(yàn), 證實(shí)了采用防凍隔溫措施進(jìn)行防治凍害的可行性, 并對防凍隔溫層的材料組合和施工工藝進(jìn)行了優(yōu)化。 今后對隧道通車后防凍隔溫層的使用效果和長期有效性還應(yīng)加強(qiáng)觀測, 同時(shí), 還應(yīng)加強(qiáng)對寒冷地區(qū)隧道產(chǎn)生凍害機(jī)理的理論分析研究。 2100433B

隔溫層概述

在季凍區(qū)道路凍害是造成其結(jié)構(gòu)破壞主要原因之一,是道路路基路面設(shè)計(jì)必須考慮的因素。道路產(chǎn)生凍害,有路面結(jié)構(gòu)層材料抗凍性和水穩(wěn)定性沒有達(dá)到相應(yīng)要求的原因,更主要的是路基工作區(qū)的水溫狀況隨季節(jié)變化導(dǎo)致其承載力也隨之變化。 路基土冬季不均勻凍脹抬升道路結(jié)構(gòu),春季土中冰晶體融化又使道路結(jié)構(gòu)融沉。在道路使用期限內(nèi),每年路基土的含水量、密度、土體結(jié)構(gòu)和承載力隨季節(jié)重復(fù)變化,造成道路結(jié)構(gòu)的凍融破壞(瀝青路面開裂、翻漿、水泥混凝土路面斷板)。俄羅斯采用在道路結(jié)構(gòu)中鋪設(shè)泡沫塑料隔溫層方法,增大熱阻,人為隔斷由路面結(jié)構(gòu)傳向路基的冷熱變化,在道路使用年限內(nèi),使路基溫度場處于相對熱穩(wěn)定狀態(tài),達(dá)到消除其凍害的目的,取得了成功的經(jīng)驗(yàn)。

隔溫層1 泡沫塑料鋪設(shè)道路隔溫層所起的主要作用

①減小抗凍層的厚度。在俄羅斯以凍脹量為抗凍設(shè)計(jì)的控制指標(biāo),規(guī)范要求各等級公路的凍脹量應(yīng)控制在容許范圍內(nèi),如高速公路容許凍脹量值不允許大于2 cm。為此必須用合格沙、沙石混合料等不凍脹性材料來鋪設(shè)抗凍層,特別是在低填淺挖地段,且地下水位又較高的情況下,抗凍層厚度可達(dá)到1 m 或更多。若當(dāng)?shù)厣呈牧想y以保障,用泡沫塑料作保溫處理是預(yù)防道路凍脹的有效手段。

②減小排水層的厚度。 因路基受到大氣降水、地面水、地下水和溫度等因素的影響,其濕度發(fā)生累積使承載力降低并導(dǎo)致道路的早期損壞。 當(dāng)用凍脹性土填筑的路基,在水源充足時(shí),路基在冬季凍結(jié)過程中水分向凍結(jié)線遷移而聚流,凍結(jié)后形成大塊冰晶體。春融后,路基融水主要通過排水層排出。為保障道路結(jié)構(gòu)和路基工作區(qū)保持干燥狀態(tài),常用合格沙石材料來增強(qiáng)路面內(nèi)部排水。 但在季凍區(qū)水土條件不良地段修建高等級公路時(shí),要用很厚的沙排水層來保障其泄水能力, 縮短滲流路徑。即使這樣,也很難使沙排水層的滲流系數(shù)達(dá)到2 m /d。此時(shí)用泡沫塑料鋪設(shè)保溫層,可保障道路結(jié)構(gòu)下路基土不凍,其土中水分不形成冷生遷移,從而消除進(jìn)入到排水層的主要水源,減薄排水層厚度20～ 25 cm。

③ 降低路基填土高度 ,減少挖方深度。 俄羅斯規(guī)范規(guī)定: 季凍區(qū) ,由細(xì)粒土填筑的路基工作區(qū)厚度應(yīng)等于 2 /3大地凍深 ,且從路面算起的道路結(jié)構(gòu)和路基工作區(qū)的總厚度不應(yīng)小于 1. 5 m。 用泡沫塑料鋪設(shè)隔溫層可以降低路基填土高度 ,放寬對路基填土種類和濕度的要求 ,其最小高度由路面力學(xué)計(jì)算和抗凍驗(yàn)算確定。 另外 ,在水土條件不良的挖方地段 ,在同一標(biāo)高下還可減薄道路結(jié)構(gòu)本身的厚度 ,與用沙石材料設(shè)置抗凍層的道路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案相比可以減少挖方深度 ,減少土石方量。

④ 用過濕土修筑路基。 俄羅斯季凍區(qū)有許多濕地 ,道路沿線只有過濕的粉土和粘土。 但規(guī)范規(guī)定: 禁止使用過濕的細(xì)粒土填筑路基工作區(qū)。 因?yàn)樵擃愅敛豢赡鼙粔簩?shí)到規(guī)范所要求的狀態(tài)。 當(dāng)?shù)貧夂驐l件又不可能使土晾干再壓。此時(shí) ,只要路基本身不受地下水和地表水的影響 ,路基上層 0. 5 m 范圍內(nèi)過濕土含水量可以超出含水量的 15% ,下層范圍內(nèi)填筑同種類型的土可以超出含水量的 25% ,最大可達(dá)到其液限 ,但壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)必須達(dá)到壓實(shí)度 K = 0. 93～ 0. 95, 且采用泡沫塑料作保溫處理使壓實(shí)的土基在道路使用年限內(nèi)不發(fā)生冰凍。這樣 ,竣工后路基土的排水壓密固結(jié)隨時(shí)間推移自然完成。

⑤ 放寬對車載要求。在俄羅斯定期對全國公路網(wǎng)進(jìn)行檢測 ,對最不利的季節(jié) (春季 )路基承載力達(dá)不到要求的公路路段 ,限制重載車輛通行 ,當(dāng)融水排盡后再取消限制。 在道路結(jié)構(gòu)中用泡沫塑料鋪設(shè)隔溫層后路基不凍結(jié) ,其密度、含水量、土體結(jié)構(gòu)和承載力隨季節(jié)變化很小 ,保障公路全年正常運(yùn)營?？傊?,泡沫塑料作為隔溫層成功地應(yīng)用于道路建設(shè)中是近 10年的事 ,俄羅斯已系統(tǒng)編制用泡沫塑料鋪設(shè)道路隔溫層的設(shè)計(jì)和施工指南。

隔溫層2 隔溫材料的特點(diǎn)、性質(zhì)及其研究方法

泡沫塑料是塑料家族中的一個(gè)門類 ,是加熱發(fā)泡膨脹的聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚乙烯、聚氨酯、尿醛和酚醛的總稱。單純用以上基料樹脂制成的泡沫塑料 ,因其強(qiáng)度低、質(zhì)軟常被施工機(jī)械壓碎或在道路運(yùn)營過程中被壓扁而使隔溫層失效。 俄羅斯用于鋪設(shè)隔溫層的泡沫塑料是以各種樹脂為基料 ,加入一定劑量的發(fā)泡劑、催化劑、穩(wěn)定劑、增塑劑、填料和增強(qiáng)材料等經(jīng)加熱發(fā)泡制成的 ,但仍以樹脂命名 ,因成分和工藝不同種類很多 ,性能各異。 泡沫塑料質(zhì)輕、密度小 (一般在 20～ 100 kg /m3 , 個(gè)別的能達(dá)到 200 kg /m3 ) ,易加工成型 ,主要擁有以閉孔為主的孔隙 ,導(dǎo)熱系數(shù)低 = 0. 02～ 0. 06 W /( m· K) ,是現(xiàn)今保溫效果的材料。泡沫塑料隔溫層應(yīng)能承受由道路結(jié)構(gòu)層傳來的車輛荷載的反復(fù)作用及其由該作用引起壓縮和彎拉變形; 經(jīng)受水的浸潤、疏干和完全浸泡材料性質(zhì)不變; 在- 60℃～ 60℃溫度范圍內(nèi)耐受不均勻冰凍和融化作用; 泡沫塑料板應(yīng)耐受因施工誤差引起的不均勻變形;泡沫塑料無毒 ,在鹽、細(xì)菌作用下性質(zhì)不變 ,且抗鼠咬;但在強(qiáng)酸堿、有機(jī)化肥等環(huán)境下 ,應(yīng)重新檢驗(yàn)材料的穩(wěn)定性。 泡沫塑料的缺點(diǎn)是易老化 ,在加工、儲(chǔ)存和使用過程中 ,使用性能逐漸變壞 ,使隔溫層保溫失效。選擇適宜于鋪設(shè)道路隔溫層的泡沫塑料種類和型號要經(jīng)過三個(gè)階段的實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn): 首先是實(shí)驗(yàn)室檢驗(yàn)。由于泡沫塑料的品種規(guī)格本來就多 ,加上新品種的不斷出現(xiàn) ,而且同一品種規(guī)格的材料 ,往往因批號不同在性能上也有差異 ,因此必須在實(shí)驗(yàn)室檢測所選泡沫塑料的物理力學(xué)性能。按俄羅斯國標(biāo)要求: 用作道路隔溫層的泡沫塑料在 10% 線性變形時(shí)的抗壓強(qiáng)度不應(yīng)小于0. 40 M Pa,彎拉強(qiáng)度不應(yīng)小于 0. 70 M Pa ,吸水率不應(yīng)大于 0. 45% 。其次為實(shí)驗(yàn)路驗(yàn)證。 在季凍區(qū)水土條件不良地段用所選泡沫塑料修筑實(shí)驗(yàn)路。 用埋設(shè)在面層及路基中的熱電偶來測量溫度 ,同時(shí)用專門的鉆孔觀測道路結(jié)構(gòu)凍深和地下水位 ,在路面設(shè)置鋼釘和基點(diǎn) ,用水準(zhǔn)儀定期觀測路面凍脹量。 觀測時(shí)間不少于 3 a,在特別冷的年份增加觀測。檢驗(yàn)隔溫層減小凍深 ,且控制路面凍脹量的有效性。

另外 ,在泡沫塑料隔溫層有效的前提下 ,冬季冷量積聚在路面 ,面層溫度要比一般道路偏低 ,致使在潮濕和大霧天氣道路表面冷凝析出冰霜而喪失抗滑能力。故泡沫塑料的鋪設(shè)深度不應(yīng)太淺。一般 ,按此要求的埋設(shè)深度不應(yīng)小于 25 cm。這對瀝青路面尤為重要 ,若面層溫度冬低夏高會(huì)使瀝青材料抗裂和抗剪能力降低 ,道路反而早壞。

隔溫層3 應(yīng)用實(shí)例

俄羅斯在 1983年選用 DOW 公司生產(chǎn)的泡沫塑料 Sty ro foam HI-50修筑了實(shí)驗(yàn)路。 Sty ro foam HI-50為白色擠塑聚苯乙烯隔熱保溫板 , 采用鹵化氯氟烴( HC FC)發(fā)泡劑制造 ,可再生使用 ,使用溫度范圍為 -50～ 75℃。 該實(shí)驗(yàn)路位于奧姆斯科至新西伯利亞二級公路的楚雷姆段 ,長 600 m。 1995年從實(shí)驗(yàn)路上取樣。 實(shí)驗(yàn)路證明 ,該型號泡沫塑料在道路結(jié)構(gòu)中的使用壽命和品質(zhì)完全滿足高等級公路的要求 ,可在道路建設(shè)中推廣使用。故后在卡什拉- 莫斯科外環(huán)、謝爾普霍夫 - 圖拉等高速公路中先后使用該種泡沫塑料作為隔溫層。

隔溫層4按傳熱學(xué)理論確定泡沫塑料隔溫層的厚度

消除或減小路基的凍結(jié)深度,控制道路結(jié)構(gòu)的凍脹量是以泡沫塑料的導(dǎo)熱系數(shù)和適當(dāng)?shù)暮穸冗@兩個(gè)條件來保障。通常,按三層體系確定泡沫塑料隔溫層的厚度: 中間層為泡沫塑料,其上的所有道路結(jié)構(gòu)層按阻熱能力等效換算成一層,其下的結(jié)構(gòu)層(包括土基)按土的導(dǎo)熱性進(jìn)行等效換算,并將其視作半無限地基。設(shè)置多厚的泡沫塑料取決于大氣負(fù)溫及道路面層溫度隨之變化的規(guī)律、由道路等級所要求的容許凍脹量值、道路結(jié)構(gòu)凍深、位于隔溫層上下材料的傳熱學(xué)性質(zhì)和其結(jié)構(gòu)厚度、路基干濕類型和土的凍脹性質(zhì)、地下水位和土的親水能力、隔溫層的位置、道路的設(shè)計(jì)使用壽命。 由于涉及因素多,很難對泡沫塑料隔溫層的傳熱學(xué)和力學(xué)性質(zhì)建立精確模型,多采用層狀半空間體非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱問題的理論解繪制諾謨圖并用經(jīng)驗(yàn)修正。 對容許凍脹量、凍深、地下水位等主要因素作為確定厚度的控制指標(biāo),而次要因素或者不考慮或者通過修正系數(shù)來解決。

隔溫層5泡沫塑料隔溫層的施工特點(diǎn)

泡沫塑料Styrofoam 的規(guī)格尺寸可由供需雙方協(xié)商,一般, 長1 250 mm ,寬600 m m,厚30、40、50、60、80、100 m m,板邊有直邊、企口和交疊三種形式。泡沫塑料Sty rofoam 的埋設(shè)深度應(yīng)不小于0. 5 m ,鋪設(shè)寬度應(yīng)比行車道寬出0. 5～1. 5 m或與路基同寬。泡沫塑料板應(yīng)平鋪在干燥的路基頂面,路基應(yīng)壓實(shí)和整平,并用砂找平,鋪設(shè)過程為手工操作。在每塊板上至少應(yīng)楔入兩個(gè)木釘固定板位,若板為二層或三層, 上層板應(yīng)蓋住下層接縫,上下層應(yīng)交錯(cuò)疊放。在設(shè)置與未設(shè)隔溫層的路段之間應(yīng)用不同厚度的泡沫塑料板過渡。用砂覆蓋已鋪好的泡沫塑料板,注意用推土機(jī)徐徐推進(jìn)砂層,施工機(jī)械不能直接接觸板體。不允許泡沫塑料接觸溫度較高的砂子,禁止在泡沫塑料上直接鋪熱拌瀝青混合料。 為使泡沫塑料板免遭施工機(jī)械和汽車荷載的損害,該層以上的道路結(jié)構(gòu)持力層厚不應(yīng)小于15 cm。泡沫塑料不允許在陽光直射的戶外保存超過5 d以上,禁止在倉儲(chǔ)和施工中靠近火源。

隔溫層6使用壽命和成本分析

由于泡沫塑料Sty rofoam HI-50具有獨(dú)特的全閉孔結(jié)構(gòu),水穩(wěn)定性好且不吸水,兼有極佳的機(jī)械強(qiáng)度, 所以它經(jīng)久耐用,一般能使用15 a。如路基土中無腐蝕性介質(zhì),可使用幾十年。它是重季節(jié)冰凍地區(qū),受標(biāo)高控制的低填淺挖潮濕或過濕路段用來防治道路凍脹和翻漿的有效工程措施。泡沫塑料Styro foam HI-50價(jià)格昂貴,它在中國的售價(jià)約為1 400元/m,則50 mm 厚板材為70元/ m, 75 mm 厚為105元/ m, 100 m m 厚為140元/m。在東北重冰區(qū),道路凍深大于2. 00 m,當(dāng)路基為粉土?xí)r,瀝青路面最小防凍厚度為0. 80～1. 00 m。實(shí)際上,二級公路按強(qiáng)度要求的路面厚度約為0. 50 m ,用砂石填筑的防凍層厚為0. 30～0. 50 m。若用泡沫塑料Sty ro foam HI-50替代砂石類防凍層,則只要40～70 m m 即可, 道路結(jié)構(gòu)大幅度減薄。40～70 mm 厚Sty ro foam HI-50價(jià)格為56～98元/ m。而缺少砂石地區(qū),由于外運(yùn)砂石價(jià)格可高達(dá)70～80元/m, 則做0. 30～0. 50 m 厚防凍層造價(jià)為21～40元/m。顯然,泡沫塑料隔溫層貴于砂石類防凍層。但是,隨著人類大量使用砂石材料,天然砂石料源日益減少,而且砂石在使用過程中易受到淤塞和污染使排水防凍功能失效, 不得不提前進(jìn)行大修。使用Sty ro foam HI-50一次投資大,但它使用壽命長,從長遠(yuǎn)看還是經(jīng)濟(jì)的。故用泡沫塑料代替砂石防凍層是今后的發(fā)展方向。在我國,應(yīng)用泡沫塑料類隔溫材料,由于造價(jià)高, 在公路建設(shè)中尚未得到推廣。 應(yīng)進(jìn)一步從材料研究入手,有望使國產(chǎn)泡沫塑料滿足路用要求且價(jià)格降低。

隔溫層7 結(jié)語

①設(shè)置泡沫塑料隔溫層可減小或消除道路結(jié)構(gòu)凍深,控制道路結(jié)構(gòu)的凍脹量,保障路面平整連續(xù),提高其使用壽命并降低工程造價(jià);

②泡沫塑料隔溫層只起功能性(對路基隔冷保溫)作用,不作為持力層;

③泡沫塑料不能承受高荷載,必須優(yōu)化道路結(jié)構(gòu)組合設(shè)計(jì),以趨利避害;

④在現(xiàn)代工藝條件下,泡沫塑料的性能可進(jìn)一步提高,施工方法和施工標(biāo)準(zhǔn)也逐步完善 。

要保證熱力設(shè)備及管道經(jīng)常處在散熱損失最小的經(jīng)濟(jì)狀態(tài)下運(yùn)行，就必須選擇合理的保溫層和經(jīng)常做好保溫層的維護(hù)檢修工作。一般保溫層有主保溫和敷面兩層，常見的缺陷是裂縫和脫落。保溫層的檢修工藝及技術(shù)要求基本上與新敷設(shè)時(shí)相同。

主保溫層是用保溫材料(膨脹珍珠巖、膨脹蛭石、硅藻土或石棉等)或保溫成型材料(保溫瓦等)，緊貼設(shè)備外壁嚴(yán)密敷設(shè)，以減少設(shè)備內(nèi)的熱量傳外敵失。如主保溫層有裂縫或脫落等現(xiàn)象時(shí)，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行修補(bǔ)或重新敷設(shè)，敷設(shè)工藝及要求如下：

(1)在對設(shè)備及管道敷設(shè)主保溫層前，應(yīng)先將被保溫設(shè)備表面上的舊保溫層、灰塵和銹垢等雜物清除干凈，并按設(shè)計(jì)要求涂刷防腐劑，待干燥后，再行施工。

(2)凡對直立的管道或設(shè)備敷設(shè)主保溫層時(shí)，每隔2-3米，應(yīng)裝設(shè)一個(gè)分段承重托架，其寬度可稍小于主保溫層。

(3)對大型設(shè)備或直徑在650毫米及以上的管道(汽包除外)敷設(shè)主保溫層時(shí)，必須焊接鉤釘。在壁厚等于或小于4毫米的設(shè)缶上焊接鉤釘時(shí)，應(yīng)在設(shè)備或管道進(jìn)行嚴(yán)密性試驗(yàn)前進(jìn)行。段備上施敷主保溫層，應(yīng)在嚴(yán)密性試驗(yàn)后進(jìn)行。

(4)當(dāng)采用成型材料保溫時(shí)，必須做到保溫材料與設(shè)備表面接觸緊密。若用板型制品對直徑在450毫米以下的管道做保溫層時(shí)，必須將板型保溫晶鋸成楔形板條敷砌。當(dāng)主保溫層的厚度大于或等于80毫米時(shí)，應(yīng)分層敷砌。

(5)為使主保溫層牢固不脫落，應(yīng)用鍍鋅鐵絲或鐵絲網(wǎng)將敷設(shè)或修補(bǔ)部分緊緊地包裹住。

(6)主保溫層必須保證有高度的密實(shí)性和均勻性，避免出現(xiàn)沉陷和空洞等。影響保溫效果。