一种内含保温材料的渠道抗冻胀衬砌板的制作方法

本实用新型涉及水利工程领域，具体是涉及一种输水渠道保温衬砌结构。

背景技术：

在冻土地区，输水渠道衬砌结构常因渠基土的冻胀而产生破坏。表现为抬升、鼓胀、裂缝、突起架空，坍塌错位及基土冲刷等形式。产生大量渗漏的同时严重威胁渠道安全。

当前抗冻胀的措施包括：基土换填，排水措施，结构措施和保温措施等。

基土换填施工量大，工程造价取决于当地粗粒料的丰富程度，在运行期，常因细粒土的侵入导致抗冻胀失效。排水措施同样工程量大，常用于填方渠道。结构措施以弧形、U型等断面代替梯形、矩形等断面，以钢纤维混凝土、沥青混凝土等代替传统材料，但因渠基土冻胀荷载的复杂性，仍发生冻胀破坏。保温措施即通过铺设保温材料对渠基土保温来削弱冻胀，保护上部结构安全，比较常见。

保温材料种类很多，如膨胀蛭石及其制品、膨胀珍珠岩及其制品、矿渣棉板等，随着化学工业的发展，各种泡沫保温材料在渠道中广泛应用，主要有EPS保温板，XPS保温板，聚氨酯(PUR)，高分子防渗保温卷材等。

施工时将保温材料整片铺设在衬砌结构下边，保温效果好，但存在两个问题：一是施工难度较大，施工过程易受损坏；二是渠道退水期间，常因基土中孔隙水压力过大，抗浮力低导致衬砌体顶起破坏，这种情况在新疆发生过多次，威胁渠道输水安全。

技术实现要素：

实用新型的目的：本实用新型是一种内含保温材料的新型渠道抗冻胀衬砌板，即采用“结构与保温材料”相结合的方式，让衬砌板具有一定的保温功能，从而降低冻土深度，减少冻胀量，防止衬砌板发生冻胀和滑塌，同时降低施工难度。

一种内含保温材料的渠道抗冻胀衬砌板，包括矩形衬砌板和六棱形衬砌板两种；矩形衬砌板和六棱形衬砌板内部均有两个空腔；矩形衬砌板的两个空腔为长方形，六棱形衬砌板的两个空腔为近似等腰梯形；矩形衬砌板和六棱形衬砌板内部的空腔上下分别为顶板和底板，两个空腔之间有隔挡肋梁；矩形衬砌板和六棱形衬砌板的顶板、底板和隔挡肋梁材质均为混凝土；隔挡肋梁与顶板和底板预制为一体；空腔一端封闭，另一端开口，空腔内部含有保温材料。

所述内含保温材料的渠道抗冻胀衬砌板，内部有空腔，空腔内填充保温材料。

所述内含保温材料的渠道抗冻胀衬砌板，空腔在预制期间通过设置内模而形成，空腔内填充的保温材料选择聚苯乙烯泡沫板EPS或聚苯乙烯挤塑板XPS。

所述内含保温材料的渠道抗冻胀衬砌板，顶板、底板和隔挡肋梁厚度均不小于2cm。

所述内含保温材料的渠道抗冻胀衬砌板，混凝土等级为C15或C20，抗冻胀等级为 F200，抗渗等级W6。

所述内含保温材料的渠道抗冻胀衬砌板，空腔厚度根据冻土深度确定。

有益效果：本实用新型具有以下优点：

(1)本实用新型的预制混凝土板具有良好的保温性能；源于其中部大量的泡沫颗粒，泡沫颗粒中为封闭气泡，泡沫板导热系数小于0.044W/(m.K)，而混凝土的导热系数介于1.5-1.74 W/(m.K)，为泡沫板导热系数的34倍，保温作用明显，可减小渠基土的冻深和冻胀量。

(2)本实用新型的材料结构分布更合理。矩形衬砌板和六棱形衬砌板中的隔挡肋梁可增强其整体强度；保温材料的压缩模量较大。对于非承重式护面衬砌结构的矩形衬砌板和六棱形衬砌板而言，其强度满足渠道工程的载荷要求。

(3)本实用新型的造价更低。本实用新型提出的矩形衬砌板和六棱形衬砌板与传统混凝土衬砌板相比，可节约至少70％的混凝土用量，保温材料EPS和XPS的价格远小于混凝土。

(4)本实用新型的施工难度较低。矩形衬砌板和六棱形衬砌板与传统混凝土衬砌板相比，重量相应的也减少了70％，其中保温材料重量可忽略不计，降低了劳动强度；同时减少了在传统混凝土衬砌板下单独铺设保温材料的工序，施工难度降低。

(5)本实用新型的聚苯乙烯颗粒可来源于废弃塑料袋与塑料制品，因此能够减少白色污染，使得垃圾减量化，资源化，保护生态环境。

附图说明

图1是本实用新型提出的矩形衬砌板三维透视图

图2是本实用新型提出的矩形衬砌板平面剖面图

图3是本实用新型提出的矩形衬砌板A-A1剖面图

图4是本实用新型提出的六棱形衬砌板三维透视图

图5是本实用新型提出的六棱形衬砌板平面剖面图

图6是本实用新型提出的六棱形衬砌板B-B1剖面图

具体实施方式

本实用新型的制作过程主要包括混凝土的配置，矩形衬砌体与六棱形衬砌体的预制与养护，保温材料填充等阶段。具体实施过程如下：

配置C15混凝土：将水泥、石子(豆石)、沙子和水等按照规范给出的配比关系配置成抗渗、抗冻胀等级达标的混凝土。

矩形衬砌体和六棱形衬砌体的预制：将内模和外模固定在相应位置，均涂上一层脱模剂，并将其放置在振动台上，将混凝土浇筑模具中，进行振捣密实。

养护脱模：进行后期养护，养护到要求龄期后，进行脱模，包括内模与外模。

保温材料填充：保温材料的填充有两种方式，一种方式是现场发泡浇铸(或注射)，即将聚苯乙烯颗粒与其他化工原料进行配置，在发泡机的高温环境下进行发泡，反应完成后，将流动状态的泡沫颗粒浇铸在衬砌板的空腔中，冷却后保温材料成型；另一种方式是首先在发泡车间内将保温材料发泡成型，现场将成形的保温材料装入空腔即可；整个制作过程即完成。

六棱形衬砌板与矩形衬砌板工艺类似，唯一的区别是模具形状与尺寸不同。

混凝土养护完成，保温材料填充好后，可以直接用于渠道衬砌。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。