CN106012980A - 一种渠道抗冻胀空腔保温衬砌板 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种渠道抗冻胀空腔保温衬砌板，包括矩形板和六棱板等两种常见的预制衬砌板形式。内部有若干长方体和三棱柱密封空腔，空腔与衬砌板之间为2层KK特硬牛卡纸盒，其作用在于预制衬砌板期间的空腔成型，成型后的空腔在渠道运行期间起到密封保温的作用；相邻空腔之间为不小于2cm厚的隔挡，起到封闭空腔和加肋的作用，空腔的厚度不大于4cm；整个衬砌板除预留空腔外为混凝土一体预制。本发明具有渠基土保温、降低渠基土冻深、减小冻胀量、节省混凝土材料等优点，可以广泛应用于北方的渠道工程，确保渠道输水安全。

Description

一种渠道抗冻胀空腔保温衬砌板

技术领域

本发明涉及水利工程领域，具体说是涉及冻土地区渠道抗冻胀新型衬砌结构。

背景技术

渠道是跨区域调水，引水发电，城镇供水，农田灌溉方面重要的输水工程。在占我国国土面积54％的季节性冻土地区，渠道冻胀破坏严重，当前的抗冻胀措施包括结构措施、基土换填和保温措施。其中结构措施是首选措施，并常与后两种方式结合使用。

当前的结构抗冻胀措施仅从“抵抗、适应”冻胀的角度进行了一些改进，包括改变传统梯形和矩形的衬砌方式、断面形式、尺寸和材料等获得一定的抗冻胀效果。

衬砌结构按照衬砌方式可分为预制和现浇两种。现浇衬砌整体性良好，施工质量难控制，其断面尺寸在冻胀强烈的部位可改为楔形板、肋梁板、中厚板等，但施工难度较大。预制板易实现标准化控制，施工简单，可适应较小的冻胀变形，但整体性不强，常发生冻胀变形，导致整体垮塌。常见的预制衬砌板有矩形板和六棱板两种，均为混凝土实心预制。

衬砌结构的材料由普通的混凝土材料改为钢筋混凝土、沥青混凝土、纤维混凝土等增大了材料强度，但造价较高，稻壳混凝土等新材料保温效果不明显，同时结构强度有所损失。综上所述，这些衬砌结构很难同时满足强度、施工、保温、经济等方面的要求。

发明内容

发明目的：针对预制衬砌板存在的问题，本发明提出一种不但能“适应，抵抗”一定冻胀变形，还能“保温”的衬砌结构，可以有效降低渠基土的冻深，减小渠基土的冻胀量，可单独应用于II级冻胀地区，或与其他措施联合使用与II级以上冻胀地区。

技术方案：为了在结构中增加保温功能，本发明是一种内部有若干封闭空腔和隔挡支撑结构的混凝土预制板。所述混凝土预制板包括两种结构，一种为矩形，另一种为六棱板，所述的衬砌体由上部盖板，下部底板，中部空腔和内部隔挡组成，所述盖板和隔挡为一个完整结构，所述混凝土预制板内存在空腔。

作为优选，预制板采用C15或C20混凝土，水泥采用32.5普通硅酸盐水泥，抗冻胀等级介于F100至F200，抗渗等级宜为W6。

作为优选，所述衬砌体均需要预制，并养护达到一定的强度。

作为优选，为了保证衬砌板强度，顶板和底板厚度不得小于2cm，中部空腔厚度不得大于4cm。

作为优选，对于矩形空腔保温衬砌板，外形尺寸为50cm×50cm×8cm，空腔为10cm×10cm×4cm。

作为优选，对于六棱形空腔保温衬砌板，外形边长宜为32cm，空腔为矩形和三角形两种。矩形空腔长、宽、厚为：13cm×11.8cm×4cm，三角形空腔斜边长、长直角边、短直角边、高为：26.5cm×23cm×13.2cm×4cm。

作为优选，为了保证预制过程中空腔的成型，选择0.1cm厚的2层KK特硬牛卡纸制作纸盒，纸盒外尺寸依据空腔大小确定，牛卡纸盒外部有一封塑料纸进行密封，并在预制混凝土时固定于相应位置。

作为优选，为了保证预制过程中空腔位置固定，在纸盒下部穿过一根铁丝，铁丝另一端固定于模具底座。

作为优选，衬砌板隔挡厚度不小于2cm，隔挡与上下板连接密实，确保空腔密封性，同时作为肋梁，确保衬砌结构的强度。

有益效果：本发明具有以下优点：

(1)本发明可以对渠基土起到保温的效果，可大幅度减小渠基土冻深，降低冻胀量，提高衬砌结构抗冻胀性。内部密封空腔的存在，阻止空气流动，封闭空气在标准状态下的导热系数为0.0244W/(m.K)，而混凝土的导热系数介于1.5-1.74W/(m.K)，后者是前者的60多倍，具有良好的保温效果。

(2)本发明的空腔保温衬砌板中存在隔挡，作用之一是封闭空腔，阻止空气流动，作用之二是起加肋作用，提高整体强度，抵抗冻胀力。空腔保温衬砌板的整体强度满足渠道工程的载荷要求。

(3)本发明具有若干空腔，可以大幅度减小混凝土的使用量，与常规的混凝土衬砌板相比较为经济。

附图说明

图1是本发明提出的矩形空腔保温衬砌板三维透视图。

图2是本发明提出的矩形空腔保温衬砌板水平剖面图。

图3是本发明提出的矩形空腔保温衬砌板A-A1剖面图。

图4是本发明提出的六棱形空腔保温衬砌板三维透视图。

图5是本发明提出的矩形空腔保温衬砌板水平剖面图。

图6是本发明提出的六棱形空腔保温衬砌板B-B1剖面图。

具体实施方式

本发明预制空心衬砌板预制过程主要包括混凝土的配置，固定纸盒空腔，衬砌板浇筑，养护与脱模等过程。预制过程如下：

配置C15混凝土：将水泥、石子、沙子、水按照一定的配比关系配置成具有抗渗抗冻胀等级达标的混凝土。

固定纸盒空腔：采用KK特硬牛卡纸制成空腔所需规格，进行塑料纸密封，纸盒底面的中心增加一根规格介于12#-16#的铁丝，铁丝穿过纸盒并将其按照图1固定于模具底座相应位置。

衬砌板浇筑成型：将模具放置在振动台上，将混凝土浇筑模具中，进行振捣密实，最后将顶面收平。

养护与脱模：进行后期洒水养护，养护到要求龄期后，进行脱模。

六棱板的成型与矩形预制板类似，不同的是模具和空腔成型所用的特硬牛卡纸盒，以及混凝土使用量。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征以及本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明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发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明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发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (5)

1.一种渠道抗冻胀空腔保温衬砌板，其特征在于，包括矩形和六棱形两种常见的渠道衬砌板；所述衬砌板内存在若干空腔，矩形衬砌板空腔为长方体，六棱形衬砌板空腔包括长方体和三棱柱两种；所述衬砌板空腔外部有2层KK特硬牛卡纸盒；所述衬砌板材质均为混凝土；所述衬砌板内空腔之间为隔挡肋梁，其与顶板和底板预制为一体。

2.根据权利要求1所述渠道空腔保温衬砌板，其特征在于内部有空腔。

3.根据权利要求1所述渠道空腔保温衬砌板，其特征在于空腔外部有2层KK特硬牛卡纸盒，用于预制时空腔良好成型，同时牛卡纸盒外有塑料密封。

4.根据权利要求1所述渠道空腔保温衬砌板，其特征在于顶板、底板和隔挡肋梁厚度不低于2cm，空腔厚度不大于4cm。

5.根据权利要求1所述渠道预制空腔保温衬砌板，其特征在于混凝土等级为C15或C20，抗渗等级W6，抗冻等级为F200。