【豆丁-热门】-严寒地区两种典型保温材料的应用效果分析

科技信息 2009 年 第29 期 SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION
1．实验概况
在我国严寒、寒冷地区，如新疆天山以北、青海、东北地区等，由于
气温年较差悬殊、日较差明显，寒潮频繁，面临独特的“冷、热、风、干”
恶劣气候条件，混凝土保温工作尤其重要。 针对目前工程中主要采用
的永久性保温材料 XPS 挤塑板和聚氨酯， 为更直观地了解保温效果
及在保温的情况下混凝土内部温度的变化规律， 于 2006 年 1 月在西
北某严寒地区施工现场开始现场实验 现场实验共设 2 处实验块，试
样混凝土为常态混凝土 C20
本次实验在混凝土内部及表面埋设了 272 支温度计，并实施自动
化采集，不间断地同步测定外界环境温度混凝土内部及表面的温度
变化，历时 3 年积累了大量的实验数据，并对实验数据进行了分析和
总结，现将部分研究的成果分析阐述如下 典型的温度计埋设位置见
图 1（图中·为温度计测点）。
2．保温材料简介
根据国内外工程经验，目前用作大坝上下游表面保温的保温材料
主要有聚乙烯泡沫塑料板聚苯乙烯泡沫塑料板（EPS 板）挤塑聚苯
乙烯泡沫塑料板（XPS 板）聚氨酯硬质泡沫等。 根据初选的保温材料，
适合本工程的坝面永久保温材料为 XPS 挤塑板和聚氨酯硬质泡沫。
2. 挤塑聚苯乙烯泡沫板（XPS 板）
挤塑聚苯乙烯保温板（简称 XPS 板）是以聚苯乙烯树脂加上其他
原辅料与聚合物，通过加热混合时注入发泡剂，然后挤塑成型的硬质
泡沫塑料板。 它具有完美的闭孔蜂窝结构，极低的吸水性（体积吸水率
低于 .%）低导热系数（导热系数为 08kJ/(m
2
·h·℃)）高抗压性
（抗压范围达 5~5kPa）抗老化性，是一种理想的绝热保温材料。
2.2 聚氨酯硬质泡沫
聚氨酯硬质泡沫是以氰酸酯多元醇发泡剂等为基本原料，施工
时进入喷涂机械中混合喷出，呈雾状，在空气中发生化学反应，产生高
闭孔率泡沫板，具有防水保温一体功能的新型材料。 由于在没有加入
发泡剂之前，聚氨酯硬质泡沫本身就是一种高强度的粘合剂，经发泡
制成泡沫后，其粘结力仍然较强，可跟混凝土连为一体。 同时，由于水
对聚氨酯基本上没有溶解腐蚀作用，水与泡沫不起反应，所以在水的
浸泡下聚氨酯硬质泡沫保温材料不会脱落。
3.两种典型保温材料的保温性能分析
3. 气温对保温混凝土表面温度的影响
在西北地区，一个寒潮的变化周期约为 3 天，一个不规则的温度
变化过程约为 5 天，一个冬季约为 8 天(春秋季节较短)。 对于保温
方案的确定应充分考虑为防止开裂， 混凝土表面可允许的温度应力，
根据温度应力计算出可允许的温度变幅。 对于临时的保温方案，应根
据当地的气温的日变幅不规则的温度变幅寒潮的温度变幅来选择
保温材料及其厚度；对于越冬或永久的保温方案应根据不规则的温度
变幅寒潮的温度变幅及冬季的温度变幅来选择保温材料及其厚度。
根据在两个试验块表面埋设温度计的观测资料，计算出混凝土表
面温度的变幅与气温的关系见表 （两种保温材料的厚度均为 8cm，A
为气温变幅）。
气温的变化无论对混凝土表面温度的影响，还是
内部温度的影响深度均随着保温材料的厚度增加而
减少，随着影响天数的增加而增加。在相同的厚度下，
聚氨酯的影响幅度较 XPS 的小。 随着保温时间的延
长， 即在相同日气温同混凝土内部温度变幅的比值
下，xps 混凝土内部温度的影响呈现逐渐加深的趋
势，而聚氨酯混凝土内部温度的影响并未呈现逐渐加
深的趋势， 即保温效果的耐久性来说， 聚氨酯优于
XPS 板。
相对于年气温的变化及混凝土表面温度的变化而
言，随着深度的增加，1# 和2# 试验墩的滞后天数均增
加，且引起混凝土表面及内部温度变化的滞后天数 #
试验墩 8cm 厚的 XPS 板均小于 2# 试验墩 8cm 厚的
聚氨酯。 一般来说，滞后天数越长，保温能力越好。
表 1 混凝土表面温度的变幅与气温的关系
表 2 试验墩表面浅层温度相对于气温的滞后天数（单位：天）
气温的日变化对 # 试验墩 8cm 厚的 XPS 板的影响深度基本在
5m 的范围之内； 对 2# 试验墩 8cm 厚的聚氨酯的影响深度基本在
.4m 的范围之内。
3.2 越冬期间表面最低温度的比较
1# 实验块（粘贴 8cm 厚的 XPS 挤塑板）和 2# 实验块（喷涂 8cm
厚的聚氨酯）26 年和 27 年两个越冬期的表面及棱角实测最低温
度见表 3 和表 4。
严寒地区两种典型保温材料的应用效果分析
李永红
（中国水电十五局 陕西 西安 710068
【摘 要】在西北严寒、寒冷地区，混凝土保温材料的选择很重要。 结合严寒地区的混凝土保温试验项目，对目前常用的两种保温材料（XPS
板和聚氨酯）的保温性能进行了对比分析研究，可以作为混凝土保温工作的参考。
【关键词】保温材料；XPS 板；聚氨酯；保温性能
变幅(A)
1# 实验块(XPS 板) 2# 实验块(聚氨酯)
理论值 A 试验值 A 理论值 A 试验值 A
日气温 .2 .2 .1 .2
15 日气温 .6 .8 .5 .6
年气温 .26 .3 .22 .24
图 1 西北某严寒地区混凝土实验墩温度计布置图(单位：mm)
距混凝土表面(m) 1# 试验墩 2# 试验墩
 45.5 49.8
.1 48 53
.3 48.7 55
.9 51.8 62
1.5 55.3 65
2.5 58 69
○建筑与工程○
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