一种渠道抗冻胀空腔保温衬砌板制造技术

本发明专利技术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。本发明专利技术具有渠基土保温、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。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及水利工程领域，具体说是涉及冻土地区渠道抗冻胀新型衬砌结构。
技术介绍
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。
技术实现思路
专利技术目的：针对预制衬砌板存在的问题，本专利技术提出一种不但能“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，本专利技术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：本专利技术具有以下优点：(1)本专利技术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)本专利技术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)本专利技术具有若干空腔，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是本专利技术提出的矩形空腔保温衬砌板三维透视图。图2是本专利技术提出的矩形空腔保温衬砌板水平剖面图。图3是本专利技术提出的矩形空腔保温衬砌板A-A1剖面图。图4是本专利技术提出的六棱形空腔保温衬砌板三维透视图。图5是本专利技术提出的矩形空腔保温衬砌板水平剖面图。图6是本专利技术提出的六棱形空腔保温衬砌板B-B1剖面图。具体实施方式本专利技术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专利技术的基本原理和主要特征以及本专利技术的优点。本行业的技术人员应该了解，本专利技术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专利技术的原理，在不脱离本专利技术精神和范围的前提下，本专利技术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专利技术范围内。本专利技术要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。本文档来自技高网...

【技术保护点】
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。

【技术特征摘要】
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。...

【专利技术属性】
技术研发人员：安鹏，程大伟，倪万魁，刘海松，
申请(专利权)人：长安大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61