鋪設(shè)保溫層是防止寒區(qū)隧道發(fā)生凍害常見的保溫措施之一,保溫材料性能的優(yōu)劣直接決定著保溫層的防凍保溫效果。目前,隧道滲漏水現(xiàn)象較常見,雨季洞內(nèi)空氣濕度過大也有可能,但有關(guān)寒區(qū)隧道保溫層的研究未考慮外界水分對保溫材料的影響。因此,開展寒區(qū)隧道保溫材料吸水特性及凍融循環(huán)條件下的保溫性能研究具有現(xiàn)實意義。本文以聚酚醛和聚氨酯兩種隧道常用的保溫材料為研究對象,通過室內(nèi)試驗研究保溫材料不同吸水方式下的吸濕、浸水特性。在此基礎(chǔ)上,采用實驗與理論相結(jié)合的方法,對不同含水狀態(tài)下保溫材料的導(dǎo)熱系數(shù)進行預(yù)測分析。通過CT技術(shù)得到了保溫材料內(nèi)部孔隙水分布特征,建立了單面吸水保溫材料等效導(dǎo)熱系數(shù)的計算模型,分析了漸凍過程中等效導(dǎo)熱系數(shù)的變化規(guī)律。通過凍融循環(huán)試驗和微觀掃描實驗,得到了保溫材料保溫性能相關(guān)指標的演變規(guī)律和微孔結(jié)構(gòu)的劣化過程。主要工作如下:(1)通過開展吸水試驗研究保溫材料的吸濕、浸水特性,得到了保溫材料處于潮濕環(huán)境、無壓滴滲以及有壓浸泡等條件下的吸濕時間曲線,比選出了保溫材料的最優(yōu)等溫吸濕模型,獲得了保溫材料在不利情況下實際使用中的含水狀況。(2)為預(yù)測分析不同含水狀況下保溫材料的導(dǎo)熱系數(shù),從實驗上,利用準穩(wěn)態(tài)法和瞬態(tài)平面熱源技術(shù),得到了保溫材料導(dǎo)熱系數(shù)與含水率、含冰率之間的實際關(guān)系,并建立了相應(yīng)的擬合模型;從理論上,將三相狀態(tài)下的串聯(lián)模型和并聯(lián)模型結(jié)合在一起,并進行理論推算,提出了一種更符合工程實際的理論預(yù)測模型,達到了預(yù)測分析的目的。(3)利用CT掃描技術(shù)對單面吸水保溫材料進行了三維重建,發(fā)現(xiàn)其吸水過程為水分由外逐層向里浸入,進而將保溫材料等效為由干燥層、吸水未凍層和吸水凍結(jié)層組成的三層復(fù)合材料,結(jié)合多層復(fù)合材料等效導(dǎo)熱系數(shù)的計算方法,建立了其等效導(dǎo)熱系數(shù)的計算模型,得到了聚酚醛保溫材料在漸凍過程中等效導(dǎo)熱系數(shù)的變化規(guī)律。(4)通過凍融循環(huán)試驗,分析了保溫材料吸水率、導(dǎo)熱系數(shù)和壓縮強度隨凍融循環(huán)次數(shù)的演變規(guī)律,發(fā)現(xiàn)其保溫性能下降主要是由于吸水率的增大。通過SEM電鏡掃描技術(shù),對比分析了保溫材料凍融循環(huán)前后微觀孔隙結(jié)構(gòu)的變化過程,證明了保溫材料微觀閉孔結(jié)構(gòu)受到破壞是其吸水率增大從而造成保溫材料保溫效果下降的根本原因。并建立了保溫板厚度與耐凍次數(shù)的關(guān)系,給出了保溫層厚度修正值。
【學(xué)位單位】：長安大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：U454
【部分圖文】：

昆侖山隧道洞口漏水病害

大坂山隧道保溫層背后有冰層

保溫材料分類
【參考文獻】

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1 彭菁;邵曌;張喜翠;張曉敏;王婷婷;文昕杰;李其馨;;濕度對建筑用硬質(zhì)聚氨酯保溫材料保溫性能的影響[J];江西建材;2015年20期

2 許曉璐;李玉霖;;聚氨酯涂層應(yīng)用于混凝土壩的凍融保護試驗[J];塑料;2015年04期

3 和永清;余松華;范東方;何佳;;寒區(qū)隧道保溫層不同鋪設(shè)方式下的材料優(yōu)化選擇[J];公路交通科技(應(yīng)用技術(shù)版);2013年11期

4 王飛;謝洪新;張勝;;高海拔寒區(qū)隧道保溫材料的選型分析[J];鐵道建筑;2012年07期

5 段愷;張金花;任靜;王志勇;;含水率對墻體材料及保溫材料熱阻的影響[J];建筑技術(shù);2011年10期

6 袁超;李樹忱;李術(shù)才;李文婷;;寒區(qū)老舊隧道病害特征及治理方法研究[J];巖石力學(xué)與工程學(xué)報;2011年S1期

7 劉騰飛;胡昱;李祥;陳鳳岐;韋宇碩;;聚氨酯防水保溫材料對混凝土抗凍性能的影響[J];水力發(fā)電學(xué)報;2011年01期

8 謝紅強;何川;李永林;;寒區(qū)公路隧道保溫層厚度的相變溫度場研究[J];巖石力學(xué)與工程學(xué)報;2007年S2期

9 趙吉明;郭興;盛煜;郭興民;;大坂山隧道洞內(nèi)保溫性能分析[J];公路隧道;2007年03期

10 陳建勛;張建勛;朱計華;;硬質(zhì)聚氨酯在寒冷地區(qū)隧道凍害防治中的應(yīng)用[J];長安大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2006年05期

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1 高焱;寒區(qū)高速鐵路隧道溫度場理論與保溫技術(shù)研究[D];西南交通大學(xué);2017年

2 譚賢君;高海拔寒區(qū)隧道凍脹機理及其保溫技術(shù)研究[D];中國科學(xué)院研究生院（武漢巖土力學(xué)研究所）;2010年

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1 莊園;寒區(qū)隧道保溫材料浸水導(dǎo)熱特性及合理厚度研究[D];長安大學(xué);2018年

2 李曉慶;墻體保溫材料導(dǎo)熱系數(shù)的研究[D];西安建筑科技大學(xué);2015年

3 胡爽;含濕墻體熱工性能和濕度傳感器的研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2013年

4 曹巖;阿拉坦隧道防凍保溫技術(shù)研究[D];長安大學(xué);2009年

5 趙麗萍;XPS板在凍土路基工程中的應(yīng)用研究[D];長安大學(xué);2009年

本文編號：2853968