寒区工程中保温材料性能变化试验研究：循环冻融下的挑战与应对

循环冻融下寒区工程常用保温材料性能变化试验研究.docx；循环冻融下寒区工程常用保温材料性能变化试验研究.docx;0 引言在广袤的寒区，保温材料的应用领域十分广泛，包括各类交通基础设施、房屋建筑、工程建筑和市政/能源管道。对于路基、机场跑道、隧道和边坡等交通基础设施，保温材料的应用能减缓地基土体或结构物与外界环境的热量交换过程，进而减轻或消除由地基土体或建筑材料经历季节冻融而引发的结构物冻害问题［1-4］。对于房屋和工业建筑，敷设在建筑外层的保温材料或结构不仅可以防治结构物的冻害，而且能够缓解供热压力和减少空调的使用，从而达到改善室内环境、降低建筑能耗和节能减排的目的［5-6］。对于市政管道和长距离油气管道，敷设保温材料不仅能够减缓管道与周围环境的热量交换，降低管道沿程热量损失，而且有助于确保管道系统的长期安全运营［7-9］。因此，从节约能源、降低建筑能耗和延长建筑物使用寿命的角度出发，在寒区工程中大规模地使用保温材料对于寒区的可持续发展具有重要的意义。保温材料的种类多样，一般由固体基质材料骨架和蜂窝状的闭孔结构孔隙组成，通过基质材料的低热导性以及控制内部热传导路径和限制孔隙内对流换热的方式达到减缓热量传导的目的［10］。按照材料成分，目前常用的保温材料可划分为有机和无机两大类。 有机保温材料包括发泡塑料和各种吸音保温材料，其特点是密度低、导热系数小、强度高、韧性好，具有良好的隔音和保温效果。无机保温材料主要指岩棉、玻璃纤维棉、珍珠岩、膨润土等。这些无机材料不燃烧，导热系数小，化学稳定性好，是理想的保温隔热材料。 然而，随着实际工程中保温材料的使用条件和环境的复杂性，保温材料的性能变化问题逐渐凸显出来。特别是在寒区工程中，由于严寒气候下的循环冻融作用，保温材料的性能变化将会更为明显，甚至对工程结构的使用寿命和安全性造成一定的影响。因此，本文旨在通过实验研究，分析寒区工程常用保温材料在循环冻融作用下的性能变化规律，为寒区工程建筑提供可靠的技术支撑和指导。 1 试验方法 1.1 试验材料 本次试验选取了市面上常见的有机和无机保温材料作为研究对象，具体包括聚苯板、聚氨酯泡沫、岩棉板和玻璃棉板等。这些材料在寒区工程中应用广泛，具有代表性和可比性。 1.2 试验设备 为了模拟寒区工程中的循环冻融环境，本次试验使用了专门的循环冻融试验设备。该设备能够模拟出不同寒冷条件下的冻融作用，具有较高的模拟精度和稳定性。 1.3 试验方案 根据冻融作用的模拟要求，本次试验采用了不同温度、不同湿度和不同循环次数的试验方案，以全面观测保温材料在不同条件下的性能变化情况。 2 试验结果与分析 经过一系列试验操作和数据分析，得出了以下结论： 2.1 不同材料的性能变化规律存在差异 在循环冻融作用下，不同类型的保温材料表现出了不同的性能变化规律。有机材料在低温环境下表现出较大的收缩变形和重量损失，而无机材料则在循环冻融过程中呈现出微观结构的疲劳破坏。 2.2 循环次数对性能变化影响显著 试验结果显示，循环次数是影响保温材料性能变化的重要因素之一。循环次数的增加会加剧保温材料的老化和损伤，进而降低其保温性能和机械强度。 2.3 温度和湿度对性能变化有一定影响 除了循环次数，试验还观察到不同温度和湿度条件对保温材料性能变化的影响。高温和高湿度会加剧材料的老化和破坏，严重影响其使用寿命和保温效果。 3 结论与建议 通过对寒区工程常用保温材料性能变化的试验研究，得出以下结论和建议： 3.1 针对不同材料的性能变化规律，应当制定相应的材料选择和使用规范，以确保工程结构的安全可靠性。 3.2 针对循环次数对性能变化的影响，工程设计和施工中应尽量避免或减少保温材料受到长期循环冻融作用的影响，或者采取相应的加固和防护措施。 3.3 针对温湿度对性能变化的影响，可以考虑调整工程材料的使用环境，或者研发出具有更好抗冻融性能的新型保温材料，以提高工程结构在寒区环境下的适应能力和安全性。 综上所述，本次试验研究为寒区工程建筑中保温材料的选择、设计和施工提供了重要的参考和指导，具有一定的理论和实际意义。希望本文的研究成果能够为相关领域的研究人员和工程技术人员提供借鉴和启示，推动寒区工程领域的发展和进步。