聚苯乙烯板在三峡大坝坝体保温中的应用

（３）聚苯乙烯板的粘贴工艺。清除混凝土表面的浮灰、油 垢及其它杂物。采用标准的 １０／１２带齿刮板在干燥的聚苯乙烯 板背面涂抹粘结剂。粘结剂按每袋（２５ｋｇ）加 ６Ｌ水配制。将涂 抹好的聚苯乙烯板平整、牢固贴在混凝土面上，板与板挤紧，不 留缝隙，碰头缝处不涂抹粘结剂。每贴完 １块，及时清除挤出的 粘结剂，板间不留间隙。若因聚苯乙烯板面不方正或裁切不直 形成缝隙，塞入聚苯乙烯板并打磨平。预先在聚苯乙烯板外表 面涂刷一遍防水涂料，待防水涂料干后再进行粘贴。粘贴完成 后，在聚苯乙烯板表面采用抹、滚、刷的方法再均匀刷涂 １道防 水涂料，特别注意对接缝部位的封闭涂刷。防水涂料的粉料、液 料按 ６∶４（重量比）比例配制。每道涂刷完成后应认真检查，防 水涂层不得出现漏刷、裂纹、起皮、脱落等现象，２４ｈ内不得有流 水冲刷。
三峡二期工程中主要采用 １．５～２．０ｃｍ厚表面粘结彩条布 的高发泡聚乙烯塑料卷材作为保温材料，存在施工工艺复杂、封 闭不严透风、保温材料易受损、耐久性差等问题，故其保温效果 不理想。为此，在三峡三期工程中开展了大量试验比选工作，以 确定合适的保温材料。
１ 保温材料性能及保温效果试验
在对国内生产的保温材料广泛调研基础上，选取了 ３种较 为适合用于坝体大面积保温的材料，即聚苯乙烯板、珍珠岩发泡 保温涂料和发泡聚氨酯。３种材料的施工方法为：① 聚苯乙烯 板保温材料，人工涂刷粘结剂 ＋人工粘贴聚苯乙烯板 ＋防水涂 料；② 珍珠岩发泡保温涂料，人工涂抹珍珠岩发泡涂料；③ 聚 氨酯保温材料，机械喷涂聚氨酯。
β＝ｋ／（０．０５＋δ／λ）
（１）
式中 ｋ为修正值，根据保温的密封情况而定，ｋ为 １．０～１．２０；当
粘贴接缝紧密不透风时，取 ｋ＝１．２０（或更趋近于 １）；λ为导热
系数；δ为保温板厚度。
由式（１）可计算出保温材料在相同等效放热系数条件下的 板厚：δ＝λ（ｋ／β－０．０５），取 β＝１．５Ｗ／（ｍ２·℃），ｋ＝１．２０。
（３）发泡聚氨酯。聚氨酯操作工艺复杂，需借助空压机、喷 涂机等设备进行喷涂，设备布置需占压仓面施工部位。喷涂必 须采用喷枪，施工人员需离开坝面一定距离，作业困难，喷涂厚 度不易控制。喷涂前，设备吊运安装调试及材料准备工作量较 大。故发泡聚氨酯仅适于大面积喷涂，不适应跟进保温。
经综合比较，聚苯乙烯板保温性能满足要求，在操作工艺、 耐久性等方面明显优于珍珠岩发泡保温涂料和发泡聚氨酯材 料，能够保证坝体整体保温质量。
板涂抹砂浆→粘贴聚苯乙烯板→刷表面防水剂。 （２）施工方法。为方便检查混凝土外观施工质量，所有保
温板采用外贴施工方法。先将保温板用粘结剂粘贴在混凝土 面，然后在保温板上涂刷防水涂料。
保温板粘贴施工在模板上升后由人工完成。保温板粘贴作 业按 ４～５人为 １组。粘贴聚苯乙烯板之前，先对混凝土表面进 行缺陷处理，通过监理验收后，再粘贴聚苯乙烯板。高空作业使 用的软梯系在其上部已安装好的模板上，作业人员系双保险后 顺软梯下至工作面，仓面上的其他工作人员预先在聚苯乙烯板 上涂刷粘结剂，然后将聚苯乙烯板用绳索放下，软梯上的作业人 员再将聚苯乙烯板粘贴到混凝土面上，最后用手拍打保温板，确 保粘贴牢固。聚苯乙烯板粘贴由下至上错缝进行，缝距为 １／２ 板长。在坝段之间分缝处粘贴时，聚苯乙烯板不跨缝，亦不在留 缝处涂刷防水涂料。
聚氨酯硬质泡沫由主料与辅助材料组合而成，包括发泡剂、 催化剂、稳定剂、阻燃剂。聚氨酯硬质泡沫在加入发泡剂之前是 一种强度极高的粘合剂，加入发泡剂制成泡沫后，其粘结力仍然 很强，仍能与混凝土连为一体。由于水对聚醚型氨酯基本上没 有溶解、腐蚀作用，水与泡沫不起反应，所以被水淹后不易脱落。 发泡聚氨脂材料主要性能见表 １。
文章编号：１００１－４１７９（２００９）０６－００２７－０２
人Ｙ ａｎｇ民ｔｚ ｅ 长Ｒ ｉｖｅ江ｒ
Ｖｏｌ．４０，Ｎｏ．６ Ｍａｒ．， ２００９
聚苯乙烯板在三峡大坝坝体保温中的应用
齐 建 飞 王 忠 友
（武警水电三峡工程指挥部，湖北 武汉 ４３００５０）
摘要：气温骤降是引起大体积混凝土表面裂缝的主要原因。为防止因气温骤降引起坝体混凝土表面裂缝，应及 时对坝体表面进行保温。根据设计要求并结合三峡二期工程保温材料的实际运用情况，通过一系列试验比选， 最终选定聚苯乙烯板作为三峡三期工程混凝土永久暴露面保温材料。经使用证明，聚苯乙烯板保温材料保温 效果良好，施工工艺简单，满足及时跟进保温要求，且因耐久性好，可多年保温，具有较好的经济性。 关 键 词：保温；聚苯乙烯板；坝体混凝土；三峡工程 中图分类号：ＴＶ４３ 文献标识码：Ａ
２ 保温材料比选
（１）聚苯乙烯板。聚苯乙烯板保温工艺简单，易施工，只需 在板上涂抹粘结剂，然后将聚苯乙烯板粘贴在混凝土面上，最后 在板面涂刷一道防水涂料。三峡工程混凝土永久外露面施工均 使用大型悬臂钢模板。模板支腿部位保温一直是薄弱环节，受 模板支腿结构影响，此部位只能采用吊挂保温被临时保温，因封 闭不严，保温 效 果 较 差。一 般 将 模 板 提 升 后 再 进 行 永 久 保 温。 采用聚苯乙烯板粘贴工艺可在模板支腿支点部位裁剪聚苯乙烯 板预留缺口，先行将模板支腿其他部位保温，待模板提升后，再 将支腿部位缺口补上，较好地解决了坝体跟进保温问题。聚苯 乙烯板重量较轻，易于转运，适合高空粘贴作业，施工方便。聚 苯乙烯板粘贴后不易脱落，耐久性强，可作为永久保温层。混凝 土面粘贴聚苯乙烯板厚度均匀，不因人为操作因素而出现厚度 不均现象；涂刷防水剂后的聚苯乙烯板表面与没有粘贴的混凝 土面颜色相近，外观较好。聚苯乙烯板机械强度较差，在外力作 用下易折断，表面易破损，通过涂抹水泥基柔性防水涂料后可解 决此问题。
分别取聚苯乙烯板、珍珠岩发泡保温涂料和聚氨脂的导热 系数 λ为 ０．０３４、０．０４５Ｗ／（ｍ２·Ｋ）和 ０．０１９Ｗ／（ｍ２·Ｋ），分别
计算得板厚为 ２．５５、３．３８ｃｍ和 １．４３ｃｍ。从上述计算结果可
知：在满足相同的等效放热系数条件下，珍珠岩发泡保温涂料需
收稿日期：２００９－０１－１５ 作者简介：齐建飞，男，武警水电三峡工程指挥部，高级工程师。
三峡三期混凝土工程采用聚苯乙烯板保温材料进行坝体表面保温效果良好且施工工艺简单能够满足及时跟进保温要主要缺点是保温材料较脆易折断若施工质量不好容易脱落且保温后多年不拆除不易观察到坝体表面裂缝发展情因此需进一步对保温材料性能进行改进且注意对保温后的坝体表面进行检查
第 ４０卷 第 ２００９年
６期 ３月
１．１ 保温材料性能
聚苯乙烯板保 温 材 料 由 粘 结 剂、聚 苯 乙 烯 板、防 水 涂 料 组 成：① 粘结剂由矿物型胶凝材料、优化级配的骨料及特殊的添 加剂组成。其拉伸粘结强度不小于 ０．１０ＭＰａ，透水性（２４ｈ）不 大于 ３．０ｍＬ。② 聚苯乙烯板采用模塑聚苯乙烯泡沫塑料制作。 ③ 防水涂料是一种双组分、丙烯酸类高聚物改性的水泥基防水 材料，由无机（水泥基）材料和高分子材料复合而成。当两种组 分按一定比例拌和后，其中的聚和物乳液失水而成为具有粘结
２８
人 民 长 江
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
２００９年
要的厚度最大，聚苯乙烯板需要的厚度次之，聚氨酯需要的厚度 最小。
１．２ 保温效果试验
为了分析聚苯乙烯板、珍珠岩发泡保温涂料、聚氨酯的保温 效果，在三峡工地现场进行了测试。
聚苯乙烯板、珍珠岩发泡保温涂料测试地点选在右非 １甲 坝段上游面高程 １１５．５ｍ处，坝段内部埋设差动电阻式温度计。 贴 ５ｃｍ厚聚 苯 乙 烯 板 的 坝 体 内 部 最 大 温 差 为 ７．８５℃，平 均 ４．２４℃。检测结果表明：聚苯乙烯板内混凝土表面温度受外界温 度影响很小，保 温 效 果 优 于 珍 珠 岩 发 泡 保 温 涂 料 的 保 温 效 果。 为验证聚氨酯保温效果，选择大坝 ３号排漂孔立面高程 １２９．８９ ｍ处，喷涂 １．５ｃｍ厚聚氨酯，内埋 １只差动电阻式温度计。实 际观测 １５６次，最大温差 ８．１℃，平均 ６．１２℃，保温效果良好。
（４）维护和检查。每年入秋前要对永久保温层进行检查和 维护，对脱落部位立即进行修补完善，以确保保温效果。
４ 保温效果
在三峡三期工程中大量采用聚苯乙烯板作为保温材料，为 检测 ５ｃｍ加厚聚苯乙烯板的实际保温效果，在大坝上游面进行 了保温性能测试。测试结果表明：外界气温在 １４．０～３５．０℃范 围变化，温度变幅为 ２１．０℃的条件下，５ｃｍ加厚聚苯乙烯板内 部温度为 ２３．８～２４．４℃，温度变幅为 ０．６℃。连续两测点气温 变幅最大值为 ６．８℃时，聚苯乙烯板保温的混凝土表面温度变 幅仅为 ０．３℃。说明聚苯乙烯板内部基本上保持相对恒温、恒 湿，有效地减少了混凝土内外温差，及干缩造成的裂缝。根据业 主和设计要求，自 ２００４年 ５月至 ２００６年 ３月，监理组织建设四 方对 ２００３～２００５年浇筑的混凝土先后进行了 ６次检查，在大坝 上下游坝面、孔口周边采取了水平和竖向抽条揭开苯板进行裂 缝检查，均未发现裂缝，说明聚苯乙烯板保温效果较好。
５ 结 语
３ 聚苯乙烯板的应用
３．１ 板厚选择
对于一般坝体的外露面，采用 ３ｃｍ厚的聚苯乙烯板，对于 特别重要的部位，如大坝上游面高程 ９８．０ｍ以下及基础约束区 范围，采用厚 ５ｃｍ的聚苯乙烯板。
３．２ 施工工艺
（１）施工程序。基面处理→配制专用粘结砂浆→聚苯乙烯
三峡三期混凝土工程采用聚苯乙烯板保温材料进行坝体表 面保温，效果良好，且施工工艺简单，能够满足及时跟进保温要 求。主要缺点是保温材料较脆，易折断，若施工质量不好，容易 脱落，且保温后 多 年 不 拆 除，不 易 观 察 到 坝 体 表 面 裂 缝 发 展 情 况。因此需进一步对保温材料性能进行改进，且注意对保温后 的坝体表面进行检查。
性的连续弹性膜层，水泥因与乳液中的水发生水化反应而硬化， 硬化体分散填充在聚合物膜层牢固地形成一个坚固而有弹性的 防水层。防水涂料可以提高聚苯乙烯板的机械强度和耐久性， 其拉伸强度不小于 ０．１２ＭＰａ。
珍珠岩发泡保温涂料以珍珠岩、矿物纤维为主要原料，用水 性结合剂复合而成。它具有无毒、无污染、保温隔热、阻燃等特 性，可以对任何形状的物体表面进行保温，使用后可直接用高压 水冲洗干净，无环境污染，采用的矿物原料可自然消解。
表 １ 发泡聚氨酯材料性能检验结果
检验 密度／
压缩性能
导热系数 ／
７０℃、４８ｈ
吸水
项目 （ｋｇ·ｍ－３） （形变 １０％）／ｋＰａ（Ｗ·ｍ－２·Ｋ－１） 体积稳定性
率
标准要求 ≥３０
≥１５０
≤０．０２２
≤５
≤３
检验结果 ３８
６３０
０．０１６３ 长 －０．２，宽 ０．１，厚 －０．６ ２．７
保温材料等效放热系数 β值的计算公式：
（２）珍珠岩发泡保温涂料。珍珠岩发泡保温材料耐久性、 整体性较好，施工由人工直接在混凝土表面涂抹，但耗时较长， 材料转运不便，也不适合高空作业，涂抹后 ２４ｈ的硬化期内受 水冲刷或其它因素影响易脱落。保温涂料涂抹厚度不宜过厚， 以免涂料下坠，厚度不易控制，出现不均现象，同时，导热系数也 较大，因此效果较差。
（编辑：常汉生）
气温骤降引起的坝块裂缝主要发生在混凝土浇筑初期，以 ６～２０ｄ内发生率最高。三峡二期工程混凝土裂缝成因研究成 果表明：秋冬季节，由于气温变化，坝体内外温差较大，即使已浇 筑 ２～３ａ的老混凝土坝体也可能产生裂缝。由于三峡坝体暴 露面大，当地气温骤降频繁，坝体表面保护尤显重要。设计提出 对于三期工程在 １０月至次年 ４月份浇筑的混凝土永久暴露面， 拆模后立即设永久保温层；５～９月份浇筑的混凝土，１０月份设 永久保护层。保温后混凝土等效放热系数 β≤１．５～２．０Ｗ／ （ｍ２·℃）。