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国家标准计划《冻土路基用硬质聚氨酯泡沫板(HPU)》由 TC48(全国塑料制品标准化技术委员会)归口,TC48SC2(全国塑料制品标准化技术委员会泡沫塑料分会)执行 ,主管部门为中国轻工业联合会

主要起草单位 红宝丽集团股份有限公司中交第一公路勘察设计研究院有限公司

目录

基础信息

计划号
20161718-T-607
制修订
制定
项目周期
24个月
下达日期
2016-11-22
公示开始日期
2016-09-05
公示截止日期
2016-09-20
标准类别
产品
国际标准分类号
83.100
83 橡胶和塑料工业
83.100 泡沫材料
归口单位
全国塑料制品标准化技术委员会
执行单位
全国塑料制品标准化技术委员会泡沫塑料分会
主管部门
中国轻工业联合会

起草单位

目的意义

1、西部大开发基础设施建设需求 2015年11月3日新华社发布的《第十三个五年规划的建议》中提出推动区域协调发展,深入实施西部大开发,支持西部地区改善基础设施;推进“一带一路”建设,推进基础设施互联互通和国际大通道建设。

在当前我国西部大开发的进程中,基础设施建设是战略重点,公路基础设施建设则是重中之重,关系到西部地区的长远发展与西部大开发战略的实施。

2013年由中国国家主席习近平提出的“一带一路”致力于亚欧非大陆及附近海洋的互联互通,是西部大开发的升级版。

2、对冻土路基采取保温隔热方式已成为发展趋势 我国自1953年在青藏高原冻土区修筑青藏公路始,50多年来冻土地区筑路技术取得了很大的进步,提出了治理冻土路基病害的工程措施,对多年冻土路基病害的防治起了较好的效果。

保温法就是在路基内加铺一层保温材料,阻止上部热量进入下部土层,可以降低路基高度,起到保护多年冻土、预防和减小融沉的作用,亦是预防和处理冻胀问题的有效办法之一。

保温法具有施工简单、投资较小、工程期短等特点,采用保温法治理冻土路基病害已成为发展趋势。

3、硬质聚氨酯泡沫系保温材料中保温隔热性能最好的材料 在当前冻土地区公路路基保温工程施工中,硬质聚氨酯泡沫板(PU)、聚苯乙烯挤塑板(XPS)、聚苯乙烯泡沫板(EPS)是比较常见的保温材料。

EPS、PU作为隔热防冻材料,已在铁路、公路的冻害防治中得到广泛的应用,而XPS在交通领域的应用则较晚。

保温材料的保温效果取决于隔热层对下部多年冻土年平均地温和地温年变幅的改变状况,导热系数越小,效果越佳。

相比于其他类型的保温材料来说,硬质聚氨酯泡沫板导热系数最小,是保温隔热性能最好的材料,具有更好的憎水性,在隔热保温、防水、耐冻融方面有着明显的优势,能够更好地保护冻土,延缓冻土退化。

4、高强度硬质聚氨酯泡沫板应用于冻土路基已有试验应用 我公司技术人员从冻土路基的设计要求出发,研究提高硬质聚氨酯泡沫板的力学性能,开发出高强度硬质聚氨酯泡沫板(HPU),开展了试验应用,在泡沫板变形量检测的两个断面共10个点中,变形量最大达到5mm,在10%范围内,可见在合理的施工工艺控制下,泡沫板的变形量不会超过设计要求值,符合要求。

5、高强度硬质聚氨酯泡沫板已实现规模化生产 硬质聚氨酯泡沫材料在路基上应用的施工方法有铺粘板材法和现场喷涂法两种。

214国道和青藏铁路上均采用的是铺粘板材法。

我公司引进了欧洲定制的快速连续生产线,已形成高强度硬质聚氨酯泡沫板材1500万平方米/年的产能,实现规模化生产,可为市场提供性能优异的保温材料。

6、制定全国统一的标准可以引导企业和规范制造、使用环节,确保工程质量监督管理有据可依 引导企业和规范制造、使用环节,确保工程质量监督管理有据可依,迫切需要制定冻土路基用硬质聚氨酯泡沫板的标准,这对于促进西部高等级公路建设,推动行业技术进步和创新具有极其深远的意义。

7、未来发展趋势 “高海拔高寒地区高速公路建设技术”项目为科技部批复的国家科技支撑计划交通运输领域2014年度立项项目由交通运输部组织实施,中交第一公路勘察设计研究院有限公司牵头。

以青藏高速公路建设为研究对象,从选线规划、建设模式、安全设计技术标准、路基变形控制、环境保护和冻土监测预警等多个方面开展联合攻关、协同创新。

为实现国家高速公路网在550公里多年冻土地区的最后贯通提供技术支撑,并将进一步提升我国在世界冻土工程领域的技术水平。

因此迫切需要制定冻土路基用硬质聚氨酯泡沫板的标准,以规范冻土地区路基工程用保温材料生产经营,加快“高海拔高寒地区高速公路建设技术”研究项目相关课题实施进程,促进西部高等级公路建设。

范围和主要技术内容

1、范围 标准适用于冻土地区公路、铁路路基用硬质聚氨酯泡沫板。标准中规定了硬质聚氨酯泡沫板导热系数(对应保温隔热性能),吸水率、水蒸气透湿系数(对应防水隔渗性能),冻融循环300次后的吸水率(对应冻融性能),厚度尺寸、密度、压缩强度、弯曲负荷、尺寸稳定性(对应力学性能,影响路基变形情况)性能指标和测试方法,综合考虑了应用领域的相关技术要求。 在冻土地区路基工程中,采用保温法保证冻土的稳定,从而达到保证路基路面结构的稳定性的目的。保温板的保温隔热、防水隔渗、冻融性能以及对路基变形影响是保证冻土地区路基温度不发生大幅度的升高,保证路基稳定性的关键因素。 ①保温隔热性能。保温板上下随着时间的推移,形成了明显的温度梯度。保温板导热系数的大小是其保温隔热性能优劣的最有利反映和说明。 ②防水隔渗性能。随着工后时间的延续,外部降水逐步渗入路基,保温板上下土体中的含水量的差异逐渐增大。板上含水量大于板下含水量,这说明保温板具有一定的防水隔渗能力。 ③冻融性能。冻融循环后,保温材料的导热系数、吸水率几乎不发生改变,即只要保温材料不发生破坏或老化,其物理性能应该与其在冻融循环条件下的服役关系不大。 ④对路基变形影响。由于保温板保温隔热功能的发挥,在一定程度上减小了多年冻土路基的变形,保证了路基、地基的稳定。另外,随着板厚的增加,路基的变形也有所减小。 2、主要技术要求 标准初稿的主体架构参考了GB/T21558-2008《建筑绝热用硬质聚氨酯泡沫塑料》,规定了冻土路基用硬质聚氨酯泡沫板的术语与定义、分类、技术要求、试验方法、检验规则以及标志、包装、运输与贮存。根据应用领域技术要求,研究确定了需要考虑的相关参数,并进行了验证。(1)按照制品压缩强度进行分类,分为P300、P400、P500、P600四个类别,因为在冻土领域实际应用中高强度的板材应用较多;(2)在规格尺寸中,设定了产品主要规格尺寸,其他规格由供需双方商定;(3)允许偏差中,长度、宽度、厚度都按等级作了指标要求;(4)弯曲负荷按照GB/T8812.1《硬质泡沫塑料 弯曲性能的测定 第1部分 基本弯曲试验》进行测试,反映了聚氨酯保温板的抗弯曲变形能力,用来衡量其弯曲性能。性能指标由试验验证确定;(5)导热系数测试条件取平均温度为23℃,指标定为≤0.024W/(m.K),试验验证确定;(6)吸水率按照GB/T 8810《硬质泡沫塑料吸水率的测定》进行测试,性能指标试验验证确定;(7)水蒸气透湿系数按照GB/T 21332《硬质泡沫塑料 水蒸气透过性能的测定》进行测试,性能指标试验验证确定;(8)尺寸稳定性按照GB/T 8811《硬质泡沫塑料 尺寸稳定性试验方法》进行测试,由于冻土路基等对尺寸稳定性要求很高,P300的指标定为≤1.5%,P400、P500、P600的指标定为≤1.0%,试验验证确定;(9)压缩蠕变的测试按照GB/T 20672《硬质泡沫塑料 在规定负荷和温度条件下压缩蠕变的测定》进行。根据高铁和公路领域实际应用要求,建议P300、P400、P500的性能指标定为≤3.0%,P600的性能指标定为≤5.0%,试验验证确定;(10)冻融循环300次后的吸水率按照ISO20394:2007《绝热材料 抗冻融性的测定》进行测试。鉴于铁路、公路路基的特殊环境,耐冻融性的测试很有必要,建议性能指标定为≤3.0%,试验验证确定;(11)燃烧性能分级的测试,应符合实际应用场合和相关规范的要求,达到所标明的燃烧性能等级。