冻融及绝缘材料的稳定性能的测试，是为了模拟在冻融循环作用后实际使用
的保温材料的基本性能指标的变化情况。对本次试验的2种保温材料：聚氨
酯硬质泡沫板、聚酚醛保温板分别进行了5、15、25次冻融循环后，再
次测试其在相同条件下，其内部温度梯度情况，与未经反复冻融时的情况对比，
得出反复冻融后5、15、25次以上2种保温材料的导热性能。
首先对未经反复冻融的聚氨酯硬质泡沫板、聚酚醛保温板上表面
施加温度荷载，测出其下表面的温度T：再分别对进行了5、15、25次的冻融循
环后的PU聚氨酯硬质泡沫板、聚酚醛保温板上表面施加相同的温度荷
载，测量其在相同温度荷载条件下，下表面的温度T；；对比T；得出经过反复冻
融5、15、25次后Pu聚氨酯硬质泡沫板、聚酚醛保温板2种保温材料的
保温性能。控制上表面温度保持相同的温度条件，测得下表面温度值，若温度值
升高则说明由于反复冻融使得保温材料的导热系数下降，保温效果提高，反之则
导热系数升高，保温效果降低。测试结果见表5．5：
表5．5保温材料稳定性试验测试结果
材料类型 循环次数 上表面温度(℃) 下表面温度(℃)
一12．1 —2．3
PU聚氨酯硬 5
．11．3 ．2．1
质泡沫板
15 ．10．2
．2．2
25 ．10．8 —1．9
．10．8
．2，1
．13．3 一1．4
聚酚醛(福利凯)
5 ．12．7 一1．1
保温板 15 ．12．3 ．1．5
25 一12．7 ．1，4
．12．6 ．1．3
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试验结果表明，保温材料的冻融循环导热系数表现出一定的波动性，随冻融
循环略有下降趋势。这种结果可能因为保温材料内部结构性质在反复冻融后的改
变或因为受试验本身测量仪器和计算方法的精度所限，但抛开误差等因素的影
响．冻融循环后保温材料的保温性能不仅没有丧失，而且总体变化对隧道保温是
有益的。所以在寒区隧道保温层计算分析时应用的保温
聚酚醛保温板敷设位置对冻融圈变化规律的影响
目前，聚酚醛保温板的敷设主要有两种方式：～种是将隔热材料敷设在二利与初
支之间，该方法也叫做双层衬砌隔热处理法：另一种是将隔热层直接敷设在二衬
表面{40】。这两种方法在国内都有应用实例，孰优孰劣，还没有定论。下面仅从保
温效果上分析两种铺设方式对隧道冻融圈的影响。
图5-6(a)．(b)是分别采用两种保温层铺设方法(保温材料为聚酚醛保温板，
导热系数O 022W／m k，敷设厚度均为5cm)，2012年7月1日至2013年7月1日
～年内防寒泄水洞典型位置温度场变化情况。通过对比可以看到，两种铺设保温
层方式均能起到良好的保温隔热效果，但单纯的从保温效果上来看，采用表面铺
设聚酚醛保温板工法更优。
聚酚醛保温板隧道保温参数分析
现在市场上供应的保温材料品种有很多，影响其保温效果的一个重要方面是
不同材料具有不同的导热系数。下面仅从保温材料的导热系数的差异性来分析其
对隧道冻融圈的影响。考虑到目前寒区隧道采用的保温材料的导热系数一般在
O．024—0．029w／m·K之间(见表5．6所示)，下面选取三个典型的导热系数兄值作趋势
分析，它们分别是0．027、0．024和0．029。
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应用工程实例
硬质聚氨酯泡沫板：
0．027
昆仑山隧道、风火山隧道、鹧鸪山隧道
福利凯聚酚醛硬质泡沫板
0．024
嘎隆拉隧道
石棉复合材料保温板
O．029
大庆油田、江苏油田输油管道
图5．5是分别选取表5．6中三种不同的保温材料(铺设厚度均为60mm)时，防
寒泄水洞施工期问，一次衬砌与保温层接触位置温度变化规律，从图上可以看到：
该位置温度变化幅度随保温材料导热系数的减小而减小，在隧道表面敷设60mm
厚硬质聚氨酯泡沫板己经能保证该位置不出现负温的不利工况。
表5．7是表面敷设不同类型的保温材料，防寒泄水洞在开工一年时间内，典型
位置的冻深。从表上可以看到拱顶、拱腰的冻深均随着保温材料导热系数的
减小而减小，当采用石棉材料时，隧道拱顶冻深为0．65m，当采用硬质聚氨酷
保温时，冻深则减小到了0．25m，减小了61．5％左右，而当采用聚酚醛保温板保温时，则
拱顶和拱腰已经不会出现0℃以下的情况，说明保温层材料的导热系数对温度场的
分布影响明显：拱顶冻深比拱腰的要稍微大点，主要原因是断面埋深较浅，洞内
的拱顶的温度受到了上表面山体温度的影响；底部的冻结深度比拱顶及拱腰大很
多，主要原因是底部没有敷设保温层。
表5．7保温材料种类与冻结深度的关系
种类 保温材料种类
聚酚醛隧道保温板
位置
底板位置(cm)
180 185 195
拱项位置(cm) 25 O 65
拱腰位置(cm)
23 0 58
