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建筑結構設計優化與新材收縮剖析
2016-09-22

新型墻體材料所具有的節能、環保與綠色功能一直被人們青睞。但新型材料中的各類砌塊和以水泥為基料的各類建筑板材,收縮表現較為明顯。收縮會使墻體材料產生裂縫和變形,將直接影響建筑物的保溫隔熱、隔音性能,防火、防水性能,裝飾性能和建筑物的使用壽命,這是建筑工程的大忌。不過采用正確的建筑技術和結構設計等有效措施,是可以達到控制和防止收縮的目的的。

一、正確的建筑技術和結構設計處理

設置變形縫。按功能和形式的不同,變形縫可分為溫度伸縮縫、干燥收縮縫和滑動縫。溫度伸縮縫是防止自然溫度變化引起建筑物的伸長和縮短所造成的裂縫,人為地將建筑物劃分成較短的幾個獨立單元的形式,把變形集中在某一特定的范圍內,然后對縫灌注具有足夠黏結力和變形延伸率的填縫膩子。嵌縫材料的變形伸長率通常都在50%~300%,遠遠大于建筑物伸縮變形2%的要求,這樣不僅抵御了建筑物的裂縫,而且嵌縫材料有很好的防水、防熱和黏結功能。

干燥收縮縫是用來控制各類砌體、建筑板材由于自身水分的蒸發而產生的干縮變形而引起的裂縫。由于干縮變形縫分布廣、裂縫多,但裂縫寬度不大,因此要在此類墻體的薄弱處或應力集中處設置收縮縫。施工中可以將建筑板材連成一體,然后在轉角的墻柱間留有收縮縫。滑動縫是針對墻體與梁或頂板由于材質不同因溫度及干縮因素造成的變形差異而引起的裂縫,如混凝土大梁和墻體相連的部分,在建筑上和接觸面之間設置滑動層以避免不同構件的接觸產生裂縫。

二、改善施工技術和接縫材料的使用

施工技術不當會加大墻體材料的含濕度,也加重了新型墻材的收縮現象。如:為了提高抹面和砌筑砂漿的可施工度,過量地加濕墻體材料和砌筑砂漿的流動度這都是不適合的,一定要在抹面材料和砌筑砂漿中適當地加入減水劑和增黏劑,以改善砂漿材料的施工合易性與結合力。

接縫材料應具備兩種功能,一是力的傳遞,二是“變形跟蹤性”。所謂力的傳遞是指墻材由于溫度或干縮產生應力時接縫材料能將力傳遞分散,避免應力集中,也就是說接縫材料應具備一定的抗壓、抗折能力和黏結強度。所謂“變形跟蹤性”是指接縫材料具有一定的延伸率,能改善材料的變形能力,使墻體材料具有整體功能與外觀。

筆者認為用水乳性聚合物改性水泥(水泥可為硅酸鹽水泥、鋁酸鹽水泥、白水泥)作接縫材料,效果較好。因為水泥膠凝材料具有較高的抗壓強度,而聚合物是長鏈的高分子物質,有較好的延伸率,二者結合就形成了既有抗壓性能又有一定的延伸性,分解了接縫的應力集中、增加了變形能力。丙烯酸乳膠、丁苯乳膠、氯丁乳膠、氯偏乳液、聚醋酸乙烯乳液和天然乳膠、107膠等都可作聚合物乳液,具體采用哪種水乳性聚合物視對接縫材料的要求而異。聚合物相對水泥摻量5%以下稱為水泥聚合物混凝土,相對水泥摻量5%以上稱為聚合物水泥混凝土。丙烯酸乳膠的摻量為0?1%~10%。作為摻入水溶性聚合物的改性水泥混凝土(砂漿)其抗壓強度能提高15%~35%,抗拉強度提高1?5~2倍,彈性模量提高10%,徐變減少20%。作為接縫材料以聚合物改性水泥為膠凝料,以玻璃纖維增強帶復合能獲得更好的效果,建議采用低堿水泥和抗堿玻璃纖維網絡布(網絡布2?5mm×2?5mm)為好。

彈性類、彈塑性類和塑性類的高分子材料也可作為接縫材料。其中彈性類的有:硅酮、聚硫橡膠、聚氨酯;彈塑性類有:丙烯酸、氯丁橡膠;塑性類有:改性瀝青、各類橡膠及改性瀝青油膏等。

對于以建筑輕板(如水泥刨花板、水泥纖維板、石膏板、硅鈣板等)為墻面材料以及以輕鋼龍骨組合形成的復合墻板,在建筑施工處理上,板與板之間可采用承插式的裝飾條,使收縮變形在裝飾條內,成為不可見部分,而接縫處又被具有裝飾效果的嵌條所包裝,獲得兩全其美的效果。

三、有效減少材料本身收縮的措施

控制墻體材料的含水率是減少收縮的關鍵之一,在生產或使用前對墻材進行必要的干燥,使其含水率要等于或略低于使用環境外界空氣年平均相對濕度條件下的含水率,這樣可有效地減少墻體的內在收縮。

  對于干燥處理后的材料,特別是各類輕質板材還要注意防潮,應在生產線上設立塑封包裝以保持干燥度,有條件還可在板材表面涂防水劑。我國的石膏纖維板生產線就是在板材硬化成型后噴涂防水劑,然后干燥,這樣就可不必塑封,有效地防止了受空氣潮濕的平衡引起的脹縮,對于砌塊應防止運輸及堆放過程中的防潮。新型墻體材料只要從生產、施工的全過程中嚴格把好各道關卡,就可遏制材料的收縮現象。


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