一種降低太陽輻射下鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)溫度變形及應(yīng)力的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種降低鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)溫度變形及應(yīng)力的方法，具體涉及到一種降低太陽輻射下鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)溫度變形及應(yīng)力的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)是我國基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)采用的主要結(jié)構(gòu)型式之一。結(jié)構(gòu)逐漸呈現(xiàn)復(fù)雜化及功能多樣化的趨勢，發(fā)展了越來越多的特殊鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)滿足人類社會(huì)的需求。對(duì)某些特殊的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)(例如兩端固結(jié)的超長鋼筋混凝土結(jié)構(gòu))，太陽輻射引起結(jié)構(gòu)內(nèi)部溫度的升高是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)考慮的主要荷載，如溫度荷載考慮不足，溫度荷載引起的內(nèi)力可能引起結(jié)構(gòu)開裂，甚至損毀。另外，對(duì)某些特殊的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，強(qiáng)太陽輻射作用下混凝土結(jié)構(gòu)向陽面和背陽面產(chǎn)生不均勻的溫度場，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)產(chǎn)生不利不均勻變形，影響結(jié)構(gòu)的使用功能。例如，高速鐵路橋梁的空心高墩在太陽輻射作用下向陽面和背陽面產(chǎn)生不均勻溫度場，導(dǎo)致橋墩產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)變形，然而，高速鐵路對(duì)下部結(jié)構(gòu)變形要求極高，橋墩偏轉(zhuǎn)變形可能影響高速鐵路的平順性和乘坐舒適性，甚至影響軌道結(jié)構(gòu)的安全運(yùn)營。并且，厄爾尼諾現(xiàn)象導(dǎo)致全球出現(xiàn)變暖趨勢，極端高溫天氣出現(xiàn)概率增加，這對(duì)受太陽輻射影響較大的特殊結(jié)構(gòu)的使用功能及安全保障措施提出了新要求。
[0003]近年來，我國一些土木工程結(jié)構(gòu)已經(jīng)出現(xiàn)了因持續(xù)高強(qiáng)度太陽輻射引起的病害，該類病害的控制主要通過提高鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和剛度來抵抗結(jié)構(gòu)因太陽輻射熱引起的不利內(nèi)應(yīng)力和變形，這種處治方式不但費(fèi)用較高，施工工藝復(fù)雜，而且在病害處治期間可能影響結(jié)構(gòu)的正常使用。
[0004]已公開了一些與反射隔熱涂料相關(guān)的專利CN10498978.A，CN103881484.A，CN104130646A，CN103865344A，CN10824258.A, CN103342489A，以上專利主要公開了各類反射隔熱涂料的配方組成，提出了一些不同的反射隔熱涂料制備方法。太陽光譜的能量分布為:波長范圍為200?400nm的紫外區(qū)，占太陽能量的5%;波長范圍為400?720nm可見光區(qū)，占太陽能量的45% ;波長范圍為720?2500nm的近紅外區(qū)，占太陽能量的50%。反射隔熱涂料通過反射400?2500nm波長范圍內(nèi)的太陽光，有效減少太陽輻射熱量的吸收，同時(shí)，將吸收的部分太陽能量通過熱輻射的方式以一定波長的電磁波發(fā)射到空氣中，從而達(dá)到輻射降溫的效果。這種反射隔熱涂料被廣泛應(yīng)用于建筑、汽車、化工、石油、電力、船舶、航天等行業(yè)，主要目的是控制太陽熱輻射引起的受照物溫度升高。反射隔熱涂料應(yīng)用于建筑行業(yè)的主要目的是降低太陽輻射下建筑物室內(nèi)的溫度升高，降低建筑物室內(nèi)制冷消耗的能源，是全世界各國大力推行的建筑物節(jié)能減排的技術(shù)措施之一。
[0005]已公開了一些與混凝土溫度場相關(guān)的專利CN1125801A，CN202994738U，以上專利主要公開了大體積混凝土因水化熱產(chǎn)生的溫度梯度的監(jiān)測及控制方法，CN103643631.A公開了通過在橋面板中安裝水管實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)橋面板溫度的方法。到目前為止，還沒有任何關(guān)于通過在混凝土結(jié)構(gòu)表面涂刷反射隔熱涂料來實(shí)現(xiàn)降低溫度荷載、結(jié)構(gòu)內(nèi)力及變形的報(bào)道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)因太陽輻射而產(chǎn)生不利變形及應(yīng)力的技術(shù)難題，本發(fā)明的目的在于提供一種通過反射隔熱涂料來反射太陽輻射能，降低鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)吸收的太陽輻射的熱能，從而改善混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部溫度場，實(shí)現(xiàn)有效降低太陽輻射下鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)溫度變形及應(yīng)力的方法。
[0007]為達(dá)到本發(fā)明的技術(shù)目的，本發(fā)明提供了一種降低太陽輻射下鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)溫度變形及應(yīng)力的方法，該方法是在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的整體表面或受太陽輻射部位涂覆反射隔熱涂料層。
[0008]本發(fā)明的降低太陽輻射下鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)溫度變形及應(yīng)力的方法還包括以下優(yōu)選方案:
[0009]優(yōu)選的方案中反射隔熱涂料層的反射隔熱性能滿足太陽光反射比多0.55，半球發(fā)射率多0.85，污染后太陽光反射比變化率及人工氣候老化后太陽光反射比變化率符合JG/T 235-2014的要求。要求污染后太陽光反射比變化率<20%，人工氣候老化后太陽光反射比變化率< 5%。
[0010]較優(yōu)選的方案中反射隔熱性能滿足太陽光反射比多0.8，半球發(fā)射率多0.85，污染后太陽光反射比變化率< 20%，人工氣候老化后太陽光反射比變化率< 5%。
[0011]較優(yōu)選的方案中將鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)需要涂覆反射隔熱涂料層的部位進(jìn)行基面處理后，先涂覆抗堿透明底涂，再在底漆表面涂覆反射隔熱涂料層。
[0012]進(jìn)一步優(yōu)選的方案中涂覆通過輥涂或機(jī)械噴涂方式實(shí)現(xiàn)。
[0013]進(jìn)一步優(yōu)選的方案中基面處理是對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)需要涂覆反射隔熱涂料層的部位依據(jù)基面狀況進(jìn)行包括修補(bǔ)、鏟平處理、清潔、打磨或中和中的任意一種或幾種方式處理，保證鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)需要涂覆反射隔熱涂料層部位的基面堅(jiān)固、平整和清潔?；嫣幚淼脑瓌t根據(jù)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)需要涂覆反射隔熱涂料層部位的基面實(shí)際狀況進(jìn)行處理:如果基面存在孔洞、凹陷，則進(jìn)行填充修補(bǔ)并找平；如果基面存在突起以及突出部位，則應(yīng)進(jìn)行鏟除并找平；如果基面存在表層浮灰及粘浮污染物，則應(yīng)進(jìn)行清掃、打磨，保證表面清潔；如果基面存在油污，則應(yīng)采取清洗劑進(jìn)行清洗，保證去除后表面清潔和干燥；如果基面存在空鼓，則應(yīng)叩開鏟除，并進(jìn)行密實(shí)修補(bǔ)；如果基面存在裂紋和裂縫，則應(yīng)對(duì)其裂紋進(jìn)行修補(bǔ)和抑裂增強(qiáng)處理；如果基面存在泛堿和嚴(yán)重鹽析現(xiàn)象，則應(yīng)采用草酸或冰醋酸進(jìn)行中和處理。
[0014]進(jìn)一步優(yōu)選的方案中反射隔熱涂料層的涂覆方式可分為I層或2層施工。
[0015]較優(yōu)選的方案中反射隔熱涂料層原料包括成膜基料、顏填料和助劑。
[0016]進(jìn)一步優(yōu)選的方案中成膜基料為丙烯酸樹脂、環(huán)氧樹脂、醇酸樹脂、苯丙樹脂、硅丙樹脂、氟碳樹脂及以上任意一種樹脂的改性物中的至少一種。
[0017]進(jìn)一步優(yōu)選的方案中顏填料為金紅石型二氧化鈦、碳化硅、莫來石、鈦酸鋁、堇青石、空心玻璃微珠、空心陶瓷微珠、硫酸鋇粉、碳酸鈣粉、云母粉、硅灰粉、粉煤灰漂珠中的至少一種。
[0018]進(jìn)一步優(yōu)選的方案中助劑為分散劑、消泡劑、增稠劑、增塑劑、抗老化劑、防霉劑、觸變劑、成膜助劑中的至少兩種以上的組合。
[0019]本發(fā)明的技術(shù)方案通過在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)表面局部(受太陽輻射部位)或整體涂覆反射隔熱涂料層，反射隔熱涂料層可以減少鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)吸收太陽輻射的熱能，從而降低結(jié)構(gòu)因太陽輻射而引起的溫升，改善混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部溫度場，減小結(jié)構(gòu)的溫度變形并降低結(jié)構(gòu)內(nèi)部溫度應(yīng)力。
[0020]相對(duì)現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的積極效益在于:
[0021]1、為降低已有鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)因太陽輻射引起的不利結(jié)構(gòu)內(nèi)力和溫度變形提供了一種經(jīng)濟(jì)、有效的處理方法。
[0022]2、特別是當(dāng)設(shè)計(jì)溫度荷載為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的主要荷載時(shí)，應(yīng)用反射隔熱涂料，可降低設(shè)計(jì)溫度荷載，減少結(jié)構(gòu)配筋，降低結(jié)構(gòu)造價(jià)。
[0023]3、反射隔熱涂料在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)上的應(yīng)用，可有效提高鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性。