CN209620426U - 一种亚刚性屋面结构板构造 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种亚刚性屋面结构板构造，其设有刚性结构层及亚刚性结构层，所述亚刚性结构层设有混凝土层，混凝土层底部设有钢丝网，钢丝网将亚刚性结构层的混凝土层所受的大应力分割成小应力，经过应力重组，单元混凝土所受到的拉应力小于混凝土极限抗拉应力。针对屋面防水工程中建筑屋顶渗漏质量通病，存在多发性、严重性和难修性，本实用新型亚刚性屋面结构利用面层设置钢丝网形成应力重组，减少面层抗拉力，并采用屋面蓄水覆土的形式，改变混凝土在空气中干燥收缩的工作环境，混凝土水泥基材料在水环境的自膨胀过程，衍生物质填补疏松组织孔洞，增加密度，提高耐久性和防水功能。

Description

一种亚刚性屋面结构板构造

技术领域

本实用新型属于节能减排及建筑防水工程技术领域，具体涉及一种亚刚性屋面结构板构造。

背景技术

由于混凝土的组成材料结构，结构体系、结构构造和受力状态不同，以及约束条件和外界影响的差异，导致混凝土产生裂缝的原因非常复杂，但主要归结为荷载作用、温度作用、混凝土的收缩、地基沉降作用和混凝土耐久性不良等。

在实际的裂缝问题中，80％的裂缝由荷载作用以外的“间接裂缝”因素引起，如：

(1)温度作用引起裂缝：

水泥水化热积聚、环境温差作用都会使混凝土内部产生温度应力，但温度应力超过混凝土的抗拉强度时，便会开裂，即温度裂缝。常见的屋面结构板、山墙等部位裂缝是混凝土结构的边界受到约束，但环境温度发生变化时，构件的温度变形受到约束而产生约束应力，导致温度裂缝产生。

(2)混凝土的收缩裂缝：

混凝土的收缩分为自然收缩、塑性收缩、碳化收缩、干燥收缩。

干燥收缩是混凝土体积失去水分过程产生变形的固有特性，也是变形量大、周期长的收缩形式，一般多在混凝土硬化过程中，由于混凝土失水干燥，引起体积收缩变形。在约束条件下，收缩变形引起的收缩应力大于混凝土的抗拉强度时，混凝土就会出现由表及里的干燥收缩裂缝而释放应力。

本实用新型亚刚性屋面结构板构造针对屋面防水工程应用现状：

1、建筑屋顶渗漏质量通病，存在多发性、严重性和难修性；

2、建筑屋面防水要求越来越高，其构造越来越复杂，但整体屋面防水工程质量没有根本性好转；

3、现阶段寻求一种符合“四节一环保”的屋面结构板构造及工法，以海绵建筑屋面板做法推进海绵城市的建设。

实用新型内容

针对上述现有屋面防水工程应用现状的不足，本实用新型的目的在于，提供一种亚刚性屋面结构板构造，采用屋面蓄水覆土的形式，改变混凝土在空气中干燥收缩的工作环境，以及利用屋面结构板内设置钢丝网形成应力重组，减少屋面的抗拉力。

本实用新型为实现上述目的所采用的技术方案是：

一种亚刚性屋面结构板构造，其特征在于，其设有刚性结构层及亚刚性结构层，所述亚刚性结构层设置在刚性结构层上面；

所述刚性结构层设有双层双向受力钢筋；

所述亚刚性结构层设有混凝土层，混凝土层底部设有钢丝网，钢丝网将亚刚性结构层的混凝土层所受的大应力分割成小应力，经过应力重组，单元混凝土所受到的拉应力小于混凝土极限抗拉应力。

作为进一步改进，所述钢丝网为点焊钢丝网，点焊钢丝网明确边界约束，防止钢丝位移，使应力分割明确，抗裂性能良好。

作为进一步改进，所述亚刚性结构层的混凝土层添加抗裂短纤维和微膨胀剂。

作为进一步改进，所述亚刚性结构层的表面铺设有蓄水种植层或覆盖有蓄水层。

作为进一步改进，所述刚性结构层厚度大于等于150mm，所述亚刚性结构层钢丝网保护层厚度为15-20mm。

作为进一步改进，所述刚性结构层的双层双向受力钢筋的规格为150mm*150mm；

所述钢丝网为规格50mm*50mm，直径不少于4mm的镀锌点焊钢丝网，钢丝网将刚性结构层上方的素混凝土面层每150mm*150mm面积所受的应力分割成9份，实现应力的重组，使得每50mm*50mm的单元混凝土面积内所受到的拉应力小于混凝土极限抗拉应力。

本实用新型的优点在于：本实用新型提供的亚刚性屋面结构针对屋面防水工程中建筑屋顶渗漏质量通病，存在多发性、严重性和难修性；以及现有建筑屋面防水要求越来越高，其构造越来越复杂，但整体屋面防水工程质量没有根本性好转。本实用新型提供的亚刚性屋面结构，采用屋面蓄水覆土的形式，改变混凝土在空气中干燥收缩的工作环境，以及利用面层设置钢丝网形成应力重组，减少面层抗拉力。

针对混凝土是一种多相非均匀复合材料，其拌和胶凝砂浆具有明显的热胀冷缩，湿胀干缩的固有特性。给混凝土表面提供蓄水覆土条件，使之得到相对稳定的温度、湿度，减少线变形速率的同时，也使变形量(忽略其他荷载影响)趋于或往反方向变形(不缩反胀)，在边界的约束条件下，应力发生变化，即拉应力-零-压应力，得到了混凝土有利的受力工况。另一方面，混凝土是水泥基材料在水环境的自膨胀过程，衍生物质填补疏松组织孔洞，增加密度，提高耐久性和防水功能，在生命周期内，强度不断增长。

本实用新型提供的亚刚性屋面结构通过双层双向受力钢筋采用细筋密布，使拉应力均匀分布，亚刚性屋面结构的亚刚性层采用镀锌点焊钢丝网，把混凝土面层150*150面积所受的大应力分割成小应力，相当于原应力的1/9，经应力重组，单元混凝土所受到的拉应力远小于混凝土极限抗拉应力，避免出现裂缝。采用点焊钢丝网明确边界约束，防止钢丝位移，使应力分割明确，抗裂性能良好。

本实用新型提供了一种符合“四节一环保”的屋面结构板构造，以海绵建筑屋面板做法推进海绵城市建设。

下面结合附图与具体实施方式，对本实用新型进一步说明。

附图说明

图1为传统屋面结构板俯视结构示意图；

图2为本实用新型亚刚性屋面结构板的俯视结构示意图；

图3为本实用新型亚刚性屋面结构板的剖面结构示意图；

图4为本实用新型亚刚性屋面结构板的剖面分解结构示意图；

图5位本实用新型亚刚性屋面结构板的钢丝网剖面结构示意图；

图6位本实用新型亚刚性屋面结构板的钢丝网结构示意图；

图中：1刚性结构层，11双层双向受力钢筋，2亚刚性结构层，21混凝土层，22钢丝网，3蓄水种植层或覆盖有蓄水层。

具体实施方式

实施例，参见图2-3，本实用新型提供的亚刚性屋面结构板构造，其设有刚性结构层1及亚刚性结构层2，所述亚刚性结构层2设置在刚性结构层上面；

所述刚性结构层1设有双层双向受力钢筋；

所述亚刚性结构层2设有混凝土层21，混凝土层21底部设有钢丝网22，钢丝网22将亚刚性结构层2的混凝土层21所受的大应力分割成小应力，经过应力重组，单元混凝土所受到的拉应力小于混凝土极限抗拉应力。

所述钢丝网22为点焊钢丝网22，点焊钢丝网22明确边界约束，防止钢丝位移，使应力分割明确，抗裂性能良好。

所述亚刚性结构层2的混凝土层21添加抗裂短纤维和微膨胀剂。

所述亚刚性结构层2的表面铺设有蓄水种植层或覆盖有蓄水层3，蓄水种植层为铺设有湿润泥土。

所述刚性结构层厚度大于等于150mm，所述亚刚性结构层2层厚度15-20mm。

所述刚性结构层1的双层双向受力钢筋的规格为150mm*150mm；

所述钢丝网22为规格50mm*50mm，直径不少于4mm的镀锌点焊钢丝网22，钢丝网22将刚性结构层1的150mm*150mm所受的应力分割成9份，实现应力的重组，使得每50mm*50mm的单元混凝土面积内所受到的拉应力小于混凝土极限抗拉应力。

参见图5，所述点焊钢丝网22为横截面为凹字型结构，凹字型结构提高点焊钢丝网22的强度，使得可以以较小的直径钢材制成的钢丝网，节约成本，同时保证点焊钢丝网22的强度。

参见图6，所述点焊钢丝网22设有横杆与纵杆，横杆与纵杆为多褶皱条状结构。

本实施例还提供的亚刚性屋面结构板构造的防裂漏施工方法，其包括以下步骤：

(1)第一次屋面结构砼浇筑，形成刚性结构层1；

(2)第一次屋面结构砼浇筑的混凝土初凝前，即铺设、绑扎钢丝网22，然后进行第二次屋面砼浇筑，形成亚刚性结构层2；

(3)在亚刚性结构层2表面铺设有蓄水种植层或覆盖有蓄水层3，采用蓄水覆土的方式，改变亚刚性结构层2中混凝土在空气中干燥收缩的工作环境，混凝土中水泥基材料在水环境中产生自膨胀过程，衍生物质填补疏松组织孔洞，增加密度，提高耐久性和防水性能。

其中，所述步骤(1)具体包括以下步骤：

(11)设置双层双向受力钢筋，双层双向受力钢筋的规格为150mm*150mm；

(12)确定标高；

(13)第一次屋面结构砼浇筑，形成刚性结构层1；

(14)拉线座钉尺找平、补料，形成第一次屋面结构砼的成形面；

所述步骤(2)具体包括以下步骤：

(21)在步骤(1)中第一次屋面结构砼浇筑混凝土初凝前，进行铺设、绑扎规格50mm*50mm，直径不少于4mm的镀锌点焊钢丝网22，镀锌点焊钢丝网22位于双层双向受力钢筋上面，铺设在第一次屋面结构砼的成形面上，将双层双向受力钢的每个150mm*150mm面积分割成9份；

(22)第二次屋面砼浇筑，形成亚刚性结构层2；

(23)拉线座钉尺找平、补料，形成第二次屋面砼的成形面。

步骤(2)所述的亚刚性结构层2中，其浇筑的混凝土水泥基材料添加有抗裂短纤维和微膨胀剂；

所述步骤(3)具体还包括以下内容：

蓄水种植层或覆盖有蓄水层3中的水分进入至混凝土内，混凝土水泥基材料吸收水分后体积产生微膨胀。

本实施例中，刚性指材料在外力如静动荷载作用下，不发生变形的能力，在工程上也包括结构次应力变形变化(温度收缩、不均匀沉降)等内力作用下不发生变形的能力；亚刚性指其在荷载下不发生变形的能力，低于刚性也高于柔性的梯度变形；本实用新型的亚刚性屋面结构板构造为结构板的刚性层与亚刚性层同属于结构板的结构体，共同起到承载、抗渗、抗腐及耐久性作用。

本实施例中，假设采用传统做法的防水屋面的单方综合造价为131元，采用本实用新型的亚刚性结构板综合单元总价63元，仅为前者的48％，大大降低了成本，其次，本实用新型的亚刚性屋面结构板构造施工简便、节省工期。

本实用新型提供的亚刚性屋面结构针对屋面防水工程中建筑屋顶渗漏质量通病，存在多发性、严重性和难修性；以及现有建筑屋面防水要求越来越高，其构造越来越复杂，但整体屋面防水工程质量没有根本性好转。本实用新型提供的亚刚性屋面结构，采用屋面蓄水覆土的形式，改变混凝土在空气中干燥收缩的工作环境，以及利用面层设置钢丝网22形成应力重组，减少面层抗拉力。

针对混凝土是一种多相非均匀复合材料，其拌和胶凝砂浆具有明显的热胀冷缩，湿胀干缩的固有特性。给混凝土表面提供蓄水覆土条件，使之得到相对稳定的温度、湿度，减少线变形速率的同时，也使变形量(忽略其他荷载影响)趋于或往反方向变形(不缩反胀)，在边界的约束条件下，应力发生变化，即拉应力-零-压应力，得到了混凝土有利的受力工况。另一方面，混凝土是水泥基材料在水环境的自膨胀过程，衍生物质填补疏松组织孔洞，增加密度，提高耐久性和防水功能，在生命周期内，强度不断增长。

本实用新型提供的亚刚性屋面结构通过双层双向受力钢筋采用细筋密布，使拉应力均匀分布，亚刚性屋面结构的亚刚性层采用镀锌点焊钢丝网22，把混凝土面层150*150面积所受的大应力分割成小应力，相当于原应力的1/9，经应力重组，单元混凝土所受到的拉应力远小于混凝土极限抗拉应力，避免出现裂缝。采用点焊钢丝网22明确边界约束，防止钢丝位移，使应力分割明确，抗裂性能良好。

混凝土结构板在外界环境影响及自身条件下，其受到的破坏应力多样，其中由温度变化引起裂缝或自收缩引起的裂缝，而亚刚性结构层2通过外部的蓄水种植层或覆盖有蓄水层3，削减温度应力，内部以胀代缩，提高混凝土抗裂性能。

本实施例提供的混凝土湿胀应变实验数据，实验要求：工况一，测定混凝土试块一初始全干燥状态，室温全浸泡工况下的湿胀应变数值，计算各个面的应变量，求得平均值，计算应变量。测量试块一质量的变化。工况二，模拟屋顶板单面蓄水的工况，测定试块二蓄水面的湿胀应变，初始状态为常温，单面蓄水，测量蓄水面及底面湿胀变形值，计算应变量，测量试块二质量变化。

试件在全浸泡和单面蓄水状态下的平均湿胀应变量，在3.44*10^-4～4.68*10^-4之间，数值接近，数值的差异与试件密实度强度等有关，试件于水质量持续增加，变化量介于3.5％～5.52％。

试件一、二早期膨胀变形较明显，在2天后基本无较大的膨胀变形增长，湿胀速度前期快后期缓。

混凝土的拉伸极限应变系数值为1*10^-4，混凝土湿胀应变大于极限拉伸应变，故在蓄水使用状态下可以发挥混凝土自愈合的特性。假定裂缝发生的间隔为1000mm的情况下，由实验湿胀应变平均值3.44*10^-4计算可知，可愈合的裂缝宽度可以达到0.3mm。

混凝土的线膨胀系数为1*10^-5，当屋面板构件的板面温度变化从60度变化到30度的情况下(夏季不利状态)，板面收缩应变为3*10^-4，砼湿胀应变可以平衡温度收缩应变，避免板的开裂。在混凝土凝结初期养护和使用期间保持与水接触的使用状态，可以有效减少板面温度裂缝的产生，满足结构自防水要求。

蓄水屋面可以补充混凝土的水分，避免产生混凝土使用期间自收缩和干燥收缩裂缝。收缩裂缝是由于内部和表面水分散失不均匀形成，表面散失的水分多，内部散失水分少，带水的工作环境在砼表面(即亚刚性结构层2表面)补充水分从而避免干缩裂缝产生。

试件在水环境作用下吸收水分重量增加，混凝土的短期自愈能力体现在水分吸收后体积的微膨胀，长期自愈能力则因水分子与混凝土中的氧化钙CaO等微粒的化学反应过程填堵微细裂缝。

因为混凝土的遇水自愈能力，传统的屋面层防水做法，将屋面板与水分完全隔离，不可避免使混凝土产生干缩变形，温度变形等的过程中开裂，当防水层破损时则产生渗漏，且维护成本高。利用混凝土的结构自防水功能，通过屋面的蓄水种植层或覆盖有蓄水层3，采用蓄水覆土的方式，为屋面板构件提供潮湿隔热的工作环境，充分发挥混凝土的自愈特性，是更科学防止屋面渗漏通病的有效措施，同时节省大量的屋面防水材料的使用，减轻屋面荷重，增进节能减排的社会效益。

本实用新型并不限于上述实施方式，采用与本实用新型上述实施例相同或近似构造及结构，而得到的其他用于亚刚性屋面结构板构造，均在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种亚刚性屋面结构板构造，其特征在于，其设有刚性结构层及亚刚性结构层，所述亚刚性结构层设置在刚性结构层上面；

所述刚性结构层设有双层双向受力钢筋；

所述亚刚性结构层设有混凝土层，混凝土层底部设有钢丝网，钢丝网将亚刚性结构层的混凝土层所受的大应力分割成小应力，经过应力重组，单元混凝土所受到的拉应力小于混凝土极限抗拉应力。

2.根据权利要求1所述的亚刚性屋面结构板构造，其特征在于，所述钢丝网为点焊钢丝网，点焊钢丝网明确边界约束，防止钢丝位移。

3.根据权利要求1所述的亚刚性屋面结构板构造，其特征在于，所述亚刚性结构层的混凝土层添加抗裂短纤维和微膨胀剂。

4.根据权利要求1所述的亚刚性屋面结构板构造，其特征在于，所述亚刚性结构层的表面铺设有蓄水种植层或覆盖有蓄水层。

5.根据权利要求1所述的亚刚性屋面结构板构造，其特征在于，所述刚性结构层厚度大于等于150mm，所述亚刚性结构层钢丝网保护层厚度为15-20mm。

6.根据权利要求1所述的亚刚性屋面结构板构造，其特征在于，所述刚性结构层的双层双向受力钢筋的规格为150mm*150mm；

所述钢丝网为规格50mm*50mm，直径不少于4mm的镀锌点焊钢丝网，钢丝网将刚性结构层上方的素混凝土面层每150mm*150mm面积所受的应力分割成9份，实现应力的重组，使得每50mm*50mm的单元混凝土面积内所受到的拉应力小于混凝土极限抗拉应力。