钢纤维混凝土刚性防水屋面的设计与施工

1、钢纤维混凝土刚性防水屋面的设计与施工1.刚性屋面开裂原因及钢纤维混凝土限裂机理刚性防水屋面开裂的主要原因在于防水层承重结构的不均匀沉降或因温、湿度变化引起的混凝土体积变化而产生的混凝土内部拉应力。对普通混凝土刚性防水屋面，因其体表比较小，混凝土收缩应变高达(45)×10-4，而混凝土防水层的极限拉应变仅为(1l.5)×10-4，当混凝土受到约束或其自由变形受到限制时，就会开裂。若在混凝土中掺入钢纤维，其极限拉应变可达2×10-4，故钢纤维混凝土具有较好的抗裂、抗冲击、耐磨及防水性能。若在其中掺入少量膨胀剂(膨胀率可达(24)×10-4)，因钢纤维在混凝土

2、中呈三维随机分布，且两者之间粘结较好，混凝土膨胀时，因受钢纤维约束而产生预压应力(内应力)，从而抵消了混凝土的大部分收缩，可限制裂缝的出现、开展。此外，膨胀剂的加入亦可提高钢纤维混凝土的极限抗拉强度。2.钢纤维混凝土防水屋面施工要点1.预制屋面板安装时要排列整齐,采用1:2水泥砂浆坐浆,以免屋面板移位。板缝应清理干净,并用细石混凝土灌实。2.屋面板(无保温层)或保温层上的找平层应抹光,若不作隔离层,应将找平层表面润湿,但不得积水。3.分缝木条采用梯形截面(上宽30mm,下宽20mm),润湿或涂隔离层后置于分缝处,以便于取出,且可提高与其接触处混凝土的密实性。4.采用自落式搅拌机时,应先加入粗骨

3、料及钢纤维干拌0.5min,再加入黄砂、水泥干拌1min,边搅拌边加水、膨胀剂及减水剂,直至搅拌均匀(23min)。采用强制式搅拌机时,先投入砂、石、水泥进行干拌,然后在加水湿拌的同时,徐徐地撒入钢纤维。5.在保证钢纤维混凝土和易性的情况下,应尽量减小水灰比。宜在钢纤维混凝土中掺入高效减水剂,以减少水及水泥用量,从而减小防水层的收缩。6.防水层施工时采用振动、滚压、抹光等工序,这些工序应互相衔接。拌好的钢纤维混凝土应及时使用,并剔除团块。7.防水层浇筑24h后蓄水或淋水养护14d。为使混凝土膨胀一致,减少收缩,应保证屋面每处有水。为使屋面施工负载不致过大,最大蓄水深度不得超过100mm。采用淋

4、水养护时应覆盖草包、麻袋等蓄水性好的材料。8.钢纤维混凝土干燥后(含水率不大于6%),取出木条,将缝内残余砂浆或杂物铲除吹净。基层充分干燥后,刷冷底子油,干后再填嵌缝材料。在施工中注意排出缝中气体,以防日后屋面受热时因气体膨胀挤破嵌缝材料。常用的嵌缝材料有聚氯乙烯胶泥和建筑防水沥青嵌缝油膏。建筑防水沥青嵌缝油膏施工时,需先涂一薄层油膏打底,与混凝土粘结,然后再搓条填满。聚氯乙烯胶泥施工技术要求较高,胶泥熬制时要严格控制温度,浇灌温度要保持在110以上,才能使胶泥与混凝土粘牢。3.钢纤维细石混凝土防水层设计钢纤维细石混凝土防水层厚度为40mm,伸缩缝下宽18mm,上宽25mm。1) 主要原料新川

5、牌525号普通硅酸盐水泥;杭州富阳东岳钢纤维厂生产的E-1型(0.35×0.6×25)钢纤维,钢纤维体积含量Vf如图8-4-1所示;坝河中砂,含泥量不超过2.5%;坝河砾石,粒径为510mm,含泥量不超过0.4%;U型混凝土膨胀剂:8-4-1-2混凝土配合比设计钢纤维细石混凝土抗渗标号为S8,混凝土强度等级为C30,配合比设计见表8-4-1。钢纤维细石混凝土配合比钢纤维含量Vf（）砂率（）水灰比坍落度（cm）单位用量（kg/m3）钢纤维水泥砾石砂子膨胀剂水0.81.2380.453563943831142701418015cm立方体钢纤维细石混凝土抗压试件共6个,平均强度3

6、4.2MPa;实测坍落度13cm;实测施工现场气温24。2) 伸缩缝设置温度伸缩缝间距设置如图8-4-I所示,计算方法略。5.屋面防水层施工要求钢纤维细石混凝土施工应满足钢筋混凝土工程施工及验收规范的有关规定。按设计的混凝土标号先作配合比,至少在浇筑混凝土前8d进行配料、投料和搅拌试验,在此时调整配料,可获得预期的可加工性、可浇筑性、表面纹理及其它性能。砂子和石子都要清洗干净,不能带杂质和泥土,符合设计要求。钢纤维细石混凝土采用搅拌机搅拌。搅拌顺序是:先将砂子、砾石、水泥和钢纤维加入搅拌机中干拌至钢纤维分散均匀,防止结团,再加水搅拌5min。要严格控制水灰比、钢纤维含量及混凝土坍落度。钢纤维细

7、石混凝土防水层浇筑完后,用平板振捣器捣实,然后用滚筒来回滚压,直至表面泛浆,再用4mm厚水泥砂浆压光。待混凝土收水初凝后,取出伸缩缝中的木条,用铁抹板第二次压抹平整,并用水泥砂浆修补伸缩缝边缘的缺损部分。在混凝土终凝前进行第三次收平压光,要求防水层表面平而光,不起砂,无抹痕。必须用原浆抹平,不得在表面撤干水泥压光,以免起皮。混凝土终凝后用稻草覆盖,浇水养护14d。若在冬季施工,应遵守混凝土结构工程施工及验收规范中有关冬期施工的规定。养护期内严禁非施工人员上屋面踩踏,养护完后应清扫分格缝,填塞沥青麻丝,最后用防水油膏或聚氯乙烯胶泥嵌缝。6.构造要求屋面构造自下而上依次为：钢筋混凝土预应力屋面板2

8、0mm厚1：3水泥砂浆找平层冷底子油一道，热玛缔脂二道1：6水泥炉渣找坡层，最低处20mm厚，坡度3%，振捣密实，表面抹光60mm厚蛭石保温板表面整平扫净20mm厚1：3水泥砂浆找平层一毡二油，40mm厚钢纤维细石混凝土防水层4mm厚水泥砂浆保护层。屋面防水层与女儿墙及檐口间设置伸缩缝，构造作法见图8-4-2a；其余伸缩缝的构造作法见图8-4-2b。每块防水层边缘隆起20mm高，女儿墙及挑檐板处隆起50mm高。8-4-4屋面防水效果混凝土是一种脆性材料，极限拉应变较小。在各种不利因素影响下，刚性防水层容易开裂，引起屋面渗漏。在混凝土中掺入一定数量的钢纤维后，由于钢纤维在基体中的阻裂效应，使其抗裂强度和极限拉应变提高了1.52.0倍，韧性增大了40200倍，也改善了混凝土的冲击强度、抗弯强度、疲劳强度及抗剥落性。8-4-5钢纤维混凝土屋面防水层的造价按1989年陕西省建筑工程综合预算定额，刚性防水上人屋面防水层，二毡三油钢筋混凝土刚性屋面防水层40mm厚作法，每平方米造价为13.4元。一毡二油和钢纤维细石混凝土刚性屋面防水层40mm厚，钢纤维体积含量为1%，每吨钢纤维3300元，每平方米造价17.5元。钢纤维细石混凝土上人屋面的造价略