一種降低太陽輻射下鋼筋混凝土結構溫度變形及應力的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種降低鋼筋混凝土結構溫度變形及應力的方法，具體涉及到一種降低太陽輻射下鋼筋混凝土結構溫度變形及應力的方法。
【背景技術】
[0002]鋼筋混凝土結構是我國基礎設施建設采用的主要結構型式之一。結構逐漸呈現復雜化及功能多樣化的趨勢，發展了越來越多的特殊鋼筋混凝土結構滿足人類社會的需求。對某些特殊的鋼筋混凝土結構(例如兩端固結的超長鋼筋混凝土結構)，太陽輻射引起結構內部溫度的升高是結構設計時考慮的主要荷載，如溫度荷載考慮不足，溫度荷載引起的內力可能引起結構開裂，甚至損毀。另外，對某些特殊的鋼筋混凝土結構，強太陽輻射作用下混凝土結構向陽面和背陽面產生不均勻的溫度場，導致結構產生不利不均勻變形，影響結構的使用功能。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生不均勻溫度場，導致橋墩產生偏轉變形，然而，高速鐵路對下部結構變形要求極高，橋墩偏轉變形可能影響高速鐵路的平順性和乘坐舒適性，甚至影響軌道結構的安全運營。并且，厄爾尼諾現象導致全球出現變暖趨勢，極端高溫天氣出現概率增加，這對受太陽輻射影響較大的特殊結構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構已經出現了因持續高強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構的強度和剛度來抵抗結構因太陽輻射熱引起的不利內應力和變形，這種處治方式不但費用較高，施工工藝復雜，而且在病害處治期間可能影響結構的正常使用。
[0004]已公開了一些與反射隔熱涂料相關的專利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，占太陽能量的5%;波長范圍為400?720nm可見光區，占太陽能量的45% ;波長范圍為720?2500nm的近紅外區，占太陽能量的50%。反射隔熱涂料通過反射400?2500nm波長范圍內的太陽光，有效減少太陽輻射熱量的吸收，同時，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射到空氣中，從而達到輻射降溫的效果。這種反射隔熱涂料被廣泛應用于建筑、汽車、化工、石油、電力、船舶、航天等行業，主要目的是控制太陽熱輻射引起的受照物溫度升高。反射隔熱涂料應用于建筑行業的主要目的是降低太陽輻射下建筑物室內的溫度升高，降低建筑物室內制冷消耗的能源，是全世界各國大力推行的建筑物節能減排的技術措施之一。
[0005]已公開了一些與混凝土溫度場相關的專利CN1125801A，CN202994738U，以上專利主要公開了大體積混凝土因水化熱產生的溫度梯度的監測及控制方法，CN103643631.A公開了通過在橋面板中安裝水管實時調節橋面板溫度的方法。到目前為止，還沒有任何關于通過在混凝土結構表面涂刷反射隔熱涂料來實現降低溫度荷載、結構內力及變形的報道。
【發明內容】
[0006]針對現有技術中鋼筋混凝土結構因太陽輻射而產生不利變形及應力的技術難題，本發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，降低鋼筋混凝土結構吸收的太陽輻射的熱能，從而改善混凝土結構內部溫度場，實現有效降低太陽輻射下鋼筋混凝土結構溫度變形及應力的方法。
[0007]為達到本發明的技術目的，本發明提供了一種降低太陽輻射下鋼筋混凝土結構溫度變形及應力的方法，該方法是在鋼筋混凝土結構的整體表面或受太陽輻射部位涂覆反射隔熱涂料層。
[0008]本發明的降低太陽輻射下鋼筋混凝土結構溫度變形及應力的方法還包括以下優選方案:
[0009]優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]較優選的方案中將鋼筋混凝土結構需要涂覆反射隔熱涂料層的部位進行基面處理后，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]進一步優選的方案中涂覆通過輥涂或機械噴涂方式實現。
[0013]進一步優選的方案中基面處理是對鋼筋混凝土結構需要涂覆反射隔熱涂料層的部位依據基面狀況進行包括修補、鏟平處理、清潔、打磨或中和中的任意一種或幾種方式處理，保證鋼筋混凝土結構需要涂覆反射隔熱涂料層部位的基面堅固、平整和清潔。基面處理的原則根據鋼筋混凝土結構需要涂覆反射隔熱涂料層部位的基面實際狀況進行處理:如果基面存在孔洞、凹陷，則進行填充修補并找平；如果基面存在突起以及突出部位，則應進行鏟除并找平；如果基面存在表層浮灰及粘浮污染物，則應進行清掃、打磨，保證表面清潔；如果基面存在油污，則應采取清洗劑進行清洗，保證去除后表面清潔和干燥；如果基面存在空鼓，則應叩開鏟除，并進行密實修補；如果基面存在裂紋和裂縫，則應對其裂紋進行修補和抑裂增強處理；如果基面存在泛堿和嚴重鹽析現象，則應采用草酸或冰醋酸進行中和處理。
[0014]進一步優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]進一步優選的方案中成膜基料為丙烯酸樹脂、環氧樹脂、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]進一步優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]進一步優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]本發明的技術方案通過在鋼筋混凝土結構表面局部(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構吸收太陽輻射的熱能，從而降低結構因太陽輻射而引起的溫升，改善混凝土結構內部溫度場，減小結構的溫度變形并降低結構內部溫度應力。
[0020]相對現有技術，本發明的積極效益在于:
[0021]1、為降低已有鋼筋混凝土結構因太陽輻射引起的不利結構內力和溫度變形提供了一種經濟、有效的處理方法。
[0022]2、特別是當設計溫度荷載為鋼筋混凝土結構的主要荷載時，應用反射隔熱涂料，可降低設計溫度荷載，減少結構配筋，降低結構造價。
[0023]3、反射隔熱涂料在鋼筋混凝土結構上的應用，可有效提高鋼筋混凝土結構的耐久性。