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1、 东南大学SRTP结题报告目 录一、项目简介 .2二、文献资料综述.3(一)、引言.3(二)、研究背景与意义.4(三)、现阶段防水工艺及其优缺点.4(四)、渗透系数测定试验方法.6(五)、总结.7 参考文献.8三、论文:九龙湖及南京部分路面铺设透水性材料的可行性研究.9(一)、引言.9(二)、研究背景.10(三)、国内外应用发展及其前景. 10(四)、透水砖的分类.11(五)、铺装结构及原理.12(六)、铺装透水性材料的优点.14(七)、九龙湖校区部分路段铺设透水路面材料可行性调查.15(八)、南京市部分路段铺设透水路面材料可行性调查.16(九)、结语.17(十)、致谢.18参考文献.18四、
2、调研报告 .19(一)、九龙湖校区部分路段铺设透水路面材料可行性调查.19九龙湖校区部分路段铺设透水路面材料可行性调查表.19九龙湖校区部分路段铺设透水路面材料可行性调查报告.20(二)、南京市部分路段铺设透水路面材料可行性调查.22南京市部分路段铺设透水路面材料可行性调查表.22南京市部分路段铺设透水路面材料可行性调查报告.23五、心得体会.25.26六、Photoshop 展板.27第 50 页 共 51 页项目简介近年来,我国地下工程迅猛发展,然而由于地下防水技术的研究与改善没有跟上地下施工技术革新的脚步,我们便常常听闻地下施工渗水漏水事件的发生,小则影响美观,大则不敢想象。在大二短学期
3、的实习中,我们见到过不少地铁施工中的漏水渗水现象,也听实习老师讲过不少由于防水措施的不完善而导致的大事故。所以,做好地下施工的防水这一步势在必行。通过上网查阅一些资料,我了解到地下防水通常分为两种,一类方法是铺设复合防水层,另一类则是通过材料自身结构的自防水来隔绝水体的渗漏。对于后者,我想到了基于身边不同土质的防水性差异做出实验的可行性,再通过网上资料的查阅与同小组成员的沟通和成果交流,我希望能够找寻一种或多种相对安全,相对廉价,性价比最高的地下施工混合土石配方。通过设计并实施南京居民对地下工程防水工作满意度问卷调查,实际操作不同土石材料渗透性实验,以及上网查阅不同防水施工方法的利于弊,我们找
4、到一种适于地下施工的土体自防水防水混合土质:膨润土。基于此,我们在施工中铺设一层或几层这样的自防水混合土层,或者在开裂或缝隙处做适量的膨润土填充,便可达到既安全防水又减少了铺设昂贵符合防水材料层所需费用的目的。在研究过程中,一个偶然的机会使我小组成员对本课题有了新的视野,新的拓展。前半段项目探究了防水性强(渗透性弱)的混合土体在工程中自防水的应用,而基于砂石渗透性的不同,我们小组想到了防水性弱(渗透性强)的混合砂石在常严重积水地区(比如我校九龙湖校区部分地段)做为排水层的创新性与可行性。即在某些施工中铺设一层或多层自渗水混合土石层,可收到高效排水、环保而又雅观的效果。研究的过程中中我们可能碰到
5、过这样或者那样的问题,但是通过我们的努力、团队合作以及老师的点拨,我们最终克服了相应的难关,获得了一下成果。从身边不同土质防水性出发寻找最适合地下施工的混合土质文献资料综述摘要: 本文介绍了本SRTP科研项目开展的缘由与背景,简单的介绍了国内外工程防水工艺的演进过程,并分别对各种现有工艺进行相应的分析,从而引出本小组此次努力的方向,以求进一步探讨与深究。关键词:防水材料 防水性 透水性一、引言:对土木工程的发展起关键作用的,首先是作为工程物质基础的土木建筑材料,其次是随之发展起来的设计理论和施工技术。每当出现新的优良的建筑材料时,土木工程就会有飞跃式的发展。 人们在早期只能依靠泥土、木料及其它
6、天然材料从事营造活动,后来出现了砖和瓦这种人工建筑材料,使人类第一次冲破了天然建筑材料的束缚。中国在公元前十一世纪 的西周初期制造出瓦。最早的砖出现在公元前五世纪至公元前三世纪战国时的墓室中。砖和瓦具有比土更优越的力学性能,可以就地取材,而又易于加工制作。 砖和瓦的出现使人们开始广泛地、大量地修建房屋和城防工程等。由此土木工程技术得到了飞速的发展。直至1819世纪,在长达两千多年时间里,砖和瓦一直是土木工程的重要建筑材料,为人类文明作出了伟大的贡献,至今还被广泛采用。 钢材的大量应用是土木工程的第二次飞跃。 十七世纪70年代开始使用生铁、十九世纪初开始使用熟铁建造桥梁和房屋,这是钢结构出现的前
7、奏。从十九世纪中叶开始,冶金业冶炼并轧制出抗拉和抗压强度都很高、延性好、质量均匀的建筑钢材,随后又生产出高强度钢丝、钢索 。于是适应发展需要的钢结构得到蓬勃发展。除应用原有的梁、拱结构外,新兴的桁架、框架、网架结构、悬索结构逐渐推广,出现了结构形式百花争艳的局面。 建筑物跨径从砖结构、石结构、木结构的几米、几十米发展到钢结构的百米、几百米,直到现代的千米以上。于是在大江、海峡上架起大桥,在地面上建造起摩天大楼和高耸铁塔,甚至在地面下铺设铁路,创造出前所未有的奇迹。 为适应钢结构工程发展的需要,在牛顿力学的基础上,材料力学、结构力学、工程结构设计理论等就应运而生。施工机械、施工技术和施工组织设计
8、的理论也随之发展,土木工程从经验上升成为科学,在工程实践和基础理论方面都面貌一新,从而促成了土木工程更迅速的发展。 十九世纪20年代,波特兰水泥制成后,混凝土问世了。混凝土骨料可以就地取材,混凝土构件易于成型,但混凝土的抗拉强度很小,用途受到限制。 十九世纪中叶以后,钢铁产量激增,随之出现了钢筋混凝土这种新型的复合建筑材料,其中钢筋承担拉力,混凝土承担压力,发挥了各自的优点。 二十世纪初以来,钢筋混凝土广泛应用于土木工程的各个领域。 从三十年代开始,出现了预应力混凝土。预应力混凝土结构的抗裂性能、刚度和承载能力,大大高于钢筋混凝土结构,因而用途更为广阔。土木工程进入了钢筋混凝土和预应力混凝土占
9、统治地位的历史时期。混凝土的出现给建筑物带来了新的经济、美观的工程结构形式,使土木工程产生了新的施工技术和工程结构设计理论。这是土木工程的又一次飞跃发展。二、研究背景与意义: 大背景19世纪是桥的世纪,20世纪是高层建筑的世纪,而21世纪应该是地下空间开发利用的世纪。地下工程定义地下工程是指深入地面以下为开发利用地下空间资源所建造的地下土木工程。它包括地下房屋和地下构筑物,地下铁道,公路隧道、水下隧道、地下共同沟和过街地下通道等。环境与立项缘由在当今工业经济与知识经济并存的时代,经济的竞争归根结底就是科技创新能力的竞争。二十一世纪是地下空间的发展世纪,特别是随着城市的快速发展,资源的过渡开发,
10、必然会带来环境污染、能源紧张、交通拥挤和水资源短缺等严重问题,因此人们不得不向地下要生存空间,以缓解土地资源紧张而带来的压力。 面临着近年来,我国地下工程迅猛发展,然而而由于地下防水技术的研究与改善没有跟上地下施工技术革新的脚步,我们便常常听闻地下施工渗水漏水事件的发生,在大二短学期的实习中,我们见到过不少地铁施工中的漏水渗水现象,也听实习老师讲过不少由于防水措施的不完善而导致的大事故。所以,做好地下施工的防水这一步势在必行。三、现阶段防水工艺及其优缺点:通过查阅资料,我们小组得知现有较成型的地下施工技术大致分为以下几类:卷材防水、防水混凝土防水、涂料防水、防水板材防水。 卷材防水:1.简介防
11、水卷材是由厚纸或纤维织物为胎基,经浸涂沥青或其他合成高分子防水材料而成的成卷防水材料。主要是用于建筑墙体、屋面、以及隧道、公路、垃圾填埋场等处,起到抵御外界雨水、地下水渗漏的一种可卷曲成卷状的柔性建材产品,作为工程基础与建筑物之间无渗漏连接,是整个工程防水的第一道屏障,对整个工程起着至关重要的作用。2.分类防水卷材的主流产品按材质可分为:聚合物改性沥青防水卷材和合成高分子防水卷材两大类。主要用于建筑屋面及地下防水工程。一般不推荐用于多节点、面积较小场合的防水,如厕浴间。3.技术经济分析总体而言,合成高分子防水卷材的各项材性指标优于聚合物改性沥青防水卷材,所以使用年限也相对较长,但同时一次性工程
12、造价也相对略高。一般而言,就屋面防水来说,湖南市场比较偏向于使用防水卷材。3mmSBS改性沥青防水卷材或2mm自粘防水卷材,单层的价格区间大约在30元/平方米-50元/平方米之间;屋面如果做涂料防水,主要使用的材料有聚氨脂防水涂料,其中又分为双组份聚氨脂和单组份聚氨脂。价格区间一般在25元/平方米-45元/平方米之间;JS复合防水涂料或K11防水涂料,价格区间一般在25元/平方米-35元/平方米之间。故就价格而言,卷材防水较贵,适用于家庭美观防水,而不适用于大部分工程防水。 防水混凝土防水:1 简介防水混凝土是抗渗性能良好的混凝土。通过改善骨料级配、减少用水量、掺用适当外加剂等措施来提高混凝土
13、的抗渗性。浇注质量要求均匀密实,并需要适当的湿养护以防止干缩裂纹。2.分类防水混凝土分为:1.普通防水混凝土。普通防水混凝土所用原材料与普通混凝土基本相同,但两者的配制原则不同。普通防水混凝土主要借助于采用较小的水灰比 (不大于0.6),适当提高水泥用量(不小于320公斤/米3)、砂率(3540%)及灰砂比(1:21:2.5),控制石子最大粒径,加强养护等方法,以抑制或减少混凝土孔隙率,改变孔隙特征,提高砂浆及其与粗骨料界面之间的密实性和抗渗性。普通防水混凝土一般抗渗压力可达0.62.5兆帕,施工简便,造价低廉,质量可靠,适用于地上和地下防水工程。2.外加剂防水混凝土。在混凝土拌合物中加入微量
14、有机物(引气剂、减水剂、三乙醇胺)或无机盐(如氯化铁),以改善其和易性,提高混凝土的密实性和抗渗性,引气剂防水混凝土抗冻性好,能经受150200次冻融循环,适用于抗水性、耐久性要求较高的防水工程。减水剂防水混凝土具有良好的和易性,可调节凝结时间,适用于泵送混凝土及薄壁防水结构。三乙醇胺防水混凝土早期强度高,抗渗性能好,适用于工期紧迫、要求早强及抗渗压力大于 2.5兆帕的防水工程。氯化铁防水混凝土具有较高的密实性和抗渗性,抗渗压力可达2.54.0兆帕,适用于水下、深层防水工程或修补堵漏工程。3.膨胀水泥防水混凝土。是利用膨胀水泥水化时产生的体积膨胀,使混凝土在约束条件下的抗裂性和抗渗性获得提高,
15、主要用于地下防水工程和后灌缝。 涂料防水:1. 简介防水涂料是用于防止水侵入和渗漏的涂料。可涂刷在建筑物表面上,经溶剂或水分的挥发或两种组分的化学反应形成一层薄膜,使建筑物表面与水隔绝,从而起到防水、密封的作用,这些涂刷的粘稠液体称为防水涂料。防水涂料经固化后形成的防水薄膜具有一定的延伸性、弹塑性、抗裂性、抗渗性及耐候性,能起到防水、防渗和保护作用。防水涂料有良好的温度适应性,操作简便,易于维修与维护。2.分类市场上的防水材料有两大类:一是聚氨脂类防水涂料。这类材料一般是由聚氨脂与煤焦油作为原材料制成。它所挥发的焦油气毒性大,且不容易清除,因此于2000年在国被禁止使用。尚在销售的聚氨脂防水涂
16、料,是用沥青代替煤焦油作为原料。但在使用这种涂料时,一般采用含有甲苯、二甲苯等有机溶剂来稀释,因而也含有毒性;另一类为聚合物水泥基防水涂料。它由多种水性聚合物合成的乳液与掺有各种添加剂的优质水泥组成,聚合物(树脂)的柔性与水泥的刚性结为一体,使得它在抗渗性与稳定性方面表现优异。它的优点是施工方便、综合造价低,工期短,且无毒环保。因此,聚合物水泥基已经成为防水涂料市场的主角。然而后者毕竟作为辅助类防水材料,故工程中不能作为主体材料而大量使用。 防水板材防水:防水板是一种厚度大于0.80毫米土工膜的土工防渗材料。防水板生产厂家以低密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯、高密度聚乙烯、乙烯/酸乙烯共聚物、聚氯
17、乙烯、乙烯醋酸乙烯改性沥青(ECB)等高分子聚合物为基本原料制成的一种防渗材料。 防水板厂家生产的防水板主要的功能是防止液体的渗漏和气体的挥发,同时也具有加强和防护的作用。 防水板厂家在防渗工程施工铺设前:要求基体平整,土体坚实,不能凹凸不平,裂纹等,不能有尖锐物,石块、铁丝、木棒等。铺设时沿一定方向铺设,同时不要拉得太紧,应留有一定伸缩量,以适应基体变形。要调整好每个单元走向,以便于两个单元的焊接. 防水板铺设好后,要用砂袋压住,以防风沙影响下一步边缘的焊接. 防水板焊接.接缝处理是施工关键程序,一般采用热焊接方法,PE膜相接的表面加热处理,使之表面熔化,然后通过压力,使之熔合成一体. 防水
18、板使用专用焊接机进行。然而板材防水存在以下一些常见问题:1.接头及其他部分开裂导致防水失效2.部分工程由于自身环境条件无法使用大批量板材3.价格略贵。四、渗透系数测定试验方法:1渗透试验原理渗透是指水在水头差的作用下,渗流速度v(cm/s)与水力坡度i(%)成正比,其比例系数K称渗透系数。它是表征水在孔隙材料中流动难易程度的指标。按Darcy定律表示为 v=K/I (1)q=KiA (2)式中,K为渗透系数,cm/s;q为单位时间的流量,cm/s;A为水流通过断面的面积,cm2。所有渗透系数的测定方法都是基于上式进行的,只是按照测试水头状况分为常水头法和变水头法 常水头法图1为一个典型的常水头
19、渗透仪在常水头渗透试验中,水力坡度,即试件两端的水头差不变,这时式(2)可以写成Q/t=KiA=K(h/L)A (3)式中,Q为时间t秒内的渗出水量,cm3;t为渗透时间,s;h为测管水头差,cm;L为渗流长度,cm。则渗透系数可由下式求出K=Q/(Ati)=Q/AtL/h (4) 变水头法图2为一个典型的变水头渗透仪。在变水头渗透试验过程中,试件两端的水头差变化,但渗流长度没有变化,这时式(3)可以写作 dQ=K(h/L)Adt (5) 式中,dQ为时间dt秒内的出水量,cm3;h为某时刻的水头,cm。设变化时间从t0到t1,水头变化段圆管的水位从h0下降到h1,经过变换和积分,渗透系数可由
20、下式求出K=La/A(t0-t1)ln(h0/h1) (6) 2渗透系数测定的影响因素影响渗透系数测定的因素主要有渗透仪的结构设计、试件的饱和状况以及水、温度等。渗透系数的测定就是要减少这些因素的影响。也即测定试件的渗透系数时,首先是要保证测试试件的水流状况在Darcy定律的层流范围内;其次是减少仪器自身因素对渗透系数的影响,保证渗透系数在一个可以接受的范围内;再次,是测试方法应该简便而可靠,以便于工程中的应用与推广。除了材料本身的影响因素,对材料渗透系数的因素主要有:材料粒径大小和级、形状、排列、孔隙率等,试件的结构、饱和度和成层状态等,以及水的性质等。五、总结:至此,我们对地下施工防水处理
21、的历史演变过程已逐渐熟悉,其工艺随着经验的积累以及失败后的教训而得到了丰富与创新。然而,现今各种工艺手段仍因其特有种种原因而伴随相应问题及不适用性。此项目中,本小组成员着手于对土石体本身防渗性与透水性的研究与引申,同过不同土质渗透性实验与上网查阅资料,希望构想出一种或多种不同于现阶段工程思想的防水土石材料,并找到其可行性与适用环境,更希望其最终成果能应用于校园某些地段,以及更多身边工程的施工中,以期为大家为社会做出实质性的服务。参考文献1贺少辉.地下工程M北京:清华大学出版社,2006.2张克松,刘松玉.土力学M中国建筑工业出版社,2010.3黄晓明.土木工程材料M东南大学出版社,2007.4
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