CN106013644A - 一种基于墙体湿损坏评估的墙体抹灰材料的选择方法 - Google Patents

Abstract

一种基于墙体湿损坏评估的墙体抹灰材料的选择方法，属于建筑工程技术领域，本发明主要考虑了墙体从地面吸湿和墙体表面热湿迁移的问题，通过计算墙体和抹灰材料中的含湿量，进而合理的选择墙体抹灰材料，提高抹灰材料的使用寿命，解决资源浪费的问题。本发明减轻了由于热湿迁移对墙体抹灰材料造成的损坏，增长了抹灰材料的使用年限。适用于居住建筑、公共建筑和其他建筑的抹灰材料的选择。

Description

一种基于墙体湿损坏评估的墙体抹灰材料的选择方法

技术领域

本发明属于建筑工程技术领域，涉及墙体及抹灰材料在各种环境条件下的性能指标和参数的选择方法。

背景技术

自二十世纪七十年代以来，由于世界性能源危机，许多国家对建筑材料的节省和使用年限提出了严厉的要求。中国国务院颁布了《国家中长期科学与技术发展规划纲要2006-2020》，其中提到建筑节能是重点领域和优先主题之一。在以往的建筑中，缺少对建筑墙体抹灰材料的选择方法，导致只根据抹灰材料的外观效果来选择相应的抹灰材料，由于没有考虑到墙体中水分和热湿耦合迁移的影响，导致抹灰材料选择不当，墙体和抹灰材料中水分过高，严重损坏墙体抹灰材料的使用性能，显著降低了抹灰材料的使用寿命。既影响墙体的美观，又降低了抹灰材料的性能，而抹灰材料损坏后重新刷抹，水分和热湿耦合迁移的影响没有消除，新抹灰层依然存在破坏风险，形成恶性循环，极大地浪费了建筑材料和资金。

在选择墙体抹灰材料时，由于抹灰材料的性能会影响墙体和抹灰材料从土壤中吸收水分和向空气中释放水分，致使墙体和抹灰材料中会储存一定量的水分，这些水分会对抹灰材料的寿命产生不可忽略的影响。

发明内容

本发明的目的在于提出一种基于墙体湿损坏评估的墙体抹灰材料的选择方法，在各种复杂的环境条件下，为建筑围护结构选择合适的墙体抹灰材料，提出解决公共建筑、居住建筑墙体抹灰材料易损坏的问题。

本发明是通过以下技术方案实现的。

本发明所述的一种基于墙体湿损坏评估的墙体抹灰材料的选择方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤(1)获取墙体材料和可以选择的抹灰材料的性能参数，包括厚度D(m)、吸水性S(kg/kg db)、墙体表面的蒸发率e(kg/㎡)。

(以上材料参数可由查找文献或实验得出)

步骤(2)查询当地典型年份气象参数，包括月平均温度T(℃)、月平均相对湿度RH、月平均风速u(m/s)。

步骤(3)计算水活性α_w：

${\mathrm{\α}}_w=\frac{RH}{100}$

步骤(4)分别计算墙体和抹灰材料在当地环境条件的含湿量θ：

$\begin{array}{cc}\mathrm{\θ}=S\·\exp \left(\frac{b_1}{T}\right)\·{\left(\frac{{\mathrm{\α}}_w}{1-{\mathrm{\α}}_w}\right)}^{b_2}& (kg/kgdb)\end{array}$

其中，b₁、b₂为可根据材料特性调整的实验常数，通常情况下b₁＝3，b₂＝0.36。

步骤(5)分别计算墙体和抹灰材料在当地环境条件下吸收土壤中的水分所可到达的高度——湿高度H_e：

$H_e=S\·{\left(\frac{D}{2e\mathrm{\θ}}\right)}^{\frac{1}{2}}\left(m\right)$

θ为材料含湿量(m³/m³)。

步骤(6)计算墙体和抹灰材料从土壤中吸收的水分W_in(kg/(m·d))：

$W_{in}=\frac{H_{ew}-H}{t_{cw}}{\mathrm{\ρ}}_{bw}{D}_w{\mathrm{\θ}}_{cw}+\frac{H_{ep}-H}{t_{cp}}{\mathrm{\ρ}}_{bp}{D}_p{\mathrm{\θ}}_{cp}$

其中，H为墙体及抹灰材料总湿高度(m)，

H_ew为墙体的湿高度(m)；H_ep为抹灰材料的湿高度(m)；

ρ_bw、ρ_bp分别为墙体和抹灰材料的密度(kg/m³)；

t_cw、t_cp分别为墙体和抹灰材料的毛细常数(d)；

D_w、D_p分别为墙体和抹灰材料的厚度(m)；

θ_w、θ_cp分别为墙体和抹灰材料吸水饱和时的含湿量(kg/kg db)。

步骤(7)计算干燥时间常数t_d：

$\begin{array}{cc}{t}_d=c_0{T}^{c_1}{{\mathrm{\α}}_w}^{c_2}{u}^{c_3}& \left(hrs\right)\end{array}$

其中，c₀为抹灰材料的干燥常数(hrs)，c₁、c₂、c₃为可根据天气条件调整的试验常数。通常条件下c₁＝0，c₂＝0.75，c₃＝-0.8。u为当地月平均风速(m/s)。

步骤(8)计算墙体和抹灰材料蒸发到室外空气中的水分W_out(kg/(m·d))：

$W_{out}=\frac{{\mathrm{\θ}}_{cp}-{\mathrm{\θ}}_{ep}}{24t_{dp}}{\mathrm{\ρ}}_{bp}{D}_{p}H$

其中，θ_cp为抹灰材料含湿量(kg/kg db)，t_dp抹灰材料干燥时间常数(hrs)。

步骤(9)计算留在墙体和抹灰材料的水分W(kg/(m·d))：

W＝W_in-W_out

步骤(10)选择几种不同的抹灰材料，根据各个月份的气象参数和抹灰材料的性能参数，分别计算每种材料每个月的含湿量W，得到全年含湿量折线图，根据各种材料不同的折线图，优先选择含湿量相对最低的材料用作墙体抹灰材料。

本发明提供了一种基于墙体湿损坏评估的墙体抹灰材料的选择方法，减轻了由于热湿迁移对墙体抹灰材料造成的损坏，增长了抹灰材料的使用年限。

附图说明

图1是本发明优选实施例的围护结构示意图。

图2是本发明优选实例的全年含湿量折线图。

具体实施方式

以下结构附图对本发明的实施例进行详细说明。但本发明可以根据权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

参考图1图2，基于墙体湿损坏评估的墙体抹灰材料的选择方法，以下为具体实施例：

本例以南昌地区的建筑围护结构为例，某墙体为240砖墙，墙面抹灰材料为20mm的水泥砂浆。

获取墙体材料和可以选择的抹灰材料的性能参数：

墙体厚度D₁＝240mm，水泥砂浆抹灰层厚度D₂＝20mm,墙体吸湿性S₁＝0.119(kg/kgdb),水泥砂浆抹灰层吸湿性S₂＝0.173(kg/kg db)、墙体表面的蒸发率e₁＝0.6(kg/㎡)，水泥砂浆抹灰层的蒸发率e₂＝0.3(kg/㎡)。

以南昌地区二月份为例：

月平均温度T＝6.8℃、月平均相对湿度RH＝80.6％、月平均风速u＝2.3m/s。

计算水活性α_w：

${\mathrm{\α}}_w=\frac{RH}{100}=\frac{80.6}{100}=0.806$

分别计算墙体和抹灰材料平衡含湿量和平衡毛细含湿量θ：

墙体的平衡含湿量θ_ew：

墙体的平衡毛细含湿量θ_cw：

抹灰材料的平衡含湿量θ_ep：

抹灰材料的平衡毛细含湿量θ_cp：

分别计算墙体和抹灰材料在当地环境条件下吸收土壤中的水分所可到达的高度——湿高度H_e墙体的湿高度：

水泥砂浆抹灰材料的湿高度：

计算墙体和抹灰材料从土壤中吸收的水分W_in(kg/(m·d))：

$H=\frac{H_{ew}+H_{ep}}{2}=\frac{0.0960+0.0471}{2}=0.07155\left(m\right)$

$\begin{array}{c}{W}_{in}=\frac{H_{ew}-H}{t_{cw}}{\mathrm{\ρ}}_{bw}{D}_w{\mathrm{\θ}}_{cw}+\frac{H_{ep}-H}{t_{cp}}{\mathrm{\ρ}}_{bp}{D}_p{\mathrm{\θ}}_{cp}\\ =\frac{0.0960-0.0716}{3.81}\×1.53\×{10}^3\×0.24\×0.023+\frac{0.0471-0.0716}{1.97}\×1.54\×{10}^3\×0.02\×0.03344\\ =0.8793kg/(m\·d)\end{array}$

计算干燥时间常数t_d：

$t_d=c_0{T}^{c_1}{{\mathrm{\α}}_w}^{c_2}{u}^{c_3}=3.2\×{279.8}^0\×{0.806}^{0.75}\×{2.3}^{-0.8}=1.3980hrs$

计算墙体和抹灰材料蒸发到室外空气中的水分W_out：

$\begin{array}{c}{W}_{out}=\frac{{\mathrm{\θ}}_{cp}-{\mathrm{\θ}}_{ep}}{24t_{dp}}{\mathrm{\ρ}}_{bp}{D}_{p}H=\frac{0.7099-0.2920}{24\×1.3980}\×1.54\×{10}^3\×0.02\×0.07155\\ =0.0274kg/(m\·d)\end{array}$

计算留在墙体和抹灰材料的水分W：

W＝W_in-W_out＝0.8793-0.0274＝0.8519kg/(m·d)

同理可计算其他月份的W，然后画出横坐标为月份纵坐标为W的折线图。

同理画出其它材料的折线图进行比较，进入墙体的水分W较少的材料便为最适用的材料。

Claims (1)

1.一种基于墙体湿损坏评估的墙体抹灰材料的选择方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤(1)获取墙体材料和可以选择的抹灰材料的性能参数，包括厚度D、吸水性S、墙体表面的蒸发率e；

步骤(2)查询当地典型年份气象参数，包括月平均温度T、月平均相对湿度RH、月平均风速u；

步骤(3)计算水活性α_w：

${\mathrm{\α}}_w=\frac{RH}{100}$

步骤(4)分别计算墙体和抹灰材料在当地环境条件的含湿量θ：

$\mathrm{\θ}=S\·\exp \left(\frac{b_1}{T}\right)\·{\left(\frac{{\mathrm{\α}}_w}{1-{\mathrm{\α}}_w}\right)}^{b_2}(kg/kgdb)$

其中，b₁、b₂为可根据材料特性调整的实验常数，通常情况下b₁＝3，b₂＝0.36；

步骤(5)分别计算墙体和抹灰材料在当地环境条件下吸收土壤中的水分所可到达的高度——湿高度H_e：

$H_e=S\·{\left(\frac{D}{2e\mathrm{\θ}}\right)}^{\frac{1}{2}}\left(m\right)$

θ为材料含湿量；

步骤(6)计算墙体和抹灰材料从土壤中吸收的水分W_in：

$W_{in}=\frac{H_{ew}-H}{t_{cw}}{\mathrm{\ρ}}_{bw}{D}_w{\mathrm{\θ}}_{cw}+\frac{H_{ep}-H}{t_{cp}}{\mathrm{\ρ}}_{bp}{D}_p{\mathrm{\θ}}_{cp}$

其中，H为墙体及抹灰材料总湿高度(m)，

H_ew为墙体的湿高度(m)；H_ep为抹灰材料的湿高度；

ρ_bw、ρ_bp分别为墙体和抹灰材料的密度；

t_cw、t_cp分别为墙体和抹灰材料的毛细常数；

D_w、D_p分别为墙体和抹灰材料的厚度；

θ_w、θ_cp分别为墙体和抹灰材料吸水饱和时的含湿量；

步骤(7)计算干燥时间常数t_d：

$t_d=c_0{T}^{c_1}{{\mathrm{\α}}_w}^{c_2}{u}^{c_3}$

其中，c₀为抹灰材料的干燥常数，c₁、c₂、c₃为可根据天气条件调整的试验常数，通常条件下c₁＝0，c₂＝0.75，c₃＝-0.8；u为当地月平均风速；

步骤(8)计算墙体和抹灰材料蒸发到室外空气中的水分W_out：

$W_{out}=\frac{{\mathrm{\θ}}_{cp}-{\mathrm{\θ}}_{ep}}{24t_{dp}}{\mathrm{\ρ}}_{bp}{D}_{p}H$

其中，θ_cp为抹灰材料含湿量(kg/kg db)，t_dp抹灰材料干燥时间常数；

步骤(9)计算留在墙体和抹灰材料的水分W：

W＝W_in-W_out

步骤(10)选择几种不同的抹灰材料，根据各个月份的气象参数和抹灰材料的性能参数，分别计算每种材料每个月的含湿量W，得到全年含湿量折线图，根据各种材料不同的折线图，优先选择含湿量相对最低的材料用作墙体抹灰材料。