建筑業(yè)復(fù)合材料研究
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1樹(shù)脂基復(fù)合材料在質(zhì)量檢測(cè)中體現(xiàn)出的建筑性能
1.1材料性能的可設(shè)計(jì)性
樹(shù)脂基復(fù)合材料的性能可根據(jù)使用要求進(jìn)行設(shè)計(jì),如要求耐水、防腐、高強(qiáng),可選用樹(shù)脂基復(fù)合材料。由于樹(shù)脂基復(fù)合材料的重量輕,制造方便,對(duì)于大型結(jié)構(gòu)和形狀復(fù)雜的建筑制品,能夠一次成型制造,提高建筑結(jié)構(gòu)的整體性。
1.2力學(xué)性能好
樹(shù)脂基復(fù)合材料的力學(xué)性能可在很大范圍內(nèi)進(jìn)行設(shè)計(jì),由于選用的材料不同,增強(qiáng)材料的鋪設(shè)方向和方向差異,可以獲得性能判別很大的復(fù)合材料,如單向玻纖增強(qiáng)環(huán)氧復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度可達(dá)1000MPa以上,比鋼(建筑鋼)的拉伸強(qiáng)度還高,選用碳纖維作增強(qiáng)材料,制得的樹(shù)脂基復(fù)合材料彈性模量可以達(dá)到建筑鋼材水平,而其密度卻比鋼材小4～5倍。更為突出的是樹(shù)脂基復(fù)合材料在制造過(guò)程中,可以根據(jù)構(gòu)件受力狀況局部加強(qiáng),這樣既可提高結(jié)構(gòu)的承載能力,又能節(jié)約材料、減輕自重。
1.3裝飾性好
樹(shù)脂基復(fù)合材料的表面光潔,可以配制成各種鮮艷的色彩,也可以制造出不同的花紋和圖案,適宜制造各種裝飾板、大型浮雕及工藝美術(shù)雕塑等。
1.4透光性
透明玻璃鋼的透光率達(dá)85%以上(與玻璃相似),其最大特點(diǎn)是不易破碎,能承受荷載。用于建筑工程時(shí)可以將結(jié)構(gòu)、圍護(hù)及采光三者綜合設(shè)計(jì),能夠達(dá)到簡(jiǎn)化采光設(shè)計(jì),降低工程造價(jià)之目的。
1.5隔熱性
建筑物的作用是能夠防止由熱傳導(dǎo)、熱對(duì)流引起的溫度變化,給人們以良好的工作和休息環(huán)境。一般建筑材料的隔熱性能較差,例如普通混凝土的導(dǎo)熱系數(shù)為1.5～2.1W(m•K),紅磚的導(dǎo)熱系數(shù)為0.81W(m•K),樹(shù)脂基復(fù)合材料的夾層結(jié)構(gòu)的導(dǎo)熱系數(shù)為0.05～0.08W(m•K),比普通紅磚小10倍,比混凝土小20多倍。
1.6隔音性
隔音效果好壞是評(píng)價(jià)建筑物質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)之一。但傳統(tǒng)材料中,隔音效果好的建筑材料往往密度較大,隔熱性差,運(yùn)輸和安裝困難。樹(shù)脂基復(fù)合材料的隔音性能雖然不很理想,但它有消逝振動(dòng)音波及傳播音波的作用,經(jīng)過(guò)專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)的夾層結(jié)構(gòu),可達(dá)到既隔音又隔熱的雙層效果。
1.7電性能
玻璃鋼具有良好的絕緣性能,它不受電磁波作用,不反射無(wú)線(xiàn)電波。通過(guò)設(shè)計(jì),可使其在很寬的頻段內(nèi)都具有良好的透微波性能,對(duì)電通訊系統(tǒng)的建筑物有特殊用途,如可用于制造雷達(dá)天線(xiàn)罩和各種機(jī)房。
1.8耐化學(xué)腐蝕
玻璃鋼有很好的抗微生物作用和耐酸、堿、有機(jī)溶劑及海水腐蝕作用的能力。特別適用于化工建筑、地下建筑及水工建筑等工程。
1.9透水和吸水性
玻璃鋼吸濕性很低,不透水,可以用于建筑工程中的防水、給水及排水等工程。
2建筑用樹(shù)脂基復(fù)合材料的應(yīng)用情況
隨著建筑工業(yè)的迅速發(fā)展,復(fù)合材料越來(lái)越多地被用于建筑工程:
2.1承載結(jié)構(gòu)
用作承載結(jié)構(gòu)的復(fù)合材料建筑制品有:柱、桁架、梁、基礎(chǔ)、承重折板、屋面板、樓板等,這些復(fù)合材料構(gòu)件,主要用于化學(xué)腐蝕廠房的承重結(jié)構(gòu)、高層建筑及全玻璃鋼-復(fù)合材料樓房大板結(jié)構(gòu)。
2.2圍護(hù)結(jié)構(gòu)
復(fù)合材料圍護(hù)結(jié)構(gòu)制品有各種波紋板、夾層結(jié)構(gòu)板,各種不同材料復(fù)合板,整體式和裝配式折板結(jié)構(gòu)和殼體結(jié)構(gòu)。用作殼體結(jié)構(gòu)的板材,它既是圍護(hù)結(jié)構(gòu),又是承重結(jié)構(gòu)。這些構(gòu)件可用作工業(yè)及民用建筑的外墻板、隔墻板、防腐樓板、屋頂結(jié)構(gòu)、遮陽(yáng)板、天花板、薄殼結(jié)構(gòu)和折板結(jié)構(gòu)的組裝構(gòu)件。
2.3采光制品
透光建筑制品有透明波形板、半透明夾層結(jié)構(gòu)板、整體式和組裝式采光罩等,主要用于工業(yè)廠房、民用建筑、農(nóng)業(yè)溫室及大型公用建筑的天窗、屋頂及圍擴(kuò)墻面采光等。
2.4門(mén)窗裝飾材料
屬于此類(lèi)材料制品有門(mén)窗斷面復(fù)合材料拉擠型材、平板、浮雕板、復(fù)合板等,一般窗框型材用樹(shù)脂玻璃鋼。復(fù)合材料門(mén)窗防水、隔熱、耐化學(xué)腐蝕。用于工業(yè)及民用建筑,裝飾板用作墻裙、吊頂、大型浮雕等。
2.5給排水工程材料
市政建設(shè)中給水、排水及污水處理工程中已大量使用復(fù)合材料制品,如各種規(guī)格的給水玻璃鋼管、高位水箱、化糞池、防腐排污管等。2.6衛(wèi)生潔具材料屬于此類(lèi)產(chǎn)品的有浴盆、洗面盆、坐便盆,各種整體式、組裝式衛(wèi)生間等,廣泛用于各類(lèi)建筑的衛(wèi)生工程和各種衛(wèi)生間。
2.7采暖通風(fēng)材料
屬此類(lèi)復(fù)合材料制品有冷卻塔、管道、板材、柵板、風(fēng)機(jī)、葉片及整體成型的采暖通風(fēng)制品。工程上應(yīng)用的中央空調(diào)系統(tǒng)中的通風(fēng)廚、送風(fēng)管、排氣管、防腐風(fēng)機(jī)罩等。
2.8高層樓房屋頂建筑
如旋轉(zhuǎn)餐廳屋蓋、異形尖頂裝飾屋蓋、樓房加高、球形屋蓋、屋頂花園、屋頂游泳池、廣告牌和廣告物等。
2.9特殊建筑
大跨度飛機(jī)庫(kù)、各種尺寸的冷庫(kù)、活動(dòng)房屋、崗?fù)ぁ⒎鹿沤ㄖ?、移?dòng)劇院、透微波塔樓、屏蔽房、防腐車(chē)間、水工建筑、防浪堤、太陽(yáng)能房、充氣建筑等。
2.10其它
復(fù)合材料在建筑中的其它用途還很多,如各種家具、馬路上的陰井蓋、公園和運(yùn)動(dòng)場(chǎng)座椅、海濱浴場(chǎng)活動(dòng)更衣室、公園仿古涼亭等。
3樹(shù)脂改性和樹(shù)脂含量的檢測(cè)
在復(fù)合材料中,纖維和織物起增強(qiáng)作用,而樹(shù)脂是基體材料。樹(shù)脂基體的性能對(duì)復(fù)合材料制品的性能有直接的影響。合成樹(shù)脂是摩擦材料中化學(xué)穩(wěn)定性最差的組分,對(duì)材料高溫下的強(qiáng)度和摩擦性能有直接的影響。中南工業(yè)大學(xué)劉震云等的研究結(jié)果表明,在6%~14%樹(shù)脂含量(質(zhì)量分?jǐn)?shù))范圍內(nèi),材料的沖擊強(qiáng)度能滿(mǎn)足使用要求。樹(shù)脂含量在14%以上時(shí),材料高溫?zé)崴ネ藝?yán)重,導(dǎo)致摩擦因素下降,高溫磨損加劇,磨損量上升;樹(shù)脂含量過(guò)高或過(guò)低時(shí),材料將因粘結(jié)劑量過(guò)少或樹(shù)脂高溫分解導(dǎo)致粘結(jié)力下降,使增強(qiáng)纖維存在拔出現(xiàn)象,導(dǎo)致摩擦因素不穩(wěn)定,材料磨損加劇。因此摩擦材料中基作樹(shù)脂用量不宜太多,其含量為8%~12%,其中以8%為佳。檢測(cè)證實(shí)采用耐熱齊聚物、腰果殼油改性酚醛樹(shù)脂獲得了較好的摩擦性能,并且得出結(jié)論,材料的摩擦磨損性能與樹(shù)脂的耐熱性密切相關(guān)。在其它條件相同的情況下,隨樹(shù)脂耐熱性的提高,材料摩擦系數(shù)的穩(wěn)定性及體積磨損率均得到改善。隨著人類(lèi)社會(huì)發(fā)展,生產(chǎn)技術(shù)進(jìn)步,生產(chǎn)構(gòu)造多樣化、材料多樣化已成為必然,輕質(zhì)高強(qiáng)材料的發(fā)展研制提上日程。通過(guò)改進(jìn)生產(chǎn)工藝、提升施工技術(shù)、擴(kuò)大建筑材料應(yīng)用范圍,發(fā)展樹(shù)脂基復(fù)合材料,繼續(xù)節(jié)約建筑能耗,減少環(huán)境污染,建筑業(yè)的可持續(xù)發(fā)展一定是現(xiàn)實(shí)的。