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玻璃钢在建筑中的应用

来源:  发布时间:2019-07-30   点击量:54

玻璃钢同一切复合材料一样,由两部分材料组成。一部分称为增强材料,在复合材料中起骨架作用;另一部分称为基体材料,在复合材料中起粘结作用。玻璃钢中的增强材料就是玻璃纤维。玻璃纤维是由熔融的玻璃拉成或吹成的无机纤维材料,其主要化学成分为二氧化硅、氧化铝、氧化硼、氧化镁、氧化钠等。制成的纤维有长丝、短丝及絮状物,直径一般为3~80微米,最粗也只有头发丝那样粗细。直径为10微米的玻璃纤维,抗拉强度为3600兆帕,相当于在每平方毫米的截面积上能承受360千克的拉力而不断。这种强度比高强度钢还高出2倍。
    为什么拉成玻璃纤维后会有如此高的强度呢?大块玻璃强度不高,是因为其内部存在许多微裂缝、气孔和夹杂物等。如果把大块玻璃比作一块布满小洞的破布,把玻璃制成玻璃纤维就相当于把这块破布撕成许多细小的布条。我们知道,把破布随意撕成布条时总是在有洞的地方撕开,这样,撕下来的布条上小洞就减少了,就变得比破布还结实。玻璃纤维比一般玻璃强度高,甚至比钢还高,道理就在于此。
玻璃钢的力学性能可在很大范围内进行设计,由于选用的材料不同,增强材料的铺设方向和方向差异,可以获得性能判别很大的复合材料,如单向玻纤增强环氧复合材料的拉伸强度可达1000MPa以上,比钢(建筑钢)的拉伸强度还高,选用碳纤维作增强材料,制得的玻璃钢弹性模量可以达到建筑钢材水平,而其密度却比钢材小4~5倍。更为突出的是玻璃钢在制造过程中,可以根据构件受力状况局部加强,这样既可提高结构的承载能力,又能节约材料的减轻自重。玻璃钢的表面光洁,可以配制成各种鲜艳的色彩,也可以制造出不同的花纹和图案,适宜制造各种玻璃钢装饰板、大型玻璃钢浮雕及工艺美术玻璃钢雕塑等。 透明玻璃钢的透光率达85%以上(与玻璃相似),其最大特点是不易破碎,能承受荷载。用于建筑工程时可以将结构、围护及采光三者综合设计,能够达到简化采光设计,降低工程造价之目的。
建筑物的作用是能够防止由热传导、热对流引起的温度变化,给人们以良好的工作和休息环境。一般建筑材料的隔热性能较差,例如普通混凝土的导热系数为1.5~2.1W(m·K),红砖的导热系数为0.81 W(m·K),树脂基复合材料的夹层结构的导热系数为0.05~0.08 W(m·K),比普通红砖小10倍,比混凝土小20多倍。
隔音效果好坏是评价建筑物质量的标准之一。但传统材料中,隔音效果好的建筑材料往往密度较大,隔热性差,运输和安装困难。玻璃钢的隔音性能虽然不很理想,但它有消逝振动音波及传播音波的作用,经过专门设计的夹层结构,可达到既隔音又隔热的双层效果。
玻璃钢具有良好的绝缘性能,它不受电磁波作用,不反射无线电波。通过设计,可使其在很宽的频段内都具有良好的透微波性能,对电通讯系统的建筑物有特殊用途,如可用于制造雷达天线罩和各种机房。
玻璃钢有很好的抗微生物作用和耐酸、碱、有机溶剂及海水腐蚀作用的能力。特别适用于化工建筑、地下建筑及水工建筑等工程。透水和吸水性 玻璃钢吸湿性很低,不透水,可以用于建筑工程中的防水、给水及排水等工程。
用作承载结构的复合材料建筑制品有:柱、桁架、梁、基础、承重折板、屋面板、楼板等,这些玻璃钢构件,主要用于化学腐蚀厂房的承重结构、高层建筑及全玻璃钢-复合材料楼房大板结构。 玻璃钢围护结构制品有各种波纹板、夹层结构板,各种不同材料玻璃钢复合板,整体式和装配式折板结构和壳体结构。用作壳体结构的板材,它既是围护结构,又是承重结构。这些构件可用作工业及民用建筑的外墙板、隔墙板、防腐楼板、屋顶结构、遮阳板、天花板、薄壳结构和折板结构的组装构件。透光建筑制品有透明波形板、半透明夹层结构板、整体式和组装式采光罩等,主要用于工业厂房、民用建筑、农业温室及大型公用建筑的天窗、屋顶及围扩墙面采光等。 属于此类材料制品有门窗断面玻璃钢拉挤型材、平板、浮雕板、复合板等,一般窗框型材用树脂玻璃钢。复合材料门窗防水、隔热、耐化学腐蚀。用于工业及民用建筑,装饰板用作墙裙、吊顶、大型浮雕等。
市政建设中给水、排水及污水处理工程中已大量使用复合材料制品,如各种规格的给水玻璃钢管、高位水箱、化粪池、防腐排污管等。属于此类产品的有浴盆、洗面盆、坐便盆,各种整体式、组装式卫生间等,广泛用于各类建筑的卫生工程和各种卫生间。属此类复合材料制品有冷却塔、管道、板材、栅板、风机、叶片及整体成型的采暖通风制品。
工程上应用的中央空调系统中的通风厨、送风管、排气管、防腐风机罩等。如旋转餐厅屋盖、异形尖顶装饰屋盖、楼房加高、球形屋盖、屋顶花园、屋顶游泳池、广告牌和广告物等。 大跨度飞机库、各种尺寸的冷库、活动房屋、岗亭、仿古建筑、移动剧院、透微波塔楼、屏蔽房、防腐车间、水工建筑、防浪堤、太阳能房、充气建筑等。 玻璃钢在建筑中的其它用途还很多,如各种家具、马路上的阴井盖、公园和运动场座椅、海滨浴场活动更衣室、公园仿古凉亭等。
玻璃钢衬里从基层角度来分,可分为钢基层衬玻璃钢和混凝土衬玻璃钢,这两种玻璃钢对基层的要求、胶结料配方、施工方法、施工间隔、玻璃钢结构、及养护都有所不同。这里主要讲述高性能玻璃钢的机理,根据复合树脂原理、新型固化剂、新型防锈颜料、无溶剂配方工艺、硅烷偶联剂等技术,使该产品与普通玻璃钢性能上有较大提高。
      水泥砂浆或混凝土基层,必须坚固、密实、平整,坡度和强度符合设计要求,不应有起砂、起壳、裂缝、蜂窝、麻面等现象;平整度用2m直尺检查时,允许空隙不大于5mm;含水率在20mm厚度不大于6%,本方案采用湿固化配方可不受此限制;施工前,应将表面的浮灰、水泥渣及疏松部位清理干净;已被油脂和化学品污染的表面,须进行预处理。
      玻璃钢防腐层设计为:二底油、三布六油、 二面油、一砂(地面增加一砂防滑)工艺。底料应用环氧树脂稀油二道,使胶料湿润钢基层,或渗入水泥砂浆可达5mm,驱走水泥砂浆内的空气,提高了强度,与基层的接合得到保证。在衬布前,先刷喷一道环氧呋喃胺树脂胶料,铺平玻璃布、无气泡和空鼓后,再刷喷一道环氧呋喃胺树脂胶料,依此完成三布铺衬。面料为富树脂层,是耐蚀性关键部位,须饱满、无针孔、光泽亮丽。
       玻璃钢复合材料在建筑节能的应用市场十分宽广,采暖通风工程中,玻璃钢已用于制造冷却塔、通风厨、送风管、排气管、栅板、防腐风机罩等;另外,玻璃钢在冷库、活动房屋、岗亭、仿古建筑、移动剧院、透微波塔楼、屏蔽房、水箱、井盖、电缆桥架等领域也得到广泛应用。随着我国城镇化进程的加快,建筑业投资越来越多,我国“十一五”规划中明确指出,从2005年起,新建采暖居住建筑应在此前国家节能要求的基础上再提高30%,建设部在节能专项规划中指出,“十一五”期间25%既有建筑要进行改造。建筑节能改造和供热系统的改造巨大工作量,带来玻璃钢的市场前景广阔,绿色环保、阻燃、节能型的新型建筑材料必将大有作为
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