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复合材料百科

纠错建筑材料

简介
玻璃钢,碳纤维作为建筑材料,主要的优势就是在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,适宜制造各种装饰板、大型浮雕及工艺美术雕塑等。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。
优点优势
(1)材料性能的可设计性 树脂基复合材料的性能可根据使用要求进行设计,如要求耐水、防腐、高强,可选用树脂基复合材料。由于树脂基复合材料的重量轻,制造方便,对于大型结构和形状复杂的建筑制品,能够一次成型制造,提高建筑结构的整体性。 (2)力学性能好 树脂基复合材料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,制得的树脂基复合材料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。更为突出的是树脂基复合材料在制造过程中,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。 (3)装饰性好 树脂基复合材料的表面光洁,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,适宜制造各种装饰板、大型浮雕及工艺美术雕塑等。 (4)透光性 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。 (5)隔热性 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。 (6)隔音性 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。树脂基复合材料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。 (7)电性能 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。 (8)耐化学腐蚀 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。 (9)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。
应用范围
(1)承载结构 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,这些复合材料构件,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。 (2)围护结构 复合材料围护结构制品有各种波纹板、夹层结构板,各种不同材料复合板,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。 (3)采光制品 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。 (4)门窗装饰材料 属于此类材料制品有门窗断面复合材料拉挤型材、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。 (5)给排水工程材料 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。 (6)卫生洁具材料 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。 (7)采暖通风材料 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。 (8)高层楼房屋顶建筑 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。 (9)特殊建筑 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。 (10)其它 复合材料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
缺点不足
(1) 弹性模量低 FRP的弹性模量比木材大两倍,但比钢(E=2.1×106)小10倍,因此在产品结构中常感到刚性不足,容易变形。 可以做成薄壳结构、夹层结构,也可通过高模量纤维或者做加强筋等形式来弥补。   (2) 长期耐温性差 一般FRP不能在高温下长期使用,通用聚酯FRP在50℃以上强度就明显下降,一般只在100℃以下使用;通用型环氧FRP在60℃以上,强度有明显下降。但可以选择耐高温树脂,使长期工作温度在200~300℃是可能的。   (3) 老化现象 老化现象是塑料的共同缺陷,FRP也不例外,在紫外线、风纱雨雪、化学介质、机械应力等作用下容易导致性能下降。   (4) 层间剪切强度低 层间剪切强度是靠树脂来承担的,所以很低。可以通过选择工艺、使用偶联剂等方法来提高层间粘结力,最主要的是在产品设计时,尽量避免使层间受剪。

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