玻璃鋼的特點及其在建築領域的運用

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透過率不同的玻璃鋼組成材料可賦予玻璃鋼製品具有不同的透光效能,以下是小編蒐集的一篇關於玻璃鋼在建築領域應用研究的論文範文,歡迎閱讀檢視

玻璃鋼的特點及其在建築領域的運用

玻璃纖維增強複合材料即玻璃鋼,是由兩種或兩種以上不同效能的材料通過複合手段而製成的,以熱固性或熱塑性樹脂為基礎原料,以玻璃纖維或玻璃布為填充料的一種複合材料,其綜合了兩種材料的優點,輕質高強,其耐熱性、耐腐蝕性及電絕緣性均很好,僅剛度較差。在複合材料組分中,玻璃纖維是強度的承載體,而樹脂基體作為連續介質,在成型過程中把分散的纖維黏結成一個整體,從而形成一種新的材料。玻璃纖維不僅能提高基體材料的強度和彈性模量,還能減少收縮,提高熱變形溫度和衝擊強度等,同時,密度及吸水率也得到增加。近年來,玻璃鋼在建築領域被大量使用。玻璃鋼的效能隨所用樹脂的種類、纖維的效能和相對用量的不同而不同。玻璃鋼所用的玻璃纖維品種很多,如無捻粗紗、短切纖維、玻璃帶及增強氈片等。

1玻璃纖維增強複合材料的效能

幾種常用的熱固性樹脂基玻璃纖維增強複合材料效能對比如表1所示。

2玻璃鋼的特點

2.1優良的力學效能

玻璃鋼的比強度高,其抗疲勞效能及減振效能優異。其拉伸強度可達到500MPa以上,超過了普通鋼材的水平;再者,玻璃鋼密度僅為鋼材的1/4,所以玻璃鋼製品的比強度更高,甚至優於A3鋼。玻璃鋼的密度通常為1.7g/cm3左右,其強度可以達到甚至超過普通碳素鋼的強度,可用於建築中的承載結構,達到金屬製品的同等效果[2-3].

2.2優良的耐化學藥品性和老化性

樹脂的耐化學藥品效能優良,而玻璃鋼中含有大量的樹脂,因此,玻璃鋼具有優異的耐化學腐蝕性。另外,加入助劑可以有效改善玻璃鋼的耐老化效能。根據不同的使用環境,可選用不同耐腐蝕效能的樹脂來製備玻璃鋼,賦予玻璃鋼不同的耐腐蝕效能,從而達到不同的耐腐蝕要求。玻璃鋼的這種在各種環境下的優異耐腐蝕性是其他建材產品,特別是金屬建材產品所無法比擬的。

2.3靈活的'設計性

玻璃鋼的成型工藝靈活,其具有很強的可設計性。根據不同應用場合的需要,對玻璃鋼的形狀、外觀顏色、結構、壁厚,各部件間的接頭方式,衛生、介電、耐腐蝕等效能進行設計,以滿足和適應不同的功能需求。可以通過改變玻璃鋼中纖維的含量及纖維的分佈方向,最大程度地滿足不同方向上的力學要求;還可以根據需要製作兼具剛性、韌性的玻璃鋼製品,以最大限度地滿足工程使用效能的要求。另外,還可以通過新增阻燃劑和防靜電劑功能化玻璃鋼,使其具有阻燃和防靜電等特性。

2.4高的透過率

透過率不同的玻璃鋼組成材料可賦予玻璃鋼製品具有不同的透光效能。如在成型過程中加入合適的填料,可使玻璃鋼製品整體不透光;相反,若選用透過率高的樹脂,則可製成透光效能優異的玻璃鋼製品。這種高透光率玻璃鋼製品應用到建築材料中,不僅可滿足具體的透光效能需求,還會產生其他一些附加效果。

2.5其他

此外,玻璃鋼還具有優異的耐潮溼性和隔音效果,不生鏽等優點,故其既適用於潮溼、暖熱的南方,也適用於乾燥、寒冷的北方。

3玻璃鋼在建築領域的應用

玻璃鋼可用於製備外牆保溫與牆體增強板,該產品具有高耐鹼、耐腐蝕,高拉伸強度及防裂等優點,是外牆保溫的必備材料。當玻璃鋼用於屋面防水材料時,其具有高拉伸強度、防開裂、高耐鹼性、防滲水、高耐候及壽命長等優點。玻璃纖維筋對氯離子及其他化學腐蝕具有很好的抵抗能力。因此,在某些易受化學腐蝕或是存在大量氯離子的環境中,如停車場、引橋板、擋土牆、電解箱、海堤、水下建築等,玻璃纖維筋將是替代普通鋼筋的一個很好的選擇。玻璃鋼還可用於建築領域的其他方面[4].

3.1建築物承載結構工程

玻璃鋼靈活的可設計性和良好的力學效能有利於建築物的承載結構及建築物加固。可用於承載結構的玻璃鋼建築製品主要有:柱、樑、承重摺板、屋面板、樓板等,這些製件主要用於化學腐蝕廠房的承重結構、高層建築及全玻璃鋼民用建築。採用玻璃鋼夾層結構板作為圍護結構,可以最大限度地減輕建築自重,減少承重結構的載荷,故常用作框架結構的高層建築的牆體材料[5].目前,國家工業建築診斷與改造工程技術研究中心、中國建築科學研究院、清華大學、東南大學、同濟大學、天津大學、華南理工大學等科研機構與院校對玻璃鋼加固技術性能進行了研究,取得了一批科研成果。如外貼玻璃鋼可提高鋼筋混凝土樑、板、柱的承載能力。有公司將玻璃鋼應用於建築長廊、穹頂等,克服了傳統材料施工困難、重量大、移動安裝不方便、拼縫多、費工時、造價高等缺點,施工中完美地解決了玻璃鋼和水泥牆體的連線強度問題,降低了製造成本以及各種風險。英國的Dartford複合材料公司用玻璃鋼為俄羅斯的東正教堂製成了一個環狀及圓形屋頂。該屋頂不是整體成型,而是分成18個截面,然後再拼裝起來,頂部用9塊零件連在一起。該屋頂美觀且堅固。

3.2門窗工程

採用中鹼玻璃纖維作為增強材料,選用不飽和樹脂作為基體材料,新增其他礦物填料通過拉擠工藝生產出中空型材,經過切割、組裝、噴塗等工序而製成玻璃鋼門窗。玻璃鋼門窗既有鋼、鋁窗的堅固性,又有塑鋼窗的防水、耐腐蝕、保溫、節能等效能,更具有自身獨特的隔音、抗老化、尺寸穩定等效能,集各種優點於一身。牛豔華等[6]研究了拉擠玻纖增強複合材料在建築門窗上的應用,從力學效能、環保性、尺寸穩定性、隔熱效能及耐久性和美觀性等方面,闡述了該複合材料應用於建築門窗遠遠優於木質、鋁質及普通聚氯乙烯(PVC)門窗。由於其高強度、耐久性、耐腐蝕性和阻燃性,幾乎可以取代鋼結構門窗在建築中的地位。

3.3模板工程

現澆混凝土模板是混凝土結構施工中使用量很大的施工工具。與鋼模板、木模板相比,玻璃鋼模板具有質量輕、表面光滑、不生鏽、不變形、碰撞後不留凹痕、經久耐用、模板週轉率高等優點。林黎能[7]研究了長纖維增強熱塑性複合材料組合模板在建築施工中的應用。長纖維增強熱塑性複合材料組合模板採用線上模壓成型工藝,其結構內部玻璃纖維的長度超出傳統注塑工藝的3倍以上,大大提高了模板的拉伸、彎曲、衝擊等力學效能,具有良好的耐熱性和結構穩定性。模板結構設計上採用雙層邊肋設計,減少模板收縮變形及減輕模板的單板重量。玻璃鋼平板是一種建築材料,該材料的使用可以代替傳統的磚石結構等形成一個獨立的建築,由玻璃鋼平板建成的建築保溫性和耐腐蝕性好,常常被用於冷庫、集裝箱等的建設中[8-12].

3.4裝飾材料

伊拉克巴士拉體育館外牆採用白色玻璃鋼裝飾板代替水泥等材料,具有結構穩定、不易開裂、脫落等特點。玻璃纖維增強複合材料可用於製備補牆板,該產品質輕高強,黏著性好,易於施工,可用於修補損壞的屋頂或牆面。修復面平整美觀,無接縫和異樣感。

4結語

雖然玻璃鋼的應用越來越廣泛,但我國的玻璃鋼無論是從技術水平、產品質量及附加值,特別是對新技術、新產品的開發和應用與已開發國家差距甚遠,急需進一步研究提高。建築工業在國民經濟中佔有很重要的位置,是國民經濟的支柱產業之一;隨著社會的發展,人們在房屋質量、居住條件等方面提出了越來越高的要求,在建築工業中發展和使用玻璃鋼對減輕建築物自重,改變建築設計方式,加快施工進度及降低建造成本等都非常有利,是實現建築工業現代化的必要條件。

參考文獻:

[1]龍志勤.纖維複合材料在橋樑加固中的應用[J].廣西交通科技,2002(4):41-44.

[2]王迎軍,朱桂新,東.玻璃纖維增強塑料在虎門大橋橋墩處理中的應用[J].中外公路,2004,24(3):106-109.

[3]郭明林,莫華林,耿運貴.玻璃纖維增強複合材料在建築節能中的應用[J].工程塑料應用,2008,36(5):47-50.

[4]顏錄科,寇開昌,哈恩華。纖維增強複合材料在土木建築工程中的應用研究與進展[J].中國塑料,2004,18(4):1-4.

[5]鞠麗豔,張雄.玻璃纖維在建築材料領域中的應用[J].玻璃纖維,2003(5):15-20.

[6]牛豔華,左敏,楊偉.拉擠玻纖增強複合材料在建築門窗中的應用[J].現代塑料加工應用,2004,16(2):57-60.

[7]林黎能.長纖維增強熱塑性複合材料組合模板在建築施工中的應用[J].福建建材,2015(2):40-42.

[8]劉志海,周曉彥.玻璃鋼節能門窗的發展現狀及趨勢[J].中國建材,2004(8):42-44.

[9]宗樹.玻璃鋼節能門窗的發展現狀及趨勢[J].廣東建材,2004(10):30-31.

[10]宋傳江,王虎.玻璃纖維增強複合材料工程化應用進展[J].中國塑料,2015,29(3):9-15.

[11]肖豔.玻璃纖維複合材料的應用[J].模具製造,2013(4):76-80.

[12]王超.玻璃纖維增強材料在土木工程結構中的應用[J].福建建築,2008(4):43-45.

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