對(duì)建筑用樹脂基復(fù)合材料若干問題的探討

江德釗

摘要：建筑工業(yè)現(xiàn)代化的發(fā)展方向是改善施工條件，加快建設(shè)進(jìn)度，降低成本，提高質(zhì)量，節(jié)約能源，減少運(yùn)輸，保護(hù)耕地，保護(hù)環(huán)境和提高技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益等。為了達(dá)到此目的，必須從改善現(xiàn)有的建筑材料和發(fā)展新型建筑材料方向著手。在建筑工業(yè)中發(fā)展和使用樹脂基復(fù)合材料對(duì)減輕建筑物自重，提高建筑物的使用功能，改革建筑設(shè)計(jì)，加速施工進(jìn)度，降低工程造價(jià)，提高經(jīng)濟(jì)效益等都十分有利，是實(shí)現(xiàn)建筑工業(yè)現(xiàn)代化的必要條件。本文就當(dāng)前應(yīng)用普遍的樹脂基復(fù)合材料的相關(guān)問題進(jìn)行闡述。

關(guān)鍵詞：建筑材料樹脂基復(fù)合材料質(zhì)量檢測(cè)

0引言

樹脂基復(fù)合材料具有比強(qiáng)度高、比模量大、抗疲勞性能好等優(yōu)點(diǎn)，用于承力結(jié)構(gòu)的樹脂基復(fù)合材料利用的是它的這種優(yōu)良的力學(xué)性能，而利用各種物理、化學(xué)和生物功能的功能復(fù)合材料，在制造和使用過程中，也必須考慮其力學(xué)性能，以保證產(chǎn)品的質(zhì)量和使用壽命。

1樹脂基復(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)，可選用樹脂基復(fù)合材料。由于樹脂基復(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。更為突出的是樹脂基復(fù)合材料在制造過程中，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)約材料的減輕自重。

1.3裝飾性好樹脂基復(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)過專門設(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，不反射無線電波。通過設(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一復(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門窗裝飾材料屬于此類材料制品有門窗斷面復(fù)合材料拉擠型材、平板、浮雕板、復(fù)合板等，一般窗框型材用樹脂玻璃鋼。復(fù)合材料門窗防水、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)?、仿古建筑、移?dòng)劇院、透微波塔樓、屏蔽房、防腐車間、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樹脂改性和樹脂含量的檢測(cè)

在復(fù)合材料中，纖維和織物起增強(qiáng)作用，而樹脂是基體材料。樹脂基體的性能對(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％樹脂含量(質(zhì)量分?jǐn)?shù))范圍內(nèi)，材料的沖擊強(qiáng)度能滿足使用要求。樹脂含量在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：樹脂含量過高或過低時(shí)，材料將因粘結(jié)劑量過少或樹脂高溫分解導(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脂的耐熱性密切相關(guān)。在其它條件相同的情況下，隨樹脂耐熱性的提高，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。