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1、玻璃鋼在建筑中的應用摘要: 在建筑工業中發展和使用玻璃鋼對減輕建筑物自重，提高建筑物的使用功能，改革建筑設計，加速施工進度，降低工程造價，提高經濟效益等都十分有利，是實現建筑工業現代化的必要條件。玻璃鋼的性能可根據使用要求進行設計，如要求采光、耐水、防腐、高強、隔音，可選用樹脂基復合材料。由于玻璃鋼的重量輕，制造方便，對于大型結構和形狀復雜的建筑制品，能夠一次成型制造，提高建筑結構的整體性。關鍵詞：透明 防水 采光 建筑玻璃鋼 吸聲玻璃鋼誕生于本世紀40年代。那時，正值第二次世界大戰。戰爭需要大量的武器裝備，迅速發展的軍事工業對材料提出了越來越高的要求。例如，制造飛機的材料要求密度小而強度高；2、制造潛艇的材料，既要耐海水腐蝕，又要能防磁，以避開魚雷的襲擊。同一種零件要求同時具有好幾種優異的性能，有時這些性能看起來是相互矛盾而不能兼有的。顯然，這樣的要求是任何一種單一材料所無法滿足的。于是，人們設法把兩種或兩種以上的材料結合起來，讓它們取長補短，相得益彰，制成兼有幾種優良性能的新材料，這就是復合材料。 雖然“復合”的思想可以追溯到久遠的古代，但用到人工材料的復合材料則直到本世紀上半葉才出現。先是1907年世界上第一家人工合成酚醛樹脂廠建立，接著一大批人工合成樹脂，如脲醛樹脂、環氧樹脂、不飽和聚酯樹脂等熱固性樹脂相繼出現。樹脂材料容易成形，比重小，耐磨，耐腐蝕，但它們脆性較大。于是人們用3、天然纖維與之復合，產生了最初的含有人工材料的復合材料。其中天然纖維稱為增強材料，人工合成樹脂稱為基體材料。如在無線電通信設備和軍事器械中常用的“電木”，就是用木粉、布、紙或其他纖維作為增強材料，經浸漬酚醛樹脂層壓而成的復合材料。玻璃鋼中沒有金屬元素，更不是鐵碳合金，它是一種復合材料。之所以稱它為“玻璃鋼”，是因為它具有鋼一般的剛強性格，真可謂“不是鋼，勝似鋼”。 玻璃鋼同一切復合材料一樣，由兩部分材料組成。一部分稱為增強材料，在復合材料中起骨架作用；另一部分稱為基體材料，在復合材料中起粘結作用。玻璃鋼中的增強材料就是玻璃纖維。玻璃纖維是由熔融的玻璃拉成或吹成的無機纖維材料，其主要化學成分為二氧4、化硅、氧化鋁、氧化硼、氧化鎂、氧化鈉等。制成的纖維有長絲、短絲及絮狀物，直徑一般為380微米，最粗也只有頭發絲那樣粗細。直徑為10微米的玻璃纖維，抗拉強度為3600兆帕，相當于在每平方毫米的截面積上能承受360千克的拉力而不斷。這種強度比高強度鋼還高出2倍。 為什么拉成玻璃纖維后會有如此高的強度呢？大塊玻璃強度不高，是因為其內部存在許多微裂縫、氣孔和夾雜物等。如果把大塊玻璃比作一塊布滿小洞的破布，把玻璃制成玻璃纖維就相當于把這塊破布撕成許多細小的布條。我們知道，把破布隨意撕成布條時總是在有洞的地方撕開，這樣，撕下來的布條上小洞就減少了，就變得比破布還結實。玻璃纖維比一般玻璃強度高，甚至比鋼還高5、，道理就在于此。玻璃鋼的力學性能可在很大范圍內進行設計，由于選用的材料不同，增強材料的鋪設方向和方向差異，可以獲得性能判別很大的復合材料，如單向玻纖增強環氧復合材料的拉伸強度可達1000MPa以上，比鋼（建筑鋼）的拉伸強度還高，選用碳纖維作增強材料，制得的玻璃鋼彈性模量可以達到建筑鋼材水平，而其密度卻比鋼材小45倍。更為突出的是玻璃鋼在制造過程中，可以根據構件受力狀況局部加強，這樣既可提高結構的承載能力，又能節約材料的減輕自重。玻璃鋼的表面光潔，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雕塑等。 透明玻璃鋼的透光率達85%以上（與玻璃相似），6、其最大特點是不易破碎，能承受荷載。用于建筑工程時可以將結構、圍護及采光三者綜合設計，能夠達到簡化采光設計，降低工程造價之目的。建筑物的作用是能夠防止由熱傳導、熱對流引起的溫度變化，給人們以良好的工作和休息環境。一般建筑材料的隔熱性能較差，例如普通混凝土的導熱系數為1.52.1W(mK)，紅磚的導熱系數為0.81 W(mK)，樹脂基復合材料的夾層結構的導熱系數為0.050.08 W(mK)，比普通紅磚小10倍，比混凝土小20多倍。隔音效果好壞是評價建筑物質量的標準之一。但傳統材料中，隔音效果好的建筑材料往往密度較大，隔熱性差，運輸和安裝困難。玻璃鋼的隔音性能雖然不很理想，但它有消逝振動音波及傳播7、音波的作用，經過專門設計的夾層結構，可達到既隔音又隔熱的雙層效果。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。通過設計，可使其在很寬的頻段內都具有良好的透微波性能，對電通訊系統的建筑物有特殊用途，如可用于制造雷達天線罩和各種機房。玻璃鋼有很好的抗微生物作用和耐酸、堿、有機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。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。用作承載結構的復合材料建筑制品有：柱、桁架、梁、基礎、承重折板、屋面板、樓板等，這些玻璃鋼構件，主要用于化學腐蝕廠房的承重結構、高層建筑及全玻璃鋼-復合材料8、樓房大板結構。 玻璃鋼圍護結構制品有各種波紋板、夾層結構板，各種不同材料玻璃鋼復合板，整體式和裝配式折板結構和殼體結構。用作殼體結構的板材，它既是圍護結構，又是承重結構。這些構件可用作工業及民用建筑的外墻板、隔墻板、防腐樓板、屋頂結構、遮陽板、天花板、薄殼結構和折板結構的組裝構件。透光建筑制品有透明波形板、半透明夾層結構板、整體式和組裝式采光罩等，主要用于工業廠房、民用建筑、農業溫室及大型公用建筑的天窗、屋頂及圍擴墻面采光等。 屬于此類材料制品有門窗斷面玻璃鋼拉擠型材、平板、浮雕板、復合板等，一般窗框型材用樹脂玻璃鋼。復合材料門窗防水、隔熱、耐化學腐蝕。用于工業及民用建筑，裝飾板用作墻裙、吊頂9、大型浮雕等。市政建設中給水、排水及污水處理工程中已大量使用復合材料制品，如各種規格的給水玻璃鋼管、高位水箱、化糞池、防腐排污管等。屬于此類產品的有浴盆、洗面盆、坐便盆，各種整體式、組裝式衛生間等，廣泛用于各類建筑的衛生工程和各種衛生間。屬此類復合材料制品有冷卻塔、管道、板材、柵板、風機、葉片及整體成型的采暖通風制品。工程上應用的中央空調系統中的通風廚、送風管、排氣管、防腐風機罩等。如旋轉餐廳屋蓋、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。 大跨度飛機庫、各種尺寸的冷庫、活動房屋、崗亭、仿古建筑、移動劇院、透微波塔樓、屏蔽房、防腐車間、水工建筑、防浪堤、太陽10、能房、充氣建筑等。 玻璃鋼在建筑中的其它用途還很多，如各種家具、馬路上的陰井蓋、公園和運動場座椅、海濱浴場活動更衣室、公園仿古涼亭等。玻璃鋼襯里從基層角度來分，可分為鋼基層襯玻璃鋼和混凝土襯玻璃鋼，這兩種玻璃鋼對基層的要求、膠結料配方、施工方法、施工間隔、玻璃鋼結構、及養護都有所不同。這里主要講述高性能玻璃鋼的機理，根據復合樹脂原理、新型固化劑、新型防銹顏料、無溶劑配方工藝、硅烷偶聯劑等技術，使該產品與普通玻璃鋼性能上有較大提高。 水泥砂漿或混凝土基層，必須堅固、密實、平整，坡度和強度符合設計要求，不應有起砂、起殼、裂縫、蜂窩、麻面等現象；平整度用2m直尺檢查時，允許空隙不大于5mm；含水率在11、20mm厚度不大于6%，本方案采用濕固化配方可不受此限制；施工前，應將表面的浮灰、水泥渣及疏松部位清理干凈；已被油脂和化學品污染的表面，須進行預處理。 玻璃鋼防腐層：參照HGJ229和GB50212，防腐層設計為：二底油、三布六油、二面油、一砂（地面增加一砂防滑）工藝。底料應用環氧樹脂稀油二道，使膠料濕潤鋼基層，或滲入水泥砂漿可達5mm，驅走水泥砂漿內的空氣，提高了強度，與基層的接合得到保證。在襯布前，先刷噴一道環氧呋喃胺樹脂膠料，鋪平玻璃布、無氣泡和空鼓后，再刷噴一道環氧呋喃胺樹脂膠料，依此完成三布鋪襯。面料為富樹脂層，是耐蝕性關鍵部位，須飽滿、無針孔、光澤亮麗。玻璃鋼門窗，以優異的保溫、隔12、音性能引起建筑領域的注重。玻璃鋼門窗是以玻璃纖維及其制品為增強材料，以不飽和聚酯樹脂為基體材料，通過拉擠工藝生產出空腹異型材，然后通過切割等工藝制成門窗框，再配上毛條、橡膠條及五金件制成成品門窗。上世紀90年代，隨著玻璃鋼門窗異型材拉擠和表面涂裝工藝的突破，加拿大茵萊玻璃纖維公司等企業在此基礎上率先成功研發出適用于北美地區的玻璃鋼保溫節能門窗。由于玻璃鋼材料的特有優勢，使門窗具有保溫節能、密封隔音、結構精巧、美觀高雅、堅固耐用、性能可靠、使用方便等突出優點，產品具有很大的市場吸引力，目前已迅速擴展到北美、西歐、日本、阿拉伯等國家和地區。 目前我國的玻璃鋼門窗已經實現了工業規模化生產。玻璃鋼拉擠13、門窗型材生產企業已有20多家，約有120條拉擠生產線，年產量約20萬平方米。 我國玻璃鋼門窗業雖然還處在起步階段，但產業優勢已經凸顯出來，而且玻璃鋼門窗性能上的優勢，與建筑節能的要求相符合，這決定其必有可觀的前景。 玻璃鋼門窗成為建筑節能的新寵，在于它優良的性能。 作為繼木、鋼、鋁、塑后又一新型門窗，玻璃鋼門窗綜合了其他類門窗的防腐、保溫、節能性能，更具有自身的獨特性能，在陽光直接照射下無膨脹，在嚴寒的氣候下無收縮，輕質高強無需金屬加固，耐老化使用壽命長，其綜合性能優于其他類門窗。 業內人士指出，玻璃鋼門窗具有六大特性： 輕質高強、密封性能佳、節能保溫、尺寸穩定性好、耐候性好及色彩豐富。 輕質14、高強。玻璃鋼門窗不需鋼框為骨架，因其本身的高強度性能，完全靠自身就能支撐，抗壓、抗折、不變形、不彎曲。既節省了鋼材，又達到了使用目的。彌補了塑鋼門窗強度低易變形的缺點。 保溫隔熱。數據顯示，玻璃鋼型材的導熱系數是鋼材的1/150，是鋁材的1/650。玻璃鋼門窗型材為空腹結構，具有空氣隔熱層，保溫效果佳。優質玻璃鋼門窗保溫性能優于國家標準GB8484-87保溫性能一級指標。采用玻璃鋼雙層玻璃保溫窗，與其他窗戶相比，冬季可提高室溫3.526deg;C左右。據測算，一套100平方米的房子每年可以節省能源費1600元。 尺寸穩定、隔音性好。玻璃鋼型材熱變形溫度為200，在冷熱溫差變化較大環境下，不易與15、建筑物及玻璃之間產生縫隙，可大大提高玻璃鋼門窗的密封性能。此外，玻璃鋼的樹脂與玻璃纖維復合結構的振動阻尼很高，對聲音的阻隔可達26-30分貝。玻璃鋼管道。近年來，我國新建城市供水工程所用管材多數為金屬管、預應力鋼筋混凝土管。由于金屬管需做防腐處理，長距離的管道防腐不但增加成本，而且質量難以保證；預應力鋼筋混凝土管在運行中易出現爆管、滲漏等質量問題，節能效果較差。而玻璃鋼管道由內襯層、結構層和外保護層構成，管道內襯層含有豐富的樹脂，耐腐蝕且內壁光滑，輸送介質摩阻系數小，結構層用玻璃纖維增強，為承受全部荷載的受力層，使用安全可靠。玻璃鋼管道與金屬管道等其他管道相比，輸送介質時運行阻力小、能耗低。當16、輸水量相同時，所需的玻璃鋼管道的管徑可至少小一個等級。如用相同管徑的管道輸送相同的水量，玻璃鋼管的用電量可比鋼管、鑄鐵管、水泥管低30%-40%，或在相同輸送能耗下輸送能力提高20%以上。玻璃鋼管道的質量只有相同管徑、相同長度鋼管1/61/3，鑄鐵管的1/91/7，混凝土管的1/151/10，因此可大大降低施工費用。玻璃鋼管道的生產能耗低，分別為功能相同鋼管和鑄鐵管的66.7%和22.3%。采用玻璃鋼管可使整體工程造價降低20%-30%。河南理工大學等研發的高強雙抗煤礦玻璃鋼管道已在河南平頂山、山東兗州及河北邯鄲等較大的煤礦企業推廣使用，噸煤成本明顯降低。高壓玻璃鋼管在大慶、勝利等油田得以廣泛17、使用。以武漢理工大學為代表研制的纖維纏繞夾砂玻璃鋼管道生產技術裝備已達到目前國外同類技術裝備水平。 近幾年我國城市供水量逐年增加，各項費用也在逐年提高。若修建一個供水量30萬t/d的水廠，一般需要2條直徑1.6m以上的管道，而修建一個50萬t/d的水廠，需要2條直徑2m以上的管道，如果用玻璃鋼管敷設，可為國家節約大量的能源。玻璃鋼管在城市舊排水管道改造工程中有著獨特的優越性，根據國外的經驗，在要改造的舊排水管斷面中可引入小于原管直徑的玻璃鋼管，這樣既不影響排水，又不用拆除管道。目前我國城市有很多排水管道因年久失修需要改造和更換，玻璃鋼管道在城市給排水管道改造中將會得到廣泛的應用。 玻璃鋼窗框和18、門板。從能源流失來看，房屋建筑的能源損失中30%是通過門窗流失的，尤其是公共建筑的窗墻比高達70%，更加大了能源的損失。因此，門窗節能在整個節能建筑中起到至關重要的作用。玻璃鋼窗框通過拉擠生產出空腹型材，經過切割、組裝、噴涂等工序而制成。玻璃鋼窗框既有鋼、鋁門窗的堅固性，又有一半塑鋼窗的耐腐蝕、保溫、節能性能，更具有自身獨特的隔音、抗老化、尺寸穩定等性能，被譽為21世紀建筑窗框的綠色產品。玻璃鋼窗框輕質高強，其拉伸強度為350MPa以上，彎曲強度為260MPa以上，為鋁合金的2倍、塑鋼的45倍，從而彌補了塑鋼窗框強度低、易變形的缺點。玻璃鋼窗框的熱絕緣系數為9.96 K/w，遠大于塑鋼窗框和隔19、熱斷 橋鋁合金窗框的熱絕緣系數(分別為5.93、0.16 K/w)。優質玻璃鋼窗框的保溫性能優于國家標準(GB8484一1987)中規定的保溫性能一級指標。玻璃鋼窗框尺寸穩定、隔音性好。玻璃鋼型材熱變形溫度為200，線脹系數與建筑物和玻璃相當，在冷熱溫差變化較大環境下，不易與建筑物及玻璃之間產生縫隙，可大大提高玻璃鋼窗框的密封性能。據有關部門檢測，優質玻璃鋼窗框型材符合GB一185842001建筑材料放射性核素限量規定的各項有害物質限量指標。 我國建筑窗框行業形成了以塑鋼窗為主的產品結構體系，也是建筑窗框產量最多的國家。目前全國城鎮建筑市場的窗框需求量已經達到2億，由于玻璃鋼窗框特有的保溫、節20、能等優點，目前已得到社會各界的認可和國家有關部門的重視和支持，在國內玻璃鋼窗框享有品牌聲譽和出口海外可數北京建工茵萊玻璃鋼制品有限公司。該公司于2007年前引進了加拿大Inline公司的玻璃鋼窗框技術后，一絲不茍、精益求精，達到年產10萬平方米的能力，累計出口型材10多萬平方米。其高性能玻璃鋼窗框落戶南極中山站。據茵萊公司提供數據，與金屬窗戶相比，一套100平方的住宿每年可節省能源費用1600元。 玻璃鋼門板在輕質、保溫方面優于木門板和金屬門板。但從門板的經濟性方面來看，作為內門用比木門板價高；作為外門板與金屬門相比而不耐沖擊，因此在住宅區很難得到推廣應用。目前玻璃鋼門板制造企業國內不到六家，21、以SMC模成型工藝為主，出口的形式主要為門片，出口主要廠家有山東淄博超力公司和無錫陸通公司。玻璃鋼門板和窗框在國內發展的步伐不快，并不是沒有市場。許多企業缺乏扎扎實實的市場調研和深入細致的推廣應用工作，導致這一產品長期徘徊不前。八年前，河北近十多家玻璃鋼企業投資了數十條拉擠生產線開發窗框，如今蕩然無存。其主要教訓是市場信息模糊炒概念，急于求成而無論證，影響了玻璃鋼窗框的推廣應用。 玻璃鋼屋面節能。屋面的節能不只是屋面表面的黑與白(反射性)，也不限于選用某個屋面系統的問題，而應當考慮整個屋面系統，其中保溫是一個重要的方面。在氣候寒冷地區，往往屋面保溫產生的節能效果比屋面反射率的作用更加明顯。屋面22、反射只有在夏天有太陽的時候才能發揮作用，而保溫則是一年365天始終起作用的。 屋面保溫的效果關鍵取決于保溫材料，其保溫性能由R值決定；有些材料的R值會隨時間而降低，因而還需要知道其長期熱阻性能指標LTTR；另外，還要考慮尺寸的穩定性和強度等。過去，聚異氰脲酸酯保溫材料在生產中使用的發泡劑CFC和HCFC會對大氣臭氧層造成危害，根據蒙特利爾公約，美國規定，到2002年底禁止生產和進口HCFC發泡劑。如今，全美國保溫材料制造商已經完成從HCFC向新一代發泡劑戊烷的轉變。膨脹聚苯乙烯(EPS)和擠出聚苯乙烯(XPS)保溫材料在制造過程中不會向大氣散發CFC和HCFC，對環保有利，而且可以重復使用；X23、PS的吸水速度極低，甚至在使用了幾十年以后還可以重新使用，從而費用減少，產生的廢物也最少。關于玻璃棉保溫材料對健康的影響，總的結論是，這種材料在制造和使用方面是安全的。把玻璃鋼材料用于屋面節能僅僅開始。據河北省棗強縣科技局提供信息，該局已與河北商祺公司在玻璃鋼屋面節能方面開展科技合作和推廣應用。其節能保溫隔熱技術包括抗老化SMC屋瓦和PU保溫隔熱層及其安裝技術。商祺公司經過一年多開發，已批量投放市場。對一些舊房屋面的改造，新型屋面建筑和古建筑修繕上起到了非常好的效果。 玻璃鋼復合材料在建筑節能的應用市場十分寬廣，采暖通風工程中，玻璃鋼已用于制造冷卻塔、通風廚、送風管、排氣管、柵板、防腐風機罩等；另外，玻璃鋼在冷庫、活動房屋、崗亭、仿古建筑、移動劇院、透微波塔樓、屏蔽房、水箱、井蓋、電纜橋架等領域也得到廣泛應用。隨著我國城鎮化進程的加快，建筑業投資越來越多，我國“十一五”規劃中明確指出，從2005年起，新建采暖居住建筑應在此前國家節能要求的基礎上再提高30%，建設部在節能專項規劃中指出，“十一五”期間25%既有建筑要進行改造。建筑節能改造和供熱系統的改造巨大工作量，帶來玻璃鋼的市場前景廣闊，綠色環保、阻燃、節能型的新型建筑材料必將大有作為