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一、建筑工业用复合材料的发展概况
建筑材料的发展经历了一个很长的历史时期。是随着人类社会生产力和科技水平的提高逐步发展起来的。
从原始社会到8000年前的裴李岗文化至6000年前的仰韶文化,从简单穴居到竹木围构,发展到木骨抹泥,苇草盖岸顶,人类建筑已经初具雏形。
随着人类文明的进步,生产工具得到极大改善,又由于长期的自然生活以及石材本身给人的坚实安全感,人类开始利用大块石材建造房屋或构筑物。石材具有坚硬耐用等性质,在相当的一段时间里成就可观。如被称为世界七奇观之一的埃及吉萨金字塔,历经了5000余年沧桑仍然挺立,其结构就是石材结构,由250万重达2. 5吨的石料砌成。公元前 400—500年占希腊雅典卫城主要建筑材料也是石料。中国万里长城有些残段构筑材料是石块。这段时间内的石材应用,给人类留下了宝贵而丰富的文化遗产。
伴随漫漫发展过程,建筑材料日益丰富。在这个过程中除了石材外还有一种建筑材料贯穿历史,堪称经典—木材。例如一千多年前建成的杭州六合塔,最大木结构建筑群北京皎宫等。经历了漫长的石材砖瓦的砌体建筑史以及木结构建筑史,到18世纪工业革命之后,建材的发展成果更是令人瞩日,材料的多样性更令人眼花缭乱。
其中里程碑式的发展是水泥的出现。它与传统胶凝材料石灰胶相比,具有高强度以及硬行等特点,如果与砂石等骨料水拌形成棍凝土,可使墙体更加坚固。此后混凝土得已广泛应用,使土木工程活动范围和规模都得到了进一步发展。
工业革命以后,钢材的建筑用途被世界重视,建筑材料家庭里于是加入了重要角色——钢材。从此钢筋混凝土地建筑主导地位被确立。此时,高层建筑如雨后春笋纷纷拔地而起。
1940年以后,钢材、钢筋棍凝土、预应力混凝土、钢骨钢筋棍凝土令建筑物的规模产生飞跃性发展。与此同时,玻璃等采光材料也得以广泛应用,出现了玻璃墙体。
合成工艺的发展又促使了根据功能需要而生产合成建筑材料,如木纤维水泥板、集成木材、化学塑胶材料等。传统建筑材料也大为改善,空(实)心砌替、配筋砌体、木材、石材应用多样化。一时间性能更加多样化的建筑材料纷纷出现。形成了百花齐放的局而。
20世纪以后,人们要求建筑物功能多样化,对建筑物安全性要求也增高,高分子有机材料、新型金属材料、智能化材料和各种复合材料迎来了建筑物的功能外观根本性的变革。例如纤维材料与混凝土混合弥补了混凝土材料的脆性缺陷。建筑材料的发展适应着社会发展以及社会要求,自此之后新型材料不断产生。

二、复合材料的建筑性能
3.装饰性好 复合材料表面光洁,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.透光性好 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,降低工程造价的目的。
5.隔热性好 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。复合材料夹层结构的导热系数为0.005-0.08W/(m·K),比普通红砖小10倍,比混凝土小20倍。
6.隔音性 单说隔音性能,复合材料并不是很理想,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,可以达到既隔音又隔热的双层效果。
7.绝缘性能好 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,对点通讯系统的建筑有特殊用途,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。
10.防火性 防火是建筑的一项重要指标,一般要求很高,有机复合材料不防火,可以达到阻燃,在建筑中使用时,应用在防火要求不高的地方。高性能无机复合材料恶耐热性达300℃以上,不燃烧,可用于防火要求的地方。
三、复合材料在建筑结构中应用时应该注意的几个问题
复合材料种类很多,各有优缺点,在建筑工程中使用时,必须针对其弱点,在设计中采用相应的技术措施,以发挥复合材料的最大效用。
1.刚度问题 普通玻璃钢的弹性模量比钢材低10倍,碳纤维复合材料的弹性模量虽然很高,但成本也高,因此在用普通玻璃钢设计建筑结构时,必需从稳定观念出发,采用稳定性较高的结构形式,如折板式,双曲拱形,球形等薄壳结构或夹层结构,借以克服材料本身刚性不足的缺点。
2.经济性问题 一般有机玻璃钢价格都很贵(比传统建筑材料贵很多),选用时必须针对不同用途进行设计,尽可能地采用高性能无机复合材料,也可以采用不同种类复合材料再复合,以期达到最佳技术经济效果。
3.防火问题 一般树脂基复合材料遇火易燃烧,现有的阻燃型、自熄型玻璃钢,仍不能达到建筑防火的要求。因此在设计复合材料建筑结构件时,宜尽量选用无机复合材料,亦或无机材料,或无机复合材料和有机玻璃钢再复合的方法,解决玻璃钢的防火不足问题。
4.耐久性问题 复合材料的耐久是一个新问题,对建筑物来讲,一般的提法是百年大计,很多建筑物留几百年,几千年,从实践经验角度考虑,我国保持最久的是60年代末建筑的毛泽东雕像,已有30多年自然老化经历,现仍完好;国外有埋地玻璃钢管,使用50年后仍保持完好,从理论推断,如果加强维护,复合材料能够满足建筑物耐久性的要求。

四、建筑工业的复合材料制品
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,整体式和组装是采光罩等,主要用于工业厂房,民用建筑,农业温室及大型公用建筑天窗,屋顶及围护墙面采光等。
4.门窗装饰材料 属于此类材料制品的有门窗断面复合材料拉挤型材。平板,浮雕板,复合板等。
5.给排水工程材料 市政建设中给水,排水及污水处理等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,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的有冷却塔,管道,板材,栅板,风机,叶片及整体成型的采暖通风制品。
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,移动剧院等。
10.其他 如各种家具,马路上的阴井盖,公园和运动座椅,海滨浴场活动更衣室等。

建筑工业现代化的发展方向是:改善施工条件,加快建设进度,降低成本,提高质量,节约能源,减少运输,保护耕地,保护环境,和提高技术经济效益等,为了达到此目的,必须从改善现有的建筑材料和发展新型建筑材料方向着手,才能实现可持续发展。
在建筑工业中发展和使用复合材料对减轻建筑物自重,提高建筑物的使用功能,改革建筑设计,加速施工进度,降低工程造价,提高经济效益等都十分有利,是实现建筑工业现代化的必要条件。
— —资料来源于《复合材料大全》