SMC彩色屋面玻璃鋼瓦的研制
1 前言
瓦在建筑史上是一種廣泛應用的屋面覆蓋材料。在19世紀以前，上的建筑形式均以坡屋面為主。20世紀中期，建筑材料形成了規模化的生產方式以及建筑材料的大型化，出現了平頂盒子式的房屋，平屋面一時風行全。平屋面雖然具有一定的優點，但也存在一系列的弊?。浩轿菝娣e容易積水、積雪，對屋面防水提出很高的要求，平屋面的保溫、隔熱效果不如坡屋面；城市中大量的平頂建筑，使得城市面貌顯得千篇一律，沉悶單調。60年代以后，許多由于生活方式的變化，對建筑節能的要求，對建筑形式的多樣化、色彩觀感的高雅化的要求。因此，建筑上越來越多的坡頂結構的屋面逐步代替了平屋面，成為國際市場的新潮流。
坡屋面以其優良的防水、保溫性能和美化建筑、美化環境的作用而日益被廣泛的采用。我國自古代，就一直是“秦磚漢瓦”，粘土瓦占統治地位。但粘土瓦毀田爭地、耗竭土地資源已是不爭的事實。在本世紀初國務院制定的發展綱要中就明確指出：建材工業以調整結構、節能、節地、節水、減少污染為重點。因此，采用新型的屋面材料代替傳統的粘土瓦，不僅是材料的更新換代，也是緩解能源緊張、保護耕地、保護環境的一種趨勢。
2 玻璃鋼屋面瓦與其他屋面瓦的性能比較
由于屋面瓦使用在露天條件，對其外觀、表面質量及性能均有較高的要求，使用何種材料來代替粘土，國內各建材企業進行過不同的嘗試，目前，在建筑行業使用較多的是彩鋼瓦、石棉瓦和玻璃鋼瓦等幾種。表1是幾種屋面瓦的各項性能對比表。
通過表1的比較可以看出，玻璃鋼瓦相對于其他材料屋面瓦來說，具有明顯的優越性。該產品可根據不同的性能要求選用不同的材料配方和工藝制作而成。產品具有以下特點。
(a)重量輕：玻璃鋼瓦的厚度一般為2.5～3．Omm，建造同樣面積的房屋，采用玻璃鋼瓦的屋頂重量是石棉瓦的1/3、彩鋼瓦的1/2、粘土瓦的1/10；
(b)節能、隔音：玻璃鋼瓦的導熱系數是0．325w/mk，大約是12mm厚粘土瓦的1/3、石棉瓦的l/5、0.5mm厚的彩鋼瓦1/2000。在不考慮加保溫層的情況下，玻璃鋼瓦的保溫性能仍能達到佳。通過音位測定實驗表明，在遭受暴雨、冰雹、大風等外界影響時，玻璃鋼瓦都能很好的吸收噪音；
(C)耐化學性好：玻璃鋼瓦在經過表面處理后，具有非常好的耐腐蝕性能，不會被雨雪侵蝕導致性能下降，可以長期抵御酸、堿、鹽等各種化學物質腐蝕。浸泡鹽、堿及60％以下各種酸實驗24小時無化學作用，因此更適用于鹽霧腐蝕性強的沿海地區及空氣污染嚴重地區；另外，玻璃鋼瓦致密不吸水，不存在微孔滲水的問題，因此擁有卓越的自防水性能，可以省去防水層，從而降低建筑物造價；
(d)強度高：玻璃鋼瓦自身具有非常好的抗荷載性能，在支撐間隔600mm情況下，加重150千克時，瓦沒有裂紋，沒有被破壞；1公斤重的鋼球自1.5米高度自由落在瓦面上也沒有產生裂紋；低溫下落球沖擊10次無破壞；經過l0個冷凍循環，無空鼓、氣泡、剝離、裂紋現象產生；
(e)絕緣性、耐火性好：經化學建筑材料測試中心檢測，玻璃鋼瓦的主體材料屬難燃產品，防火性能達到B1級；且其另一個技術特性是不導電，遇到意外放電也會完好無損；
(f)自清潔：玻璃鋼瓦的表面致密光滑，本身不易吸附灰塵，一經雨水沖刷便潔凈如新，不會出現積垢后被雨水沖刷得斑斑駁駁的現象；
(g)安裝方便：經試驗，安裝面積100m2的屋面，粘土瓦需要約一個月，玻璃鋼瓦需要7―10天。
片狀模塑料注射成型工藝(SMC)作為自動化程度較高的玻璃鋼成型工藝，其制造的制品重量輕、強度高、尺寸精確而不易變形，適用于生產表面質量要求高、產量大、厚度均勻的制品，可實現規?；a。新型SMC屋面瓦系列產品是根據國內房屋斜坡頂的要求設計制造，有40余種規格、型號。具有的優點：可根據屋頂結構拼裝而成，施工方便；產品表面可噴涂亞光金屬漆；根據用戶要求確定顏色效果，并具有良好耐老化性能；產品為波浪式設計，立體感強，產品無變形，連接牢靠，配合精密，防水性能好；產品輕便，可以大大降低房屋承重；產品強度高，拆卸方便，可重復使用。
3 研制過程
3.1 產品設計
為了能夠在滿足性能要求的情況下大限度的減輕產品重量，降低對房屋的負荷，對該產品進行了三維數模設計及電腦模擬分析，圖1、圖2和圖3分別是6mm石棉瓦、1mm彩鋼瓦和3mm玻璃鋼瓦的力學性能分析圖。從圖1~圖3對比可以看出，在同等載荷、相同約束的條件下，玻璃鋼瓦的大應變是石棉瓦的1/3、彩鋼瓦的1/8。所以，使用SMC屋面瓦能夠承受更高的載荷，使房屋更安全、結實、耐用。
3.2 材料與工藝研發
阻燃性是建材制品重要的性能指示之一。普通玻璃鋼材料的阻燃性都比較低，因此在SMC材料研發過程中，通過在SMC配方中引入高填充的阻燃型復合填料體系、添加特殊的分散與降粘等工藝助劑，實現阻燃性能指標符合國際、國內建筑業的標準要求。
為實現生產高效率、規模化的目標，引入快速固化的引發體系，成功開發出快速固化SMC材料，產品成型周期從240g降低至180g。
根據SMC屋面瓦規?；a的需要，在模壓成型過程中采用快速成型專用液壓機和模具，并輔以自動栽料機、自動投料/取件機械手等設備；產品表面涂裝采用全封閉噴漆與高溫烘烤線和專用的面漆系統并輔以自動噴涂機械手；從模壓成型到二次加工、表面處理和涂裝、高溫烘烤、組裝、包裝全線實現流水作業。
4 發展趨勢及前景預測
隨著科學技術和經濟文化的發展，生活水平不斷提高以及審美觀念的變化，對屋面結構應具有的功能有限更深一步認識，對環境美化和建筑裝飾提出了越來越高的要求。近年來國內大中城市的住宅建設、房地產開發、別墅區及度假村的迅猛發展，帶來了建筑形式的千姿百態，坡頂房屋以其多樣的建筑風格，斑斕的裝飾色彩而得到人們的青睞。
隨著我國屋面建筑形式“平改坡”趨勢的不斷增大，對屋面瓦的需求將會有大幅度的增長。SMC彩色屋面瓦以其重量輕、防水性能好、成本低、使用壽命長、節能等優勢，將會在贏得巨大的市場。玻璃鋼瓦的市場決定于建筑市場，據了解，“十五”期間，我國建筑業僅用于住宅的投資增長率每年保持在20%以上，每年新建住宅面積達10億平方米，新建住宅的80%以上為多層住宅，如果民用住宅建筑按磚混結構的六層樓房計算，每年屋面材料的需用量為1.33億平方米。隨著坡屋建筑的不斷增加，SMC彩色屋面瓦的市場前景非?？捎^。
瓦在建筑史上是一種廣泛應用的屋面覆蓋材料。在19世紀以前，上的建筑形式均以坡屋面為主。20世紀中期，建筑材料形成了規模化的生產方式以及建筑材料的大型化，出現了平頂盒子式的房屋，平屋面一時風行全。平屋面雖然具有一定的優點，但也存在一系列的弊?。浩轿菝娣e容易積水、積雪，對屋面防水提出很高的要求，平屋面的保溫、隔熱效果不如坡屋面；城市中大量的平頂建筑，使得城市面貌顯得千篇一律，沉悶單調。60年代以后，許多由于生活方式的變化，對建筑節能的要求，對建筑形式的多樣化、色彩觀感的高雅化的要求。因此，建筑上越來越多的坡頂結構的屋面逐步代替了平屋面，成為國際市場的新潮流。
坡屋面以其優良的防水、保溫性能和美化建筑、美化環境的作用而日益被廣泛的采用。我國自古代，就一直是“秦磚漢瓦”，粘土瓦占統治地位。但粘土瓦毀田爭地、耗竭土地資源已是不爭的事實。在本世紀初國務院制定的發展綱要中就明確指出：建材工業以調整結構、節能、節地、節水、減少污染為重點。因此，采用新型的屋面材料代替傳統的粘土瓦，不僅是材料的更新換代，也是緩解能源緊張、保護耕地、保護環境的一種趨勢。
2 玻璃鋼屋面瓦與其他屋面瓦的性能比較
由于屋面瓦使用在露天條件，對其外觀、表面質量及性能均有較高的要求，使用何種材料來代替粘土，國內各建材企業進行過不同的嘗試，目前，在建筑行業使用較多的是彩鋼瓦、石棉瓦和玻璃鋼瓦等幾種。表1是幾種屋面瓦的各項性能對比表。
通過表1的比較可以看出，玻璃鋼瓦相對于其他材料屋面瓦來說，具有明顯的優越性。該產品可根據不同的性能要求選用不同的材料配方和工藝制作而成。產品具有以下特點。
(a)重量輕：玻璃鋼瓦的厚度一般為2.5～3．Omm，建造同樣面積的房屋，采用玻璃鋼瓦的屋頂重量是石棉瓦的1/3、彩鋼瓦的1/2、粘土瓦的1/10；
(b)節能、隔音：玻璃鋼瓦的導熱系數是0．325w/mk，大約是12mm厚粘土瓦的1/3、石棉瓦的l/5、0.5mm厚的彩鋼瓦1/2000。在不考慮加保溫層的情況下，玻璃鋼瓦的保溫性能仍能達到佳。通過音位測定實驗表明，在遭受暴雨、冰雹、大風等外界影響時，玻璃鋼瓦都能很好的吸收噪音；
(C)耐化學性好：玻璃鋼瓦在經過表面處理后，具有非常好的耐腐蝕性能，不會被雨雪侵蝕導致性能下降，可以長期抵御酸、堿、鹽等各種化學物質腐蝕。浸泡鹽、堿及60％以下各種酸實驗24小時無化學作用，因此更適用于鹽霧腐蝕性強的沿海地區及空氣污染嚴重地區；另外，玻璃鋼瓦致密不吸水，不存在微孔滲水的問題，因此擁有卓越的自防水性能，可以省去防水層，從而降低建筑物造價；
(d)強度高：玻璃鋼瓦自身具有非常好的抗荷載性能，在支撐間隔600mm情況下，加重150千克時，瓦沒有裂紋，沒有被破壞；1公斤重的鋼球自1.5米高度自由落在瓦面上也沒有產生裂紋；低溫下落球沖擊10次無破壞；經過l0個冷凍循環，無空鼓、氣泡、剝離、裂紋現象產生；
(e)絕緣性、耐火性好：經化學建筑材料測試中心檢測，玻璃鋼瓦的主體材料屬難燃產品，防火性能達到B1級；且其另一個技術特性是不導電，遇到意外放電也會完好無損；
(f)自清潔：玻璃鋼瓦的表面致密光滑，本身不易吸附灰塵，一經雨水沖刷便潔凈如新，不會出現積垢后被雨水沖刷得斑斑駁駁的現象；
(g)安裝方便：經試驗，安裝面積100m2的屋面，粘土瓦需要約一個月，玻璃鋼瓦需要7―10天。
片狀模塑料注射成型工藝(SMC)作為自動化程度較高的玻璃鋼成型工藝，其制造的制品重量輕、強度高、尺寸精確而不易變形，適用于生產表面質量要求高、產量大、厚度均勻的制品，可實現規?；a。新型SMC屋面瓦系列產品是根據國內房屋斜坡頂的要求設計制造，有40余種規格、型號。具有的優點：可根據屋頂結構拼裝而成，施工方便；產品表面可噴涂亞光金屬漆；根據用戶要求確定顏色效果，并具有良好耐老化性能；產品為波浪式設計，立體感強，產品無變形，連接牢靠，配合精密，防水性能好；產品輕便，可以大大降低房屋承重；產品強度高，拆卸方便，可重復使用。
3 研制過程
3.1 產品設計
為了能夠在滿足性能要求的情況下大限度的減輕產品重量，降低對房屋的負荷，對該產品進行了三維數模設計及電腦模擬分析，圖1、圖2和圖3分別是6mm石棉瓦、1mm彩鋼瓦和3mm玻璃鋼瓦的力學性能分析圖。從圖1~圖3對比可以看出，在同等載荷、相同約束的條件下，玻璃鋼瓦的大應變是石棉瓦的1/3、彩鋼瓦的1/8。所以，使用SMC屋面瓦能夠承受更高的載荷，使房屋更安全、結實、耐用。
3.2 材料與工藝研發
阻燃性是建材制品重要的性能指示之一。普通玻璃鋼材料的阻燃性都比較低，因此在SMC材料研發過程中，通過在SMC配方中引入高填充的阻燃型復合填料體系、添加特殊的分散與降粘等工藝助劑，實現阻燃性能指標符合國際、國內建筑業的標準要求。
為實現生產高效率、規模化的目標，引入快速固化的引發體系，成功開發出快速固化SMC材料，產品成型周期從240g降低至180g。
根據SMC屋面瓦規?；a的需要，在模壓成型過程中采用快速成型專用液壓機和模具，并輔以自動栽料機、自動投料/取件機械手等設備；產品表面涂裝采用全封閉噴漆與高溫烘烤線和專用的面漆系統并輔以自動噴涂機械手；從模壓成型到二次加工、表面處理和涂裝、高溫烘烤、組裝、包裝全線實現流水作業。
4 發展趨勢及前景預測
隨著科學技術和經濟文化的發展，生活水平不斷提高以及審美觀念的變化，對屋面結構應具有的功能有限更深一步認識，對環境美化和建筑裝飾提出了越來越高的要求。近年來國內大中城市的住宅建設、房地產開發、別墅區及度假村的迅猛發展，帶來了建筑形式的千姿百態，坡頂房屋以其多樣的建筑風格，斑斕的裝飾色彩而得到人們的青睞。
隨著我國屋面建筑形式“平改坡”趨勢的不斷增大，對屋面瓦的需求將會有大幅度的增長。SMC彩色屋面瓦以其重量輕、防水性能好、成本低、使用壽命長、節能等優勢，將會在贏得巨大的市場。玻璃鋼瓦的市場決定于建筑市場，據了解，“十五”期間，我國建筑業僅用于住宅的投資增長率每年保持在20%以上，每年新建住宅面積達10億平方米，新建住宅的80%以上為多層住宅，如果民用住宅建筑按磚混結構的六層樓房計算，每年屋面材料的需用量為1.33億平方米。隨著坡屋建筑的不斷增加，SMC彩色屋面瓦的市場前景非?？捎^。
