復合材料在建筑材料中的應用(上)
建筑是復合材料大的市場之一。雖然在一些地區(包括歐洲和北美洲)由于住房建設的衰退而使復合材料建筑應用的增長減慢,但在及亞洲其它地區此市場正經歷強勁的發展。據專事復合材料市場研究的美國Lucintel公司報告,建筑市場的復合材料用量正以雙位數的速率增長,而北美洲在2013年前的預計年增率為5%,歐洲的平均年增率在6%以上。
纖維增強塑料已廣泛應用于建筑業之中。與木材和鋼材相比,它們的優點是重量更輕、需要更少的支承結構、優良的耐蝕性和抗腐爛性等。更輕的重量更利于操作,減少安裝成本和運輸成本。更少的維修量意味著更低的生命周期成本。此外,復合材料還具有更大的設計靈活性,可塑造復雜的形狀。
快速建房技術
總部位于美國佛羅里達州的復合材料板材制造商茵威達(InnoVida)公司研發了能夠快速構建耐久、節能和經濟型住房的專門材料和技術。茵威達利用此技術制造纖維復合材料板材(簡稱FCP),用以建造節能型結構而不需混凝土、木材或鋼材,顯著節省建筑成本和時間。一戶標準住房可在1至3天內用預制構件制建成。FCP是承重、絕熱的夾芯板材,其結構性面板由浸漬耐火環氧樹脂的E玻璃纖維布制成,芯材是泡沫塑料。FCP可制造外墻、內墻、梁、柱、型材和屋面板。
FCP預制建筑構件由茵威達在其工廠內使用標準板材制備。板材切割后制成窗戶、門道、曲面構件、角形材等。在建筑工地把這些構件安裝起來,接縫使用InnoVida膠形成緊固的化學聯接,據稱其牢固度是螺絲、釘子等緊固件所不能企及的。
茵威達新的制造工廠在海地建設,定于2010年冬天完成。計劃在繼后5年內采用FCP板材建造32,000戶節能住房。某大學使用能耗模擬軟件進行的測試表明,用FCP板材建造的一戶111.5,m2住房比用混凝土墻及其它傳統材料建造的住房少用61%能源。
拉擠制品
拉擠成型的FRP框架結構墻筋可以成功地取代木材和其它材料。美國復合材料建筑結構公司(簡稱CBS)用拉擠法制造框架結構墻體和屋面結構用的工字鋼形墻筋。這種5cm×10cm的復合材料墻筋用玻璃纖維無捻粗紗和聚酯樹脂拉擠成型,用作建筑板材的骨架,用不銹鋼螺絲把水泥板固定在此骨架上就形成了建筑板材。
建筑商可以訂購只附有水泥板的建筑板材,也可訂購已將窗戶、門、電線管和絕熱材料安裝就位的整個墻體。CBS公司的一個五人小組可在一天之內完成一戶185.8,m2住房的安裝和圍護。該公司的兩個工廠擁有年產7200戶住房之復合材料骨架的產能,并正在洽談向美國更多工廠轉讓技術。
CBS聲稱其拉擠墻筋比鋼材更強,比木材更輕。CBS框架結構的重量只是木框架的幾分之一,而價格與其相當。與純擠塑制品不同,拉擠墻筋的整個長度上有連續絲束增強,絲束在樹脂槽中浸漬之后,被高達10,t的力量拉過模頭,從而形成高強度的構件,就像拉伸鋼纜用來提高預應力混凝土的強度一樣。
拉擠FRP結構型材知名廠商Strongwell公司發展快的建筑產品是名為Composolite®玻璃鋼建筑體系,這是一種有內加筋的薄壁空心拉擠板材。從性能上看,這是一種設計良好的板材,其內加筋提供了良好的性能,特別是抗壓強度和極好的剛性。該板材還含有安插連接件的縱槽。Composolite®體系適合于不設支承框架的承載結構用途。
Strongwell公司的另一族產品Extren®包含100多種不同的拉擠型材。它們用連續原絲氈和無捻粗紗與間苯二甲酸聚酯或乙烯基酯樹脂基體制成。所有型材都有聚酯無紡布作表面層,以防腐蝕和紫外線降解。
Extren®結構型材的強度比鋼高,用來制作多層建筑的上部結構、走道、樓面底板和平臺。它們比鋼輕80%,比鋁輕30%,整個結構常常在廠內預組裝后運到建筑工地安裝。
FRP墻板和屋面
很多制造商制造FRP建筑板材。在英國,Normaton層合服務公司制造復合材料板材已有30多年歷史。該公司供應用作工業和商業建筑內襯板、外墻板的板材以及經濟型住房用的、含絕熱材料的結構板材。在公司內設有測試部門從事產品測試和開發工作。
在加拿大,位于多倫多的創新復合材料國際公司制造Structure-LiteTM熱塑性結構板材,這是由玻璃纖維增強聚丙烯面板和蜂窩芯組成的夾芯板。它們用于經適房的墻體和屋面,按照抗颶風、抗地震以及防腐、防霉和防昆蟲的要求設計。
一塊面積為154.8cm2厚度為1.27cm的Structure-LiteTM板材可以支承258kg的負荷,這是同樣厚度膠合板的二倍,而其重量不到膠合板的一半。此板材可以按照用戶要求進行預裝飾和油漆后供貨。
位于美國紐約的復合材料板材解決方案公司提供多種夾芯板材和用于建筑內部和外部的產品。特種板材中,有一種為電腦房地板設計的產品,這是以玻璃纖維預浸料層壓板為面板,以Nomex®芳綸蜂窩為芯的板材。該板材的導電性和導熱性低,耐沖擊和耐磨損性能好,強度重量比甚優。
2010年在拉丁美洲大的建筑行業交易會FEICON BATIMAT上展出了一種在巴西用復合材料建造的創新型住房。這種37,










































