玻璃钢的特点及其在建筑领域的运用

　　玻璃纤维增强复合材料即玻璃钢，是由两种或两种以上不同性能的材料通过复合手段而制成的，以热固性或热塑性树脂为基础原料，以玻璃纤维或玻璃布为填充料的一种复合材料，其综合了两种材料的优点，轻质高强，其耐热性、耐腐蚀性及电绝缘性均很好，仅刚度较差。在复合材料组分中，玻璃纤维是强度的承载体，而树脂基体作为连续介质，在成型过程中把分散的纤维黏结成一个整体，从而形成一种新的材料。玻璃纤维不仅能提高基体材料的强度和弹性模量，还能减少收缩，提高热变形温度和冲击强度等，同时，密度及吸水率也得到增加。近年来，玻璃钢在建筑领域被大量使用。玻璃钢的性能随所用树脂的种类、纤维的性能和相对用量的不同而不同。玻璃钢所用的玻璃纤维品种很多，如无捻粗纱、短切纤维、玻璃带及增强毡片等。

　　1 玻璃纤维增强复合材料的性能。

　　几种常用的热固性树脂基玻璃纤维增强复合材料性能对比如表1所示。

　　2 玻璃钢的特点。

　　2.1 优良的力学性能。

　　玻璃钢的比强度高，其抗疲劳性能及减振性能优异。其拉伸强度可达到500 MPa以上，超过了普通钢材的水平；再者，玻璃钢密度仅为钢材的1/4,所以玻璃钢制品的比强度更高，甚至优于A3钢。玻璃钢的密度通常为1.7 g/cm3左右，其强度可以达到甚至超过普通碳素钢的强度，可用于建筑中的承载结构，达到金属制品的同等效果[2-3].

　　2.2 优良的耐化学药品性和老化性。

　　树脂的耐化学药品性能优良，而玻璃钢中含有大量的树脂，因此，玻璃钢具有优异的耐化学腐蚀性。另外，加入助剂可以有效改善玻璃钢的耐老化性能。根据不同的使用环境，可选用不同耐腐蚀性能的树脂来制备玻璃钢，赋予玻璃钢不同的耐腐蚀性能，从而达到不同的耐腐蚀要求。玻璃钢的这种在各种环境下的优异耐腐蚀性是其他建材产品，特别是金属建材产品所无法比拟的。

　　2.3 灵活的设计性。

　　玻璃钢的成型工艺灵活，其具有很强的可设计性。根据不同应用场合的需要，对玻璃钢的形状、外观颜色、结构、壁厚，各部件间的接头方式，卫生、介电、耐腐蚀等性能进行设计，以满足和适应不同的功能需求。可以通过改变玻璃钢中纤维的含量及纤维的分布方向，最大程度地满足不同方向上的力学要求；还可以根据需要制作兼具刚性、韧性的玻璃钢制品，以最大限度地满足工程使用性能的要求。另外，还可以通过添加阻燃剂和防静电剂功能化玻璃钢，使其具有阻燃和防静电等特性。

　　2.4 高的透过率。

　　透过率不同的玻璃钢组成材料可赋予玻璃钢制品具有不同的透光性能。如在成型过程中加入合适的填料，可使玻璃钢制品整体不透光；相反，若选用透过率高的树脂，则可制成透光性能优异的玻璃钢制品。这种高透光率玻璃钢制品应用到建筑材料中，不仅可满足具体的透光性能需求，还会产生其他一些附加效果。

　　2.5 其他。

　　此外，玻璃钢还具有优异的耐潮湿性和隔音效果，不生锈等优点，故其既适用于潮湿、暖热的南方，也适用于干燥、寒冷的北方。

　　3 玻璃钢在建筑领域的应用。

　　玻璃钢可用于制备外墙保温与墙体增强板，该产品具有高耐碱、耐腐蚀，高拉伸强度及防裂等优点，是外墙保温的必备材料。当玻璃钢用于屋面防水材料时，其具有高拉伸强度、防开裂、高耐碱性、防渗水、高耐候及寿命长等优点。玻璃纤维筋对氯离子及其他化学腐蚀具有很好的抵抗能力。因此，在某些易受化学腐蚀或是存在大量氯离子的环境中，如停车场、引桥板、挡土墙、电解箱、海堤、水下建筑等，玻璃纤维筋将是替代普通钢筋的一个很好的选择。玻璃钢还可用于建筑领域的其他方面[4].

　　3.1 建筑物承载结构工程。

　　玻璃钢灵活的可设计性和良好的力学性能有利于建筑物的承载结构及建筑物加固。可用于承载结构的玻璃钢建筑制品主要有：柱、梁、承重折板、屋面板、楼板等，这些制件主要用于化学腐蚀厂房的承重结构、高层建筑及全玻璃钢民用建筑。采用玻璃钢夹层结构板作为围护结构，可以最大限度地减轻建筑自重，减少承重结构的载荷，故常用作框架结构的高层建筑的墙体材料[5].目前，国家工业建筑诊断与改造工程技术研究中心、中国建筑科学研究院、清华大学、东南大学、同济大学、天津大学、华南理工大学等科研机构与院校对玻璃钢加固技术性能进行了研究，取得了一批科研成果。如外贴玻璃钢可提高钢筋混凝土梁、板、柱的承载能力。有公司将玻璃钢应用于建筑长廊、穹顶等，克服了传统材料施工困难、重量大、移动安装不方便、拼缝多、费工时、造价高等缺点，施工中完美地解决了玻璃钢和水泥墙体的连接强度问题，降低了制造成本以及各种风险。英国的Dartford复合材料公司用玻璃钢为俄罗斯的东正教堂制成了一个环状及圆形屋顶。该屋顶不是整体成型，而是分成18个截面，然后再拼装起来，顶部用9块零件连在一起。该屋顶美观且坚固。

　　3.2 门窗工程。

　　采用中碱玻璃纤维作为增强材料，选用不饱和树脂作为基体材料，添加其他矿物填料通过拉挤工艺生产出中空型材，经过切割、组装、喷涂等工序而制成玻璃钢门窗。玻璃钢门窗既有钢、铝窗的坚固性，又有塑钢窗的防水、耐腐蚀、保温、节能等性能，更具有自身独特的隔音、抗老化、尺寸稳定等性能，集各种优点于一身。牛艳华等[6]研究了拉挤玻纤增强复合材料在建筑门窗上的应用，从力学性能、环保性、尺寸稳定性、隔热性能及耐久性和美观性等方面，阐述了该复合材料应用于建筑门窗远远优于木质、铝质及普通聚氯乙烯（PVC）门窗。由于其高强度、耐久性、耐腐蚀性和阻燃性，几乎可以取代钢结构门窗在建筑中的地位。

　　3.3 模板工程。

　　现浇混凝土模板是混凝土结构施工中使用量很大的施工工具。与钢模板、木模板相比，玻璃钢模板具有质量轻、表面光滑、不生锈、不变形、碰撞后不留凹痕、经久耐用、模板周转率高等优点。林黎能[7]研究了长纤维增强热塑性复合材料组合模板在建筑施工中的应用。长纤维增强热塑性复合材料组合模板采用在线模压成型工艺，其结构内部玻璃纤维的长度超出传统注塑工艺的3倍以上，大大提高了模板的拉伸、弯曲、冲击等力学性能，具有良好的耐热性和结构稳定性。模板结构设计上采用双层边肋设计，减少模板收缩变形及减轻模板的单板重量。玻璃钢平板是一种建筑材料，该材料的使用可以代替传统的砖石结构等形成一个独立的建筑，由玻璃钢平板建成的建筑保温性和耐腐蚀性好，常常被用于冷库、集装箱等的建设中[8-12].

　　3.4 装饰材料。

　　伊拉克巴士拉体育馆外墙采用白色玻璃钢装饰板代替水泥等材料，具有结构稳定、不易开裂、脱落等特点。玻璃纤维增强复合材料可用于制备补墙板，该产品质轻高强，黏着性好，易于施工，可用于修补损坏的屋顶或墙面。修复面平整美观，无接缝和异样感。

　　4 结语。

　　虽然玻璃钢的应用越来越广泛，但我国的玻璃钢无论是从技术水平、产品质量及附加值，特别是对新技术、新产品的开发和应用与发达国家差距甚远，急需进一步研究提高。建筑工业在国民经济中占有很重要的位置，是国民经济的支柱产业之一；随着社会的发展，人们在房屋质量、居住条件等方面提出了越来越高的要求，在建筑工业中发展和使用玻璃钢对减轻建筑物自重，改变建筑设计方式，加快施工进度及降低建造成本等都非常有利，是实现建筑工业现代化的必要条件。

　　参考文献：

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　　[8] 刘志海，周晓彦。 玻璃钢节能门窗的发展现状及趋势[J]. 中国建材， 2004（8）： 42-44.

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