复合材料在建筑上的应用

广东建材２０１１年第７期　综合论述　复合材料在建筑上的应用　杨晨马建丽　（天津城市建设学院）　摘　要：根据建筑工程的发展趋势，探讨了复合材料在建筑上的应用的优势。介绍了铝塑复合材料、　树脂基复合材料、纤维复合材料、木质复合材料及竹炭粉与聚合物复合材料的特性和在建筑上应用的　进展。　关键词：复合材料；建筑：应用　１引言　建筑工业在国民经济中占有很重要的地位。不论是　哪一个国家，建筑工业都是国民经济的支柱产业之一。　随着社会的进步，人们对居住面积、房屋质量和娱乐设　施等提出越来越高的要求，已成为推动建筑工业改革发　展的动力。　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，必须改善现有的建筑材料和发展新型建筑材料叫。　随着军工生产和航空航天发展起来的复合材料，由　于具有良好而独特的性能，适应了现代建筑工业向高　强、重载、大跨度和轻质方向的发展，在土木建筑工程中　的应用日益增大。　１铝塑复合材料　铝塑复合材料主要包括铝塑复合板和铝塑复合管　两种。铝塑复合管是由聚乙烯薄层、铝管和涂在铝管内　外壁上的黏结剂五层复合面成。铝塑复合管可在一７５～　１ｌ０℃［ｚ］条件下长期使用，９５℃时其爆破应力仍可达　８ＭＰａ。内芯铝层除对ＰＥ起加强作用，使管的耐压强度大　大提高外，还具有以下作用和优点：①１００％隔绝氧气，彻　底消除渗透；②降低管的综合热膨胀系数，使管的尺寸　稳定；③加强管的纵向散热能力，增加管的阻燃效果；④　具有抗静电性。可用来输送燃气及油料；⑤弯曲时吸收　管的反弹能量，使管可任意成形；⑥用作通讯线路的屏　蔽，可防各种音频、磁场干扰；⑥用金属探测器可探测出　管的安装埋设位置。　铝塑复合管作为新一代的化学建材管道，具有机械　强度高、耐腐蚀、耐热性好、脆化温度低、质轻、隔热保温　性好、节省能源的特点。该管可弯曲性好，可与金属或塑　料管件挤压配合，免铰螺口丝牙，维修方便，同时还具有　阻燃、屏蔽和抗静电功能等特性，因此在建材领域已被　广泛应用于冷热自来水、酸碱盐等各种液体，燃气氧气、　压缩空气等各种气体的输送，是一种具有广阔市场前景　的高新技术。我国今年研发的塑铝复合管及交联聚乙烯　管材嘲，这些管材性能均优于普通聚乙烯管材，尤其是　耐压和耐温性能。因此这些管材在考虑了成本、使用环　境等条件后也可作为燃气管使用。　铝塑板是由经处理的铝板为表层材料，用聚乙烯为　芯材制成的具有强度、质轻、颜色多与耐候性佳、装方　便、装饰效果好等优点，广泛用于内外墙装修、旧楼翻新　改造，无花吊顶等属于一种新兴建筑装饰材料。　铝塑复合板作为一种新型建筑装饰材料，因其本身　所具有的独特性能，因此一问世即受到世人的青睐，并　以较快的速度在全球范围内推广。美国第一座封闭式过　街天桥的墙板是用Ａｌｕｓｕｉｓｓｅ复合材料公司生产的铝　塑复合材料来制作的。采用了约２５０００平方英尺４ｍｍ厚　的淡橙黄色金属漆的铝塑复合板。建筑师选择铝塑板是　考虑其耐久性与整洁性，而且还能使建筑物增添时尚　的、高技术的建筑风格。加拿大的Ｗｉｎｄｓｏｒ娱乐场采用　了约２００００片铝塑板作为外墙装饰。铝塑板以高质量、　表面整洁、复合技术要求又适应现场施工需要，可快速　计算出材料需要量，可缩短工程进度的特性成为首选。　国内近几年来大量采用幕墙建筑，采用铝塑板幕墙　建筑，优点是自重轻、美观，适应人们的审美观。采用幕　墙的建筑保温性能可达到节能３０％的要求，具有很大的　使用价值。此外铝塑复合板作为一种新型高档装饰材　料，已被广泛使用，为城市的建筑增光添彩。　２树脂基复合材料　树脂基复合材料（俗称玻璃钢）具有优良的建筑性　一１６９—　综合论述　广东建材２０１１年第７期　能，在建筑工业有着广泛的应用。从树脂基复合材料的　场座椅、海滨浴场活动更衣室、公园仿古凉亭等。　建筑性能上分析，主要体现在：①材料性能的可设计性。　树脂基复合材料可根据使用要求进行设计，如要求耐　水、防腐、高强，可选用树脂基复合材料　］。②力学性能　好。树脂基复合材料的力学性能可在很大范围内进行设　３纤维复合材料　在土木建筑工程中，纤维材料有如下几方面特点：　①材料性能的可设计性。②高的比强度和比刚度。③抗　疲劳性能好。④良好的抗化学反应和化学腐蚀性。⑤良　计，可以获得性能差别很大的复合材料畸］。⑨装饰性好。　树脂基材料表面光洁，可配制成各种鲜艳的色彩以及制　造出不同的花纹和图案。④透光性。透明玻璃钢的透光　好的抗震性能。⑥过载安全性好。⑦高美学欣赏性。⑧　结构功能／智能化［６］。　率达８５％以上，不易破碎，能承受荷载。⑤隔热性。⑥隔　３．１纤维复合材料增强混凝土的应用　音性。它有消除振动音波及传播音波的作用，经过专门　设计的夹层结构，可达到既隔音又隔热的双重效果。⑦　电性能。具有良好的绝缘性。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。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。　随着建筑工业的迅速发展，树脂基复合材料由于上　述的优良特性，越来越多地被应用于建筑工程的各个方　面。①承载结构。用作承载结构的复合材料建筑制品有：　柱、梁、基础、屋面板、楼板等。这些复合材料构件，主要　用于化学腐蚀厂房的承重结构、高层建筑及全玻璃钢。　②围护结构。复合材料围护结构制品有各种波纹板、夹　层结构板、各种不同材料的复合板。这些构件可用作建　筑的外墙板、隔墙板、防腐楼板、屋顶结构、遮阳板等。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、整体式和组装式采光罩等，主要用于工业厂房、民　用建筑、农业温室及大型公用建筑的天窗、屋顶及围扩　墙面采光等。④门窗装饰材料。属于此类材料制品有门　窗断面复合材料拉挤型材、平板、浮雕板、复合板等，一　般窗框型材用树脂玻璃钢。复合材料门窗防水、隔热、耐　化学腐蚀，用于工业及民用建筑。装饰板可用作墙裙、吊　顶、大型浮雕等。⑤给排水工程材料。⑥卫生洁具材料。　⑦采暖通风材料。属此类复合材料制品有冷却塔、管道、　板材、栅板、风机、叶片及整体成型的采暖通风制品。工　程上应用的中央空调系统中的通风厨、送风管、排气管、　防腐风机罩等。⑧高层楼房屋顶建筑。如旋转餐厅屋盖、　异形尖项装饰屋盖、楼房加高、球形屋盖、屋顶花园、屋　顶游泳池、广告牌和广告物等。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、微波塔楼、屏蔽房、防腐车间、水工建筑、防浪堤、太　阳能房、充气建筑等。⑩其他。复合材料在建筑中的其它　用途还很多，如各种家具、马路上的阴井盖、公园和运动　——１７０——　纤维混凝土是在对混凝土的创新过程中应运而生　的一种产品。目前使用的较为新型的有碳纤维、芳纶和　丙纶混凝土。在纤维增强混凝土中，纤维用来充当增强　材料，纤维的本身性能如强度、模量、断裂长度等和纤维　在此中的空间结构、体积含量等都决定着混凝土的性　能。纤维增强混凝土分为短纤维增强混凝土和长纤维增　强混凝土。短纤维增强混凝土中的纤维一般切成几毫米　至几十毫米长度，随机掺人砂浆基材之中，可以替代或　部分替代钢筋。与传统混凝土相比，它的拉伸强度和抗　弯强度大，防裂性能好，多用于内外装饰板材和部件。长　纤维增强混凝土多采用连续碳纤维、芳纶等制成棒状、　网状或三维异型织物，用环氧树脂或乙烯酯树脂制成纤　维增强塑料骨架，以替代钢筋构成新型复合混凝土材　料，常用作墙板、护墙板和主体建筑物。　新型纤维混凝土中，碳纤维具有低密度、高强度、高　硬度的多种特点，抗拉强度和弹性模量高，导电导磁，能　耐恶劣环境，耐磨损，耐高温，与混凝土粘结良好Ⅲ７］。芳　纶轻质高强，柔韧性好，力学性能介于碳纤维和玻璃纤　维之间，而且是电场、磁场的绝缘体，不会对电场、磁场　产生干扰。丙纶加工工艺简单，价格低廉，性能优异，丙　纶增强混凝土很好地解决了建筑生产中出现的问题，避　免和减少了钢材锈蚀事故的发生，近年来得到推广应　用。　３．２纤维复合材料的涂层织物在建筑方面的应用　涂层织物是织物上覆盖一层高分子涂层剂或其他　材料而得的复合材料。作为底布的织物起着骨架的作　用，承担着复合材料的抗张强力、撕裂强力、尺寸稳定性　等方面的功能；涂层剂则承担着保护底布组织以及表面　特性的职能。涂层织物在建筑中主要用作膜结构建筑材　料、蓬盖布、软性屋顶等［８］。０膜结构建筑材料：涂层织　物重量轻，易安装、拆移，结构轻巧美观，经久耐用，且具　有一定的保温性，是一种新兴的建筑材料。用涂层织物　广东建材２０１１年第７期　综合论述　做膜结构建筑材料，对于增强房屋功能，延长建筑物使　途的板材、管材和异型材。这种复合材料具有良好的机　用寿命具有重要的社会意义和经济价值。②蓬盖布：化　械强度和优良的物理性能。热伸缩性和吸水性比天然木　纤涂层织物具有很优的特性，如涤长丝蓬盖布材料轻　材小，受湿气、水和温度变化的影响小，尺寸稳定性好。　薄、软质、坚牢、防水、阻燃、防霉，竞争优势明显［９３。③软　耐磨、耐化学腐蚀、不虫蛀、不易着火燃烧。这种材料可　性屋顶：软性屋顶一般分为两种方式：一种为帐篷式，一　作为房屋建筑的水泥模板、墙隔板、地板砖等，还可以用　种为充气式。特别是充气式屋顶，柔软，流动性好，具有　于加工各种家具。由于这种材料是以木屑和废旧塑料作　可变形的特点，且不用柱子支撑，对于抵抗强风的破坏　为主要生产原料，原料来源丰富、价格低廉，产品成本　作用性能极佳。　３．３纤维复合材料在结构补强材料上的应用　纤维复合材料应用于土木建筑工程中的结构补强　材料主要采用纤维片材修补、补强形式。所谓连续纤维　片材修补、补强是指在现有混凝土结构物的表面用树脂　粘合剂粘贴定向排列的连续纤维片材，通过其与结构或　构件的协同工作，达到对结构构件补强加固及改善受力　性能的一种结构外部加固技术Ⅱ　。碳纤维适合钢筋混疑　土建筑物结构变更、使用荷重增加、强度不足、抑制裂缝　延长等的加固维修工程；芳纶柔韧性好，更适合缠绕修　补、增强柱状结构等。连续纤维片材结构补强材料与传　统的粘钢板技术相比，其加固技术具有明显的技术优　势。表现为高强高效；施工方便、质量和功效高；防护、围　护性能好；使用面广；有利于实现智能化。　４木质复合材料　木质复合材料是以木材为基体材料再加上其他的　结构材料或功能材料复合而成的，具有某些特定性能的　复合材料。　４．１实体木材一塑料复合材料　实体木材一塑料复合材料是以整块木材为组元的　木塑复合材料。由于在木材内部浸注了有机的聚合物，　在力学性能、耐磨性、尺寸稳定性及耐腐性等方面都比　木材有了很大的提高。根据浸注成份和生产工艺的差　别，木材塑料可分为塑合木、浸渍木和胶压木。塑合木　（ＷＰＣ）具有优良的尺寸稳定性、力学强度、耐磨和耐腐性　能，经磨光、抛光后，即使不作涂饰也能得到独特的有光　泽的表面，并且通过着色可以得到优美的色调，因此使　用范围不断扩大。例如，在建筑领域，由于ＷＰＣ色彩多　样，不需油漆，维护保养方便，从而广泛用作公共场所和　住宅居室的地板；此外，它还可以用于生产高档家具等。　４．２木屑一塑料复合材料　此种材料是以木屑和热塑性废旧塑料为主要原料，　经高温混熔而制得的，利用不同模具可制成适合各种用　低。并且为提高木材的综合利用率和治理废旧塑料制品　的污染开辟了一条新的途径，具有良好的社会效益和经　济效益口　。　４．３木材陶瓷复合材料［　２】　木陶瓷是木材、木质材料或制成的复合材料在无氧　状态下，经高温慢速炭化处理得到的炭化物，既具有炭　固有的质轻、吸附性强的特性，又具有陶瓷般的高硬度、　高耐热性、高耐蚀性；同时陶瓷能给人以非常清洁卫生　的视觉效果。因此，木陶瓷研究的方向就是在保持了木　材的天然纹理和舒适的视觉和触觉效果的基础上，赋予　木材以陶瓷的特性。木陶瓷的应用范围重点在于室内外　装饰方面以及卫浴设备的制造等。　５竹炭粉与聚合物复合材料　福建师范大学化学与材料学院最近开发出竹炭素　板材。该板材是由竹炭粉与聚合物胶料复合而成的新型　环境友好建筑装饰平面板材，既有竹炭的各种技能又有　聚合物易于加工成型、产品性能可调节等优点，可用于　室内墙面装修、家具内贴面等。　竹子具有特殊的微孔结构，经高温热解炭化后成的　竹炭是多孔性材料，具有很强的吸附性能，可用来净化　空气、净化水质和调节湿度，改善居住环境。　６结束语　虽然复合材料本身具有优越的力学、防水、防腐蚀　等性能，不过在建筑工业的应用仍然不是很多。主要原　因是价格偏高以及人们对它缺乏了解。但随着复合材料　技术的发展，其价格的进一步下降，复合材料在民用领　域内应用经验的积累，会使人们对其加深了解。因此，在　不远的将来，复合材料在建筑上的应用将会有很大的进　展。可能的应用包括：复合材料将更广泛地用于永久性　模板；住房供应通道的电缆和大楼地板方面的其它设　施，大大降低建设高度；智能复合材料也将变得普遍；光　纤探测器将被常规地埋入此复合材料中以能连续监控　结构物；复合材料将更广泛地开始用于防爆炸设备和加　一１７１—　综合论述　广东建材２０１１年第７期　浅谈中国文学与园林艺术　唐石彪张汉华　在中国文化土壤上孕育出来的园林艺术，同中国的　谓。取李俊明诗“借问梅花堂上月，不知别后几回圆”，原　文学、绘画有密切的关系。园林意境这个概念的思想渊　来阁来多种梅，旧有古梅“卧龙”颇具清韵。　源可从我国古代以来先人的文艺思潮已是崇尚自然，有　“郁郁乎文哉”的审美情趣，在北宋后期即己形成，　山水诗、山水画和山水游记。园林创作也发生了转变，从　这种文风到南宋达到了一个新的高度。其一在山水画中　以建筑为主体转向以自然山水为主体；以夸富尚奇转向　也出现了和北宋“大山水”、“大场面”有所不同的另一种　以文化素养的自然流露为设计园林的指导思想，因而产　“小美”、“灵秀”的意境；其二这种风尚同样潜移默化地　生了园林意境景观之说，先人已有“会心处不必在远，翳　出现在江南水乡的“小山水”之中；三是加上南宋四大家　然林水，便有濠濮间想”，可以说已领略到园林意境了。　李唐、刘松年、马远、夏圭等多出于江南，并专注于描绘　我国诗人善于抓住园林空间景观的特点结合历史传说　江南清新疏朗的自然环境，他们陶醉于田园风光、平远　等，给予高度的概括，作形象化、诗意浓、意境深的园林　小景，爱用简洁明快的画面构写大自然一隅，寓真实于　题咏。　平凡里，藏天水于一色中，言简意赅，隐现参半，以少胜　中国古典园林与文学结下了不解之缘，她之所以富　多。往往从一个独特视点出发，以少概全，善用画龙点睛　于诗情画意，富于典雅美丽的神韵风致，一个重要的原　手法，做到绘景精细入微，命题极富诗意。这种平易近　因就是由于文学语言的点缀、形容、渗透、发生。例如西　人，和人们起居生活相互承托的画风，也就自然地成了　湖三潭印月中有一亭，题名为“亭亭亭”，点出亭前荷花　造园依据。画卷上常表现的主题，也便被嫁接在园林中，　亭亭玉立之意，点出了景的主题，丰富了景的欣赏内容，　对诗书、碑画、楹联，匾额都影响巨大。“深堂琴趣”、“柳　增加了诗情画意，给人以艺术联想；留园自在处，留园水　溪归牧”、“寒江独钓”、“风雨归舟”、“秋江螟迫”、“雪江　池北岸的一幢搂房，搂上名“远翠阁”，楼下名“自在处”，　卖鱼”、“云关雪栈”、“春江帆饱”等等画题，也就常被用　于此举目南望，留园中部景色尽收眼底。不远处又有牡　来作为构园造景的“素材”，以体现园林意境情趣的内容　丹花台，是赏花赏景的佳处，故取陆游“高高下下天成　和追求的目标。这种对景造意转入自然写意、抒情达意　景，密密疏疏自在花”诗句名之。楼上‘远翠”一名，取方　的表现手法，寓细节的真实和诗意的完美于一体的追　干诗“前生含远翠，罗列在窗中”之意，也是因为景诗相　求，是他们美学的特色。正如元代的王逢对李唐的画题　符的缘故。又如狮子林问梅阁，就是极富文学意味的称　跋所述：“烟云楼台掩映间，画图浑是浙江山。中原板荡　固防爆墙。●　【参考文献】　［１］洪杰．纺织复合材料在建筑中的应用［Ｊ］　陕西纺织，２００５　（６６）：４５—４７　业纺织用品，２００８（６）：２８—３ｌ　［７］康军红，刘晓峰．碳纤维复合材料在闸墩混凝土裂缝处理中　的应用［Ｊ］．水科学与工程技术，２００６（２）：２８～２９　［８］ＲＯＹＥＡ，６ＩＬＥＴ．　经编间隔织物制作的新型纤维增强纺织复合　材料［Ｊ］．国际纺织导报，２００６（１２）：３４—３５．　［２］汪多仁．铝塑复合材料的开发和利用［Ｊ］　铝镁通讯，２００９　（４）：３９—４２　［９］范世平，王群，苑培培．碳纤维加固技术应用市场情况［Ｊ］．　施工技术，２００３（６）：ｌ１—１９　［１Ｏ］曾祥蓉，江世永，陈进．不卸载时预应力碳纤维布加固混凝　［３］邹盛欧．茂金属聚乙烯开发近况［Ｊ］．化工新型材料，１９９７（５）：　３—７　［Ｊ］．四川建筑科学研究，２００５（３）：６０—６２．　［１１］王恺．木质纤维复合材料［Ｊ］．木材工业，２００４（２）：３２　［１２］林峻峰．木陶瓷的开发应用［Ｊ］．四川林勘设计，２００２（２）：　５２—５３　［４］李瑞英，陈伯平，闰松．树脂基复合材料在建筑业的应用［Ｊ］．　建材技术与应用，２０１０（２）：１０～１２　［５］周曦亚．复合材料［Ｍ］。北京：化学工业出版社，２００５　［６］邓文，崔建伟．纤维复合材料在土木建筑工程中的应用［Ｊ］．产　一１７２一