建筑材料在玻璃钢产品的应用Word文档格式.docx
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宽度
厚度
铺层
波长
波高
波数
/01%’23*!
*221（223*
（23$2,23$（）!
层
（23
（2）!
1%
$2!
2
/01%’!
3$!
*22（2!
3$
（23
（2）$层
1%$2!
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3#
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（2$2,23$（）!
!
%#·
玻璃钢与玻璃钢制品新技术、新标准及工程应用技术实用手册
#$%&
’（）*+））,）（-）
（）-（）.）-（,）*层
（）-,））,层
%&
（）*）
波形瓦可以分为采光瓦、透明瓦、彩色瓦和一般建筑用瓦（透明瓦等介绍
见后）。
由于内因（树脂中残存双键、活性基团、筋材和基体界面变化）、外因（光
氧化、水气、温度机械磨损）等诸多因素的综合影响，各种玻璃钢瓦及平板都
或迟或早会发生氧化，延缓老化有效措施是隔离大气、蔽光。
*-表面涂层老化防护
选择光氧化老化性能好的材料作为表面，以隔离大气与玻璃钢的直接接
触是玻璃钢常见的防老化方法，目前最常用的是胶衣树脂，其次是表面涂漆，
或表面涂耐老化性能好的环氧树脂。
对于玻璃钢瓦国内有的厂家采用胶衣
树脂防护，在国际上，如美国、法国有时也用此法，但是由于国内胶衣树脂的
质量不高，使得瓦的使用寿命不是很长。
如果提高胶衣树脂的质量，这是一
种很实用的方法，但对于透明材料不适用。
（-表面贴附层老化防护
目前国际最先进的贴附技术就是贴附单氟乙烯薄膜，另外一种是贴附聚
酯薄膜，这是目前最常用的贴附层。
由于贴附用薄膜需要进行特殊处理才能
粘牢，所以也有一定的难度。
根据强化老化实验，估计透明瓦使用寿命是+
.*）年，一般瓦是*&
.（）年。
/-添加防老剂的老化防护
防老剂一类是抗氧剂，包括游离基抑制终止剂、抗臭氧剂、氢过氧化物分
解剂、重金属离子钝化剂；
一类是紫外光稳定剂，包括紫外光光吸收剂、紫外
光屏蔽剂、紫外猝灭剂。
对于玻璃钢大气老化防护来讲，主要应用的是紫外
光吸收剂、紫外光屏蔽剂。
实际上玻璃钢瓦中的颜料如钛白等都是比较有效
的紫外光屏蔽剂。
最常用的紫外线吸收剂是01’2，但由于国内这类稳定剂
的质量不过关，防老剂一般不单一使用。
-防老化剂与表面贴附层综合使用
**&
%·
即把光稳定剂加入玻璃钢表面再贴附薄膜，这样防护效果更好。
二、混凝土模板
现浇混凝土模板是混凝土结构施工中使用量很大的施工工具。
据统计，
每!
#混凝土模板用量高达$%&
’，其工程费用占用现浇混凝土结构造价
的#（）%#&
），劳动用量$（）%&
（），工期的&
（）。
传统的模板用木材和钢
材制造，但这些材料各有缺点：
木材资源短缺，现场装拆工作量大，木模板易
变形，重复利用率低，制造出来的混凝土表面质量差，故已逐渐被淘汰；
钢模
板重量大，易生锈，摔碰后易变形，给安装，施工带来很大困难。
与钢模、木模
板相比，玻璃钢模板（见图’*’）的优点较多：
重量轻（只有钢模板的!
+#）、表
面光洁、不生锈、不变形、碰撞后不留凹痕、经久耐用、模板周转率高。
其造价
目前虽较贵，但因生产出混凝土构件质量好，综合技术指标优于传统材料。
自出现以来日益受到重视。
但是传统模板工程大多属于支撑浇筑结构，施工
方式上为现场组模浇筑成型，施工中劳动强度大，工期长，表面质量无法满足
混凝土的质量要求。
为此，近年来大力进行新型模板工程技术的推广及创
新，开发新型模板已成为建设部重点应用的新技术之一。
永久性模板作为一
种结构功能模板，在模板中浇筑混凝土后，模板不拆除，构成构件的一部分，
起到承载或保温、耐水等功能性作用。
与传统模板相比其具有以下特点：
施工成型后不需拆模，减少运输，节省人力物力，提高施工进度；
模板作为
建筑物的一部分可以起到承载作用，提高混凝土结构的抗拉、抗弯、抗冲击能
力；
#采用不同材料的模板，可赋予建筑物以特定的功能，如保温、隔声、防水
等作用。
图’*’玻璃钢模板
近几年玻璃钢用于修补混凝土梁方面取得了较好的效果，玻璃钢+混凝
·
土复合梁结构（混凝土表面包覆玻璃钢结构）能够提高混凝土结构的综合力
学性能。
沈阳建筑工程学院张巨松等提出，从混凝土现场浇筑施工的角度出
发，利用玻璃钢抗拉强度和冲击强度高的特点来弥补混凝土抗拉强度低的缺
陷，探讨玻璃钢用做永久性模板浇筑混凝土，并考察了玻璃钢!
混凝土复合梁
的综合性能。
（"
）原料
#"
$不饱和聚酯树脂；
中碱平纹玻璃布。
（%）模板尺寸形状
长方体空心梁外形尺寸"
’’（"
）&
’’（*）’’；
模板厚度+’’，为模拟
配合机械化混凝土浇筑振捣过程，模板上端等距离地开三个长方形的浇筑振
捣孔如图%,+所示。
（+）制备流程（见图%,-）
图%,+玻璃钢模板俯视图
图%,-玻璃钢!
水泥梁生产工艺
复合梁的抗折强度是混凝土梁抗折强度的-."
+倍。
也就是说，使用玻
璃钢作为永久性模板的复合梁大大提高了其抗折强度。
这主要是由于纯混
凝土的抗拉强度很低，仅为玻璃钢混凝土抗拉强度的（"
）/（"
%&
），为%.&
/-.&
012，其主要是由于底面受拉而导致破坏，而玻璃钢的抗拉强度高达
%+.）012。
两者的复合大大提高了混凝土梁的抗折强度，改善了混凝土抗弯
能力。
）#·
纯混凝土梁和混凝土!
玻璃钢复合梁在荷载很小时（"
#$左右），中性轴
基本在截面的中心，表现出典型的纯弹性体的特征；
随着荷载的不断增加（%"
’（#$），梁的中性轴不断上移，这说明随着荷载的增加混凝土梁的受拉区已
出现了大量的微裂纹，但由于玻璃钢模板与混凝土有很好的粘结，玻璃钢中
的纤维充分发挥了作用，抑制了混凝土表面微裂缝的扩展；
随着荷载进一步
增加（’（&
）（#$），混凝土!
玻璃钢复合梁的中性轴几乎到了最上端，整个受弯
断面除了最高点外，几乎都受拉，这说明混凝土内部的裂缝发展几乎达到了
顶端，此时的挠度已经达到工程上要求的%!
’（（，复合梁的下端有少部分纤
维已出现断裂，从破坏的试件观察，证明了上述的分析。
虽然对某些问题，如
玻璃钢与混凝土界面的结合、结构等还需进一步研究，但玻璃钢作为混凝土
工程永久性模板应是有发展前途的。
三、防腐蚀地坪
在化学工业中，防止酸、碱溶液的溢流，保护设施及环境的问题日益受到
重视，其中水泥衬贴玻璃钢地坪比玻璃纤维格栅节省投资且简单易行，已获
得广泛应用，’（世纪*（年代美国为防止汽油渗漏而污染土质，要求各地汽
车加油站采用防护措施，不少加油站也选用玻璃钢地坪。
%+一般玻璃钢地坪技术要求
腐蚀介质：
酸、碱溶液（污水）；
使用温度：
（-；
地坪工况：
沸腾酸液、碱液溢出，车辆摩擦。
’+材料
选用固化收缩率小（%.&
’.）；
粘结力高，稳定性高，热变形温度高
（）（（-），耐酸、碱性好的树脂，如,%（/环氧树脂，玻璃纤维可选用耐酸性较
好的0玻璃纤维，可用0玻璃平纹脱蜡布，经处理剂处理的0玻璃方格布、
短切毡或复合毡。
填料对玻璃钢地坪的耐化学性能也有一定影响，应选择可改善玻璃钢机
械强度、耐热、耐腐、耐磨性能好并且阻燃、减少固化收缩（降低热膨胀率）并
使产品表面光滑、减少平面网格、改善树脂粘度、增加能变性、便于操作、降低
成本的材料。
综合考虑，最重要的是提高产品的耐磨、耐腐性能，兼顾表面美
%%,（·
观及价格（表!
）。
表!
几种填料性能
碳酸钙硫酸钡灰绿岩石英粉瓷粉石墨粉
良良优良不可优
良良优良良优
可超优不可不可优
可以选用主要成分为硫酸钡和硫化锌的铸石粉及立体粉。
石墨粉性能
甚佳，但价格贵。
#$地坪结构设计和施工
%玻璃钢地坪结构示意图
水泥混凝土；
树脂底漆；
#"
防
酸中间过渡层；
’"
防腐耐磨表面层
玻璃钢地坪采用多层复合结构，如图!
%所示。
混凝土浇捣质量和混
凝土匹配选择极为重要。
由于基础层的水泥浇捣质量不均匀，表面结构较疏
松，并且水泥于燥时的收缩使水泥表面产生微裂纹，因而不能在水泥表面直
接衬贴玻璃钢。
为提高表面的紧密性和玻璃钢与水泥界面的粘结力，在原水
泥地坪表面涂一层底漆树脂。
此层树脂要涂得薄而均匀，不可有胶瘤。
底漆
的作用是起到堵塞水泥地坪表面微孔和填补混凝土在硬化过程中产生的细
微裂纹，使表面变成强度较高的密实结构。
它是一层均匀、连续致密的树脂
薄膜层，能防止腐蚀介质侵蚀水泥混凝土，起到第二防线的作用。
从粘接角
度来看，渗入缝隙的树脂固化后，提高了界面的粘结强度。
防酸过渡层采用
（$!
）（$’**的+玻璃方格布或短切毡、缝编毡，以铸石粉作填料糊制。
该层
作用是起缓冲过渡作用，使表面防腐层与水泥地坪层之间因收缩不同而造成
的内应力差得以过渡。
表面层用（$!
**的平纹脱蜡布，外加立德粉组成，它
耐磨、耐蚀，表面美观，是防腐地坪的第一道防线，因此在施工中必须注意树
脂的胶量及铺布方法。
&
&
·
地坪施工时，首先要对原水泥地坪进行清扫和干燥处理。
水泥表面必须
干燥，一般含水量控制在!
以下，如超过则必须烘干处理。
烘干温度不能
太高，约#$%左右，通风要良好，以防表干里不干的假干现象，否则会影响玻
璃钢的固化性能及粘结质量等。
在烘干前应检查地坪表面的水泥结构，可用
钢丝刷除去松散部分。
水泥地坪干燥后，除去表面浮沙和灰尘，用丙酮擦干
净表面，对凹凸不平处用胶泥补平找齐后，便可涂刷底漆。
底漆厚度一般控
制在$&
’（$&
）**。
底漆干燥固化后，就可按一般手糊工艺铺覆玻璃钢地坪。
注意玻璃布一定要烘干、脱蜡，布与布的搭接宽度为+$（#$**，铺布时搭接
头要错开，错开最小距离约+$$*。
树脂厚度一般控制在$&
）**，不能有胶瘤
及树脂堆积现象，要薄面均匀。
在钢筋混凝土水泥表面贴衬玻璃钢，对混凝土面层的要求在于混凝土浇
捣质量和混凝土级配选择；
玻璃钢与混凝土粘结面的第一层布，采用哪一种
厚度的布对粘结力至关重要。
实践证实用$&
）**的中碱平纹布较适宜，因
易浸透树脂，布面起伏小，与水泥粘结接触面大，它的界面粘结力比$&
**
的布要强。
玻璃钢地坪表面层最好采用$&
’,（$&
’!
**的平纹布。
此种玻
璃布的树脂渗透性较好，表面容易形成富树脂层，固化后形成较致密的表面
防渗层，介质难以浸入。
四、建筑的修补材料
玻璃钢补强法是将玻璃纤维或碳纤维增强树脂块以树脂粘着于钢筋混
凝土结构或构件外部使其补强，而加强承载能力的方法。
与传统的钢板补强
方法相比，具有重量轻、强度高、耐腐蚀、施工简单迅速、工期短、成本低的优
点。
混凝土上涂有底漆与较低粘度的树脂，易渗透进干混凝土中，使建筑保
持强度和整体承载性能。
在工业发达国家已获广泛应用。
如桥梁接承点、桥
柱、烟囱、隧道、水下建筑、防爆墙、地下管线、古迹的修复和补强。
玻璃钢对混凝土工程补强的第一步骤与环氧树脂胶粘剂施工相同，第二
步骤是在裂缝外部粘接或包覆玻纤树脂，美国开发出用复合纤维织物（如具
有几个方向增强的编缝织物）增强环氧树脂包覆加固，取得成功。
结构中混凝土的拉伸强度相对很低，再由于建筑物设计欠佳，长期承受
动载荷、地震，导致混凝土构件在受拉情况下出现裂缝，混凝土内的钢筋产生
’’!
）·
锈蚀或施工不良，从而降低了混凝土建筑物的安全系数，甚至导致建筑物坍
塌事故的发生。
由于混凝土的裂缝仅为表面破坏迹象，裂缝内部的宽度、深
度以及破坏截面，用常规方式无法观察，所以，很难做出有效地处理。
近年
来，人们使用环氧树脂胶粘剂，先后修复、加固了办公大楼、招待所、教学楼、
公路桥梁等多项工程，均收到良好的效果。
在某种程度上，胶接部分也是一
种人造石。
环氧树脂胶粘剂粘接法
环氧树脂胶粘剂具有粘接力强、收缩性小、化学稳定性好，并能在常温下
固化等特点。
由于环氧树脂胶粘剂配方很多，不同环境、不同用途的配方亦
不同。
现就混凝土工程的修补、加固，推荐两个比较适用的环氧树脂胶粘剂
配方。
配方!
：
材料名称质量#$
环氧树脂%!
丙酮’&
（）&
呋喃亚甲基丙酮*&
二亚乙基三胺’&
（’’
配方’：
+,-./&
/（!
糠醛’0（0&
乙二胺!
丙酮1&
23.00&
%
*&
/’&
（/&
此配方适合在冬季低温（.!
（.*4）条件下使用。
混凝土裂缝的表面处理去除表面尘土，沿裂缝凿“5”型槽，宽
66、深!
066。
安装注胶嘴在“5”型槽内插入注胶嘴，相邻的注胶嘴间距为0&
（
0&
66。
#封缝用快速固化胶粘剂密封、填充“5”型槽，同时将注胶嘴固定牢。
$灌注胶粘剂将注胶罐上的输胶高压管与注胶嘴连接、扎紧。
再用空
压机将高压气输入罐中，压力控制在&
（&
0,-7之间，观察与注胶管相邻
的注胶嘴是否有胶粘剂溢出，一旦发现，停机止胶，并把输胶管连接在出胶的
%/·
注胶嘴上，开机注胶，直至结束。
固化养护混凝土裂缝注胶结束后，应保证胶粘剂在裂缝中自然固
化，要注意防止混凝土结构受力震动，否则，就不可能达到混凝土恢复整体性
能的要求，影响注胶修补或加固的效果。
混凝土裂缝的修补时间一般选在冬季寒冷时期，此时混凝土收缩，裂缝
最大，便于胶粘剂浆液流入裂缝最细微之处，使修补后的混凝土整体性能达
到预期效果。
玻璃钢补强工法
对各类建筑修补，可能难度最大的是对于已经损伤，同时还要承担川流
不息车辆，下部还有各类活动的桥梁维修。
仅在美国，就有!
#多万座桥梁出
现结构缺陷，$%%!
年批准的维修费用高达$&
#亿美元。
美国加州福里斯顿赫氏’飞伍公司发明的使用复合纤维增强环氧树脂
的抗震加固方法修补缺陷严重，桥梁已取得成功，可作为修补建筑范例。
赫氏’飞伍公司方法具有以下突出优点
抗腐蚀、防火、防盐，安装费用低；
#这种材料不像钢护套那样改变桥柱的刚度，从而成轻设计费用（改变
桥柱刚度，会引起整个桥梁结构的反应）；
$这种材料可以装饰各种图案，外表美观；
%这种材料易于施工，通常（个工人一组，!
人在上，!
人在下，手工可以
触及之处均可施工，这是传统钢护套无法实现的，一组!
人（（人），平均每天
可以加工）*（根桥梁，根据需要不同，复合材料增强环氧树脂材料可以任意
裁剪，而钢护套却要切割、焊接，底部要密封、灌浆等烦杂手续。
清楚看出工人站在手脚架上下，相互合作，用复合纤维防护材料包裹桥
柱。
新方法具有很大的优点，同时提供了优越的技术特性。
用浸泡过树脂的
纤维直接包裹在柱子上，减少了使用沉重钢件产生的许多麻烦。
它不需要关
闭车道，不需动用起重机将钢件吊来吊去，不用焊接，不会影响桥下娱乐场正
常营业，不会产生各种潜在的威胁，同时，劳动力投入也减少了，检查费用也
大大降低了，不会出现扬尘，不用弄坏屋顶，也不影响交通。
伊斯利声称，这种材料的%&
+是用于水平向的缠绕，&
+平铺在柱端（两
者成#,或%#,）。
而最初的方法是让这种材料成-（&
时缠绕。
但却大大增加
$$.（·
了刚度，此体系的惟一目标就是在地震时，保持柱子有很强的弹性和延性能
力。
在圣地亚哥的加州大学（!
#$），卡尔·
李·
鲍威尔的结构实验室里，对这
种材料进行了全方位的测试，证明它非常有效。
有一个高%&
’（，直径）*（（
的钢筋混凝土柱，在模拟地震作用下，搭接处产生%’（（的滑移时，就突然折
断；
而采用复合防护材料的柱子位移可达到%**（（，加固的柱子在构造上提
高了延性能力。
上述测试结构证实，复合材料的使用将对所有柱子在抵抗地
震破坏方面起重要作用。
钢筋混凝土支柱内部由竖向向纵筋和环向箍筋组成，当发生地震时，在
循环荷载作用下，弯曲应力及剪切应力会使基础上的柱子产生运动，并会引
起混凝土柱结构上的变化、破碎，混凝土从纵筋上剥落下来，地震对短柱甚至
会产生双倍的弯曲应力。
在长的纵筋和短的起始筋相搭接的柱脚处，将承受
地震产生的变形，而柱子失效时，也常在此处破坏。
桥柱加固的钢护套法（见图%+,），必须焊接和采用防腐蚀措施，赫氏公
司和飞伍公司应用-./0#型“玻璃1芳纶纤维2环氧树脂”编织成带材料，可
在环境温度下套护大截面的柱子。
不同的柱子加固的方式也不同，为了决定
采用哪种方式，必须考虑到柱子的直径、高度、形状、荷载情况及用钢护套时
的数量、柱子的构成，尤其是要看在柱上面或柱脚处是否有铰连接、地震可能
引起的加速度，并考虑其延性情况及柱子的位移量。
赫氏公司的护套在这些
方面很有效，它与混凝土和钢筋的"
-3指标更加匹配，用大约4’5现场调制
的芳纶纤维就可抵抗高强度剪切。
关于实际应用，在干的芳纶和玻璃纤维上饱和涂上环氧树脂后，形成
’*（长的编织带护套，专用的机械设备可以帮助工人在柱周围围上这种宽约
4&
’（的带子，这种复合材料厚度可以从4%（（到’*（（，而在钢筋搭接处，加
压粘贴时因带子有拉力而产生预应力，这有助于避免钢筋产生临界位移。
围
好一个直径%（，高4’（的柱子将耗时6到’天，用掉约4%卷这种材料带。
现在世界已有多达万个利用玻璃钢材料对建筑梁、柱、桥面板2楼板、墙、
拱、烟囱隧道等结构实施维修加固实例，尚无一例使用失败的报道，纽约一座
交通繁忙的大桥因钢筋遭受严重腐蚀而成危桥，更替桥柱不仅费用昂贵，同
时会造成交通中断，经用玻璃纤维2树脂包覆加强，柱的刚性不变、强度、承载
能力、耐久性能都有提高。
亚特兰大一座6****（%的楼房加固，仅用7天时
44）’·
间和!
#万美元，而传统方法需要$%天时间和#万美元费用。
这种复合材
料树脂加固建筑的方法，在我国也应有巨大发展前景。
玻璃钢研究人员应该
和公路桥梁设计部门通力合作，尽快开发这一项目。
’玻璃钢材料对桥柱加固
第二节人造大理石和耐腐蚀胶泥
一、人造大理石和胶泥
人造大理石和胶泥都是一类具有表面光亮、无缺陷气孔、类似天然石块
色彩光泽和纹理的玻璃钢材料。
与其他玻璃钢材料的组分基本相同，不同之
处在于不饱和聚酯树脂或其他树脂在配制过程中，填料比例要远远高于其他
树脂材料。
在一般玻璃钢中，填料比例小于!
（），而在人造大理石和胶泥
中，铸石粉、石英粉或瓷粉的比例可达’*），为树脂重量的$"
+,#"
*倍。
人造大理石装饰性好，可以制成多彩图案，耐用、防腐，与天然大理石比
价格低廉，尤其是可直接加工成各种制品，已代替天然石块用于建筑装饰、各
$$%%·
类卫生器具及工艺装饰。
抗拒各类酸碱介质是胶泥突出优点，人们已将其使用到化工行业耐腐蚀
的砌筑材料、地坪及抹面。
人造大理石手工工艺流程如图!
#。
#人造大理石工艺
$%主要原料选择
（$）树脂
苯酐"
丙二醇型大理石树脂配以间苯二甲酸"
丙二醇型胶衣或苯酐
新戊二醇型胶衣树脂。
这种配合成本较低，使用普遍。
间苯二甲酸"
新戊二醇型胶
衣树脂。
这种配合制品优异，成本较高。
为利于脱模并防止开裂，树脂收缩率应在&
’&
%（）范围，这要求树脂中
苯乙烯含量适中，树脂粘度不应大于&
%#*+·
（!
-.）。
（!
）填料
人造大理石用填料为石灰石（碳酸钙）粉，充填率（-）（填料与树脂比为
/：
$）；
人造玛瑙用水合氧化铝，充填率为00）（填料与树脂比为!
$）。
美国等地常用玻璃微珠或空心微珠添加到填料之中，可显著改善制品性
能、减轻重量，如在制造浴缸时基体总量中加入相对密度仅为&
%!
的空心微
珠/）’-）后，制品性能不变，重量可减轻/-），又如石灰石粉1微珠充填
率为（-）的制品，耐热冲击性能与仅加石灰石粉充填率为-&
）相同，即树脂
用量可节省一半。
基料的选择与配比直接影响人造石的质量优劣。
人造石的基料通常选
择色泽浅、理化性能优异的不饱和树脂及聚丙烯酸酯类树脂。
用于合成人造
石的不饱和树脂主要有：
邻苯型、间苯型、间苯"
新戊二醇型及乙烯基树脂、
$$0（·
#阻燃型树脂等。
一般根据人造石的使用环境或客户要求来确定具体牌
号的树脂。
如对耐候、抗污性能要求高，则选用间苯$新戊二醇型；
当对耐化
学性、抗剥离强度要求较高时，则选用乙烯基树脂；
当对制品的
升级会员 