复合材料建筑结构及其应用
复合材料的特点及应用

复合材料的特点及应用复合材料是由两种或两种以上的不同材料组合而成的新材料,具有优良的综合性能,被广泛应用于航空航天、汽车、建筑、体育器材、电子等领域。
复合材料的特点和应用领域有着极其丰富的内容,以下将详细介绍。
一、复合材料的特点1. 高强度和高刚度:复合材料是由不同材料组合而成,可以充分发挥各材料的优点,因此具有很高的强度和刚度。
相较于传统材料,复合材料的强度可以达到甚至超过金属材料,而密度却较低。
2. 轻量化:由于复合材料的密度较低,本身重量很轻,可以有效降低整体产品的重量,对于航空航天、汽车等领域来说,可以减少燃料消耗、提高载重能力。
3. 耐腐蚀性能:复合材料对化学腐蚀和电化学腐蚀具有很好的抵抗能力,能够在恶劣环境下长时间使用,比如在海水中的应用。
4. 自由设计性:复合材料可以通过改变组合材料的种类、布局和结构,实现对材料性能的调控,从而满足不同工程应用的要求。
5. 热性能和隔热性能:复合材料具有较好的耐高温性能和隔热性能,能够在高温环境下保持稳定性能。
6. 高成型性:复合材料可以通过模压、注塑等成型工艺制成各种复杂形状的产品,成型性能很好,可以满足复杂结构产品的需求。
二、复合材料的应用1. 航空航天领域:复合材料在航空航天领域得到了广泛的应用,如飞机机身、翼面、动力部件等。
由于其轻量化和高强度的特点,可以有效降低飞机的自重,提高机身结构的强度和刚度,使飞机更节能、更安全。
2. 汽车工业:随着对汽车轻量化和节能化要求的提高,复合材料在汽车制造领域得到了越来越多的应用。
碳纤维复合材料在汽车制造中尤为突出,可以用于汽车车身、悬挂系统、发动机零部件等,能够提高汽车的整体性能和安全性。
3. 建筑领域:复合材料在建筑领域的应用包括建筑结构、装饰材料等,如玻璃钢、碳纤维等材料广泛用于桥梁、楼梯、管道等建筑结构部件中,其轻量化、耐腐蚀和耐久性能得到了充分发挥。
4. 体育器材:复合材料在体育器材领域应用广泛,如高尔夫球杆、网球拍、滑雪板等,这些产品因为采用了复合材料,具有轻量化、高强度和高刚度等优点,在提高运动员表现的也增加了器材的耐用性。
举例说明复合材料在生活中的应用

举例说明复合材料在生活中的应用复合材料是由两种或两种以上的不同材料组成的,具有优良性能的新材料。
它有着广泛的应用领域,可以在生活中的许多方面得到应用。
1. 航空航天领域:复合材料在航空航天领域中得到广泛应用。
例如,飞机的机身、机翼和尾翼等部件通常采用碳纤维复合材料制造,以减轻重量,提高飞行效率和燃油经济性。
2. 汽车工业:复合材料在汽车工业中也有广泛的应用。
例如,一些高档汽车的车身和零部件采用碳纤维复合材料,以提高车辆的刚度和安全性能。
3. 建筑领域:复合材料在建筑领域中的应用也越来越多。
例如,一些现代化的建筑结构中使用的玻璃钢复合材料具有轻质、高强度、耐腐蚀等特点,被广泛用于建筑外墙、屋顶和立面等部位。
4. 体育用品:复合材料在体育用品制造中也得到广泛应用。
例如,高尔夫球杆、网球拍、自行车车架等产品通常采用碳纤维复合材料制造,以提高产品的强度和耐用性。
5. 电子产品:复合材料在电子产品中也有重要的应用。
例如,手机、电脑等电子设备的外壳通常采用塑料复合材料制造,以提高产品的外观质感和耐用性。
6. 医疗器械:复合材料在医疗器械制造中也有广泛应用。
例如,一些人工关节、牙科修复材料等产品通常采用陶瓷复合材料制造,以提高产品的生物相容性和耐磨性。
7. 管道和容器:复合材料在管道和容器制造中也得到广泛应用。
例如,一些化工管道和储罐通常采用玻璃钢复合材料制造,以提高耐腐蚀性能和使用寿命。
8. 包装材料:复合材料在包装材料制造中也有重要的应用。
例如,一些食品包装袋、塑料瓶等产品通常采用塑料复合材料制造,以提高产品的耐用性和防潮性能。
9. 玩具制造:复合材料在玩具制造中也有一定的应用。
例如,一些高档玩具的外壳和结构部件通常采用塑料复合材料制造,以提高产品的强度和耐用性。
10. 家具制造:复合材料在家具制造中也得到一定的应用。
例如,一些现代化的家具表面采用塑料复合材料制造,以提供更加丰富多样的外观效果和耐用性。
复合材料在生活中的应用十分广泛,涉及航空航天、汽车工业、建筑、体育用品、电子产品、医疗器械、管道和容器、包装材料、玩具制造和家具制造等多个领域。
复合材料应用领域

复合材料应用领域复合材料是由两种或两种以上的不同材料组成的材料,具有优异的物理、化学和机械性能。
它广泛应用于各个领域,以下是几个常见的应用领域。
第一个应用领域是航空航天领域。
复合材料由于其轻质高强的特性,被广泛应用于航空航天领域。
例如,飞机的机身和翼面使用碳纤维复合材料可以大大减轻重量,提高燃油效率。
航天器的热保护板也常使用碳纤维复合材料。
第二个应用领域是汽车制造领域。
汽车使用复合材料可以减轻车身重量,提高燃油效率和行驶性能。
例如,汽车车身和车顶可以使用碳纤维复合材料或玻璃纤维复合材料制造,而不是传统的金属材料。
复合材料还可以提供更好的抗冲击和抗腐蚀性能。
第三个应用领域是建筑领域。
复合材料在建筑领域的应用逐渐增多。
它们可以用于建筑结构中,如楼板、梁和柱等。
复合材料具有轻质、高强、耐腐蚀等特点,可以提高建筑物的抗震和抗风能力。
此外,复合材料还可以用于建筑墙面、屋顶和门窗等部件上,提供更好的隔热和隔音性能。
第四个应用领域是体育器材领域。
复合材料被广泛应用于各种体育器材的制造。
例如,高尔夫球杆、网球拍和羽毛球拍通常使用碳纤维复合材料制造,以提供更好的弹性和稳定性。
滑雪板、滑板等极限运动器材也常使用复合材料来增加刚性和耐用性。
第五个应用领域是电子电气领域。
复合材料在电子电气领域的应用越来越广泛。
例如,电子产品的外壳通常采用复合材料制造,以提供更好的电磁屏蔽和防火性能。
柔性电路板和传感器也可以使用柔性复合材料制造,以适应特殊的应用需求。
综上所述,复合材料具有广泛的应用领域,包括航空航天、汽车制造、建筑、体育器材和电子电气等领域,其轻质高强、耐腐蚀和多功能等特点使其成为众多行业的首选材料。
复合材料在建筑中的应用

复合材料在建筑中的应用在建筑领域中,材料的选择是非常重要的。
随着技术的发展,新型材料不断涌现,复合材料就是其中一种。
复合材料从广义上来说,是由两种或两种以上不同成分组合而成的材料,它们各自的优点得以集成和发挥。
复合材料不仅具有重量轻、耐久性高、强度高等特点,而且还具有多种颜色和表面处理方式。
因此,复合材料在建筑中的应用越来越广泛。
一、材料的概述在介绍复合材料在建筑中的应用之前,首先需要了解一下复合材料的概念和种类。
复合材料分为短织、薄板、型材、层压板和复杂构件等。
复合材料不仅仅使用在人类的日常生活中,而且在航空、汽车、交通、电子等领域广泛使用。
各种复合材料的主要成分有:纤维素、矿物、金属等。
这些成分具有高强度、耐磨、耐腐蚀等特点,也能够满足复合材料在建筑中的需求。
二、应用领域1、外墙装饰材料在建筑中,墙面的设计和装饰是非常重要的,因为它将建筑的内在精神面貌表现出来。
使用复合材料制成的墙面装饰材料,颜色、花纹和造型的灵活度非常高。
这些面板的表面光滑平整,保养方便。
同时,使用复合材料装饰的墙体不仅具有装饰效果,还具有一定的保温效果,可以降低能源消耗。
2、屋顶和天棚板屋顶和天花板是建筑中最为重要的部分之一。
这些表面材料必须具有一定的重量和强度,以便在各种气候条件下保持稳定。
使用复合材料制成的屋顶和天花板面板比传统的瓦片和混凝土更轻。
它的强度也更高,可以满足降低建筑物结构重量的需求。
3、空调设备空调设备是建筑中必不可少的设备之一。
使用复合材料制成的空调设备具有优异的绝缘性能,可以降低空调设备能耗。
同时,复合材料可以抵抗温度变化和化学腐蚀,也可以抵御气候变化和环境污染。
4、地面材料使用复合材料制成的地面材料具有卓越的耐磨性和强度,可以承受重型交通的冲击。
复合材料地面材料的设计方式更加灵活,配合不同的颜色和花纹可以创造出更加立体的效果。
三、对环境的影响使用材料应该考虑对环境是否会造成影响。
复合材料在建筑中的应用可以降低建筑的能耗,减少化石燃料的使用,从而降低光污染和噪音污染。
复合材料的用途

复合材料的用途复合材料是一种由两种或两种以上的材料组合而成的新材料,具有多种优异性能和广泛的用途。
复合材料的主要成分包括增强材料和基体材料,增强材料通常是纤维或颗粒状的,而基体材料则是黏合增强材料的胶合剂或树脂。
复合材料由于其独特的性能,在航空航天、汽车制造、建筑工程、体育器材等领域得到了广泛的应用。
首先,复合材料在航空航天领域具有重要的用途。
飞机和航天器需要具备轻质、高强度和耐腐蚀的特性,而这正是复合材料所擅长的。
使用复合材料可以减轻飞机的自重,提高燃油效率,同时也能提供更好的结构强度和抗疲劳性能,因此在航空航天领域,复合材料已经成为不可或缺的材料。
其次,复合材料在汽车制造领域也有着广泛的应用。
随着汽车工业的发展,轻量化成为了汽车制造的趋势,而复合材料的轻质高强特性正能满足这一需求。
利用复合材料可以降低汽车的整体重量,提高车辆的燃油经济性和性能表现,同时也能减少尾气排放,符合环保要求。
因此,复合材料在汽车制造领域有着广阔的市场前景。
此外,复合材料在建筑工程中也发挥着重要的作用。
传统的建筑材料如钢材和混凝土存在着自重大、施工周期长等缺点,而复合材料具有重量轻、抗腐蚀、易加工等优点,因此在建筑结构、桥梁、隧道等领域得到了广泛的应用。
利用复合材料可以有效减少建筑物的自重,提高建筑物的抗风、抗震性能,同时也能延长建筑物的使用寿命,因此在建筑工程中推广复合材料具有重要的意义。
最后,复合材料在体育器材制造中也有着重要的用途。
例如,复合材料制成的网球拍、高尔夫球杆、自行车车架等具有重量轻、抗震、耐磨等特点,能够提高运动员的竞技水平,受到了运动爱好者的青睐。
此外,复合材料还可以制成各种护具,如头盔、护膝、护肘等,提供更好的保护效果,因此在体育器材制造领域,复合材料也具有广阔的市场需求。
综上所述,复合材料具有轻质高强、耐腐蚀、易加工等优异性能,在航空航天、汽车制造、建筑工程、体育器材等领域有着广泛的应用前景。
随着科技的不断进步和人们对产品性能要求的提高,相信复合材料的应用领域将会更加广泛,市场前景也会更加广阔。
建筑中的复合材料应用

建筑中的复合材料应用一、引言随着科学技术的不断发展,新材料的出现在建筑领域产生了重大影响。
复合材料作为一种具有优异性能的新型材料,被广泛应用于建筑中。
本文将介绍建筑中复合材料的应用及其优势。
二、复合材料的定义与特点复合材料是由两种或两种以上不同材料的组合形成的新材料。
与传统材料相比,复合材料具有轻质、高强度、耐腐蚀、耐磨损等优点。
这使得复合材料成为建筑领域中不可或缺的材料之一。
三、建筑中的复合材料应用1. 玻璃纤维增强塑料(GFRP)玻璃纤维增强塑料是一种常用的复合材料,它由玻璃纤维和树脂组成。
在建筑中,GFRP常用于加固混凝土结构,如梁、柱和板等。
与传统的钢筋混凝土相比,GFRP具有重量轻、耐腐蚀和易于加工等优势。
2. 碳纤维增强聚合物(CFRP)碳纤维增强聚合物是一种高强度、高模量的复合材料。
它由碳纤维和树脂组成,广泛应用于建筑中的结构加固和修复。
CFRP可以有效地提高结构的强度和刚度,同时重量轻,对原有结构影响较小。
3. 铝塑板铝塑板由铝合金和塑料复合而成,在建筑立面装饰中得到广泛应用。
铝塑板具有质轻、防火、耐腐蚀等特点,能够满足建筑外墙的美观和保护要求。
4. 复合保温板复合保温板是由保温材料和外层装饰材料组成的复合材料。
它具有保温隔热、防火、耐候等特点,被广泛应用于建筑的外墙保温系统中。
5. 复合地板复合地板是由木质纤维和塑料复合而成的新型地板材料。
它具有美观、耐磨、防水等特点,同时易于安装和维护。
复合地板在建筑室内装饰中得到了广泛应用。
6. 纤维增强水泥板(GRC)纤维增强水泥板是由水泥、石英砂和玻璃纤维等组成的复合材料。
它具有轻质、高强度、防火、耐候等特点,被广泛应用于建筑的外墙装饰、立面构件等。
四、复合材料应用的优势1. 重量轻:复合材料相比传统材料更轻,能够减轻建筑自重,降低结构负荷。
2. 高强度:复合材料具有优异的强度特性,能够提高建筑结构的抗震、抗风等能力。
3. 耐腐蚀:复合材料对于腐蚀性环境具有良好的耐腐蚀性能,能够延长建筑使用寿命。
复合材料在工程中的应用
复合材料在工程中的应用
复合材料在工程中有着广泛的应用,以下是一些常见的应用领域:1.航空航天领域:复合材料具有优异的比强度和比刚度,可以减轻
结构重量并提高性能。
在飞机和火箭等航空航天器中,复合材料被用于制造机身、机翼、尾翼等关键部件。
2.汽车工业:复合材料在汽车工业中也得到了广泛应用。
它们被用
于制造车身、车架、车轮等部件,以提高车辆的轻量化、安全性和舒适性。
3.建筑领域:复合材料在建筑领域的应用也越来越广泛。
它们被用
于制造桥梁、高层建筑、体育场馆等大型结构,以增强结构的强度和耐久性。
4.医疗器械:复合材料由于其生物相容性和耐腐蚀性,被广泛应用
于医疗器械领域。
它们被用于制造人工关节、血管支架等医疗设备。
5.电子产品:复合材料在电子产品领域也有着广泛的应用。
它们被
用于制造手机、平板电脑、电视等设备的壳体和内部结构件,以提高产品的外观和性能。
6.其他领域:复合材料还在其他领域有着广泛的应用,如船舶制造、
电力工业、体育器材等。
总之,复合材料在工程中的应用非常广泛,可以提高产品的性能、减轻重量、增强耐久性和美观性等。
随着技术的不断进步和应用领域的
不断拓展,复合材料在未来的工程应用中将会发挥更加重要的作用。
复合材料及其结构的力学、设计、应用和评价
文章标题:深度剖析复合材料及其结构的力学、设计、应用和评价一、引言复合材料作为一种具有优异性能的新型材料,在工程领域中得到了广泛的应用。
复合材料的力学特性、结构设计、应用领域和评价标准是复合材料研究的重要内容。
本文将从深度和广度两个方面来探讨复合材料及其结构的力学、设计、应用和评价,以帮助读者全面了解这一主题。
二、复合材料的力学特性1.1 引言复合材料的力学特性是指复合材料在受力作用下的力学行为,包括抗拉、抗压、屈服等特性。
1.2 弹性模量和强度复合材料的弹性模量是衡量其刚度的重要参数,而强度则是衡量其承载能力的重要指标。
复合材料的弹性模量和强度与其结构设计和材料组成密切相关,需要根据实际应用来评价。
1.3 疲劳特性复合材料具有疲劳寿命有限的特点,其疲劳特性是指在受到交变载荷下,复合材料的力学性能变化规律。
评价复合材料的疲劳特性对于其在实际工程中的应用具有重要意义。
1.4 断裂韧性复合材料的断裂韧性是指其在受到外部冲击或载荷作用下耐受破坏的能力,是衡量复合材料抗拉伸、抗压、抗扭转能力的重要参数。
三、复合材料的结构设计2.1 纤维增强复合材料纤维增强复合材料是指将纤维材料与基体材料结合形成复合结构的材料。
纤维增强复合材料的结构设计是根据不同的应用场景和受力条件进行优化的重要环节。
2.2 层合板结构设计层合板是一种典型的复合材料结构,在航空航天、汽车制造等领域得到广泛应用。
其结构设计需要考虑到不同材料层间的粘结、层间应力分布等因素。
2.3 复合材料复合结构设计复合材料的复合结构设计是指在复合材料的基础上,结合其他材料或结构进行设计,以满足特定工程需求。
四、复合材料的应用领域3.1 航空航天领域复合材料在航空航天领域中得到了广泛的应用,例如飞机机身、发动机零部件等都采用了复合材料的结构设计。
3.2 汽车制造领域汽车制造领域是复合材料的另一个重要应用领域,车身、发动机罩等部件都在不同程度上采用了复合材料。
复合材料的特点及应用
复合材料的特点及应用
复合材料是由两种或两种以上的材料组合而成的材料,这些材料在组合后保留各自材料的优点,同时弥补了各自材料的缺点。
复合材料通常具有以下特点:
1.高强度和高刚度:复合材料通常能够提供比传统材料更高的强度和刚度。
2.轻质:复合材料的密度通常比金属要低,因此在重量方面具有优势。
3.耐腐蚀性能:许多复合材料对腐蚀性能有良好的表现,使其在恶劣环境下具有更长的使用寿命。
4.设计灵活性:复合材料可以被设计成各种形状,并且能够满足不同的工程需求。
复合材料在许多领域有广泛的应用,包括但不限于:
1.航空航天工业:用于制造飞机、导弹、卫星等航空航天器件,以提高强度和减轻重量。
2.汽车工业:用于制造汽车零部件,如车身结构、发动机零部件等,以提高燃油效率和安全性能。
3.建筑业:用于制造建筑材料,如钢筋混凝土、玻璃钢等,以提高结构强度和耐久性。
4.体育用品:如高尔夫球杆、网球拍、自行车框架等,以提高产品的性能和耐用度。
5.医疗器械:用于制造医疗设备和假体,如人工关节、心脏起搏器等,以提高产品的生物相容性和耐用性。
这些只是复合材料的一些特点和应用领域,随着材料科学和工程技术的发展,复合材料在更多领域将发挥重要作用。
FRP建筑材料的结构性能及应用综述
FRP建筑材料的结构性能及应用综述一、本文概述本文旨在全面综述FRP(Fiber Reinforced Plastics,纤维增强塑料)建筑材料的结构性能及其在各领域的应用。
FRP作为一种轻质、高强、耐腐蚀的新型复合材料,近年来在建筑行业中得到了广泛的应用。
本文将从FRP的基本性质出发,深入探讨其力学特性、耐久性以及设计优化等方面的问题,并结合实际工程案例,分析FRP在桥梁、建筑加固、预应力结构等领域的具体应用情况。
本文还将对FRP 材料的发展趋势和面临的挑战进行展望,以期为相关领域的研究者和实践者提供有益的参考。
二、FRP建筑材料的结构性能FRP(Fiber Reinforced Polymer)建筑材料,作为一种高性能复合材料,其结构性能表现优异,被广泛应用于建筑领域。
FRP材料主要由聚合物基体和增强纤维两部分组成,其中增强纤维包括玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维等,这些纤维具有高强度、高模量的特性,而聚合物基体则起到固定纤维位置、传递应力的作用。
高强度与轻质化:FRP材料具有极高的比强度和比模量,即在单位质量下,其强度和模量远超传统建筑材料,如钢筋和混凝土。
因此,FRP材料能够在满足结构性能要求的同时,实现建筑结构的轻质化,降低建筑自重,提高建筑的使用效率和经济效益。
良好的抗疲劳性能:FRP材料在循环加载下表现出良好的抗疲劳性能,不易出现疲劳破坏。
这一特性使得FRP材料在桥梁、道路等需要承受长期重复荷载的建筑工程中具有广泛应用前景。
优良的耐腐蚀性:FRP材料具有优异的耐腐蚀性,能够抵抗酸、碱、盐等化学物质的侵蚀。
这使得FRP材料在海洋、化工等恶劣环境下仍能保持良好的结构性能,延长建筑的使用寿命。
良好的可设计性:FRP材料具有良好的可加工性和可设计性,能够根据工程需求进行定制生产。
通过改变纤维类型、含量、排列方式以及聚合物基体的种类和性能,可以调整FRP材料的力学性能和功能特性,以满足不同建筑结构的性能要求。
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纺硕1101 钟翠学号:2110040读书报告——关于《纤维复合材料在建筑工业中的应用与特点》的读书报告建筑业在国民经济中占有很重要的地位,不论是哪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。
建筑工业中,传统的建筑材料是砖石结构、钢结构、木结构、钢筋混凝土结构。
从环境保护角度来看,砖石结构、木结构的使用会越来越少,钢结构和钢筋混凝土结构虽然在现代建筑中发挥着主导作用,但由于其质量大,建筑面积利用率较低等缺点仍难以满足各个方面的要求。
因此,必须改善现有的建筑材料和发展新型的建筑材料。
随着军工生产与航空航天而发展越来的纤维复合材料,由于具有良好而独特的性能,适应了现代工程结构向大跨度、高耸、重载、高强和轻质方向的发展,在土木建筑工程中的应用日益扩大。
纤维增强复合材料(fiber reinforced polumer/plastic,简称FRP)是由纤维增强材料和基体材料按一定比例混合并经过一系列工艺流程复合形成的高性能新型材料。
它不仅具有单一组分材料的基本特性,而且能产生比任一组分材料更加优越的性能。
目前工程上应用的FRP主要为碳纤维(CFRP)、玻璃纤维(GFRP)和芳纶纤维(AFRP)增强的树脂基体。
用于建筑工程结构的FRP主要采用长纤维增强为主,主要产品形式有:片材、筋材和索材、网格材和格栅、拉挤型材、模压型材靠等。
纤维布是目前应用最广的形式,主要应用于结构工程加固,使用前不润树脂,加固时用树脂浸润后粘贴于结构表面。
复合材料在建筑工业中用途十分广泛,从基础到屋面、从内外墙板到卫生洁具、从门窗到建筑装饰、从承重结构到全复合材料房屋,均可用复合材料来制造。
根据国内外复合材料建筑结构的应用情况,用于建筑方面的复合材料制品可以归纳为如下几类。
⑴复合材料承重结构用于承重结构的复合材料建筑制品有:桁架、柱、梁、承重折板、屋面板、楼板、梯子、加强筋等。
这些复合材料构件主要用于化工厂房、码头等需要防腐的建筑,高层结构及全复合材料房屋等要求质量轻的建筑。
⑵复合材料围护结构用于围护结构的复合材料制品有:各种波纹板、夹层结构,各种不同材料复合板、整体式和装配式折板结构以及壳体结构、防腐栏杆等。
用于壳体结构的板材既是围护结构又是承重结构。
这些构件可以用作工业与民用建筑的外墙板、隔墙板、物顶结构、遮阳板、天花板、薄壳结构和折板结构的组装构件。
⑶采光制品用于采光建筑制品的复合材料结构有:透明波形板、半透明夹层结构板、整体式和组装式采光罩等。
主要用于工业建筑、民用建筑、农业温室及大型公用建筑的天窗、屋顶及围护墙面的采光等。
⑷门窗装饰材料用于门窗装饰材料的复合材料结构有:各种断面形状的复合材料拉挤型材、平板、浮雕板、复合板等。
主要用于工业及民用建筑的门窗框架、门板、贴面、吊顶、大型建筑浮雕和城市雕塑等。
⑸给排水工程材料在市政建设中给水、排水、污水等工程中已大量使用复合材料结构制品,如各种直径的地上与地下复合材料管道、复合材料高位水箱、化粪池、防腐排污槽、屋面排水、落水管等。
⑹卫生洁具材料复合材料卫生洁具有浴盆、洗面盆、坐便盆、各种整体式、组装式卫生间等,广泛用于宾馆、住宅的卫生间以及各类建筑的卫生工程中。
⑺用于采暖通风的复合材料及其结构制品有:复合材料冷却塔、通风管、栅板、防腐风机叶片以及整体成型的采暖通风制品。
主要用于工业及民用建筑物中央空调系统的送风管、排风管、防腐风机罩等。
⑻高层楼房屋顶建筑用于屋顶建筑的复合材料结构有:旋转餐厅屋盖、异形尖顶屋盖、楼房加高、球形屋顶、屋顶花园、屋顶游泳池、广告牌、广告字、雕塑等。
复合材料之所以能在建筑中得到应用并展现出广阔的发展前景,是因为它具有许多优越特点,可以满足对于建筑结构的性能要求。
复合材料的建筑特性表现在以下几方面。
⑴材料性能的可设计性复合材料的性能可以根据使用要求进行设计。
复合材料的力学性能除了帖增强纤维、树脂基体以及组分材料的体积分数决定以外,还与纤维的铺设方向、铺层顺序等有关。
因此,可以根据结构的受力特点、荷载分布的不同,选择材料和设计铺层,使结构既能满足使用要求又经济合理。
如果结构要求满足耐水、防腐等要求,可以选择耐腐蚀性好的树脂作为基体材料;若要求防火、价廉,则可以采用无机复合材料结构。
⑵材料与结构的统一性复合材料与结构是同时成型的,即复合材料建筑构件可以整体一次成型,大大减少大型复杂建筑结构的连接接头,减少或避免了结构在连接部位的应力集中,同时又减轻结构的质量,节省材料,降低成本。
⑶轻质高强,力学性能好复合材料具有很高的比强度和较高的比刚度,单向玻璃纤维增强复合材料的拉伸强度可达1000MPa以上,是普通建筑用钢材的3-4倍;拉伸弹性模量在50GPa以上,约为钢材的1/4。
而GFRP的密度只有1800kg/m3左右,是钢材的1/5-1/4,因此GFRP的比强度为普通钢材的15倍,而比钢度与钢材相当。
如果是单向碳纤维复合材料,则其拉伸强度、拉伸弹性模量更高,而密度还要更低。
所以CFRP可以获得比钢材高得多的比强度和比刚度。
⑷良好的耐腐蚀性FRP可在酸、碱、氯盐和潮湿环境中长期使用。
在化工建筑、盐渍地区的地下工程、海洋工程和水下工程中,FRP材料良好的耐腐蚀性能得到实际工程的证明。
国外发达国家每年因钢材锈蚀而造成的桥梁的结构工程老化损坏修复费用极高,我国目前因钢材锈蚀而造成的损失也在逐年增加,因此,在寒冷地区和近海地区的桥梁、建筑中采用FRP结构或FRP配盘混凝土结构以抵抗除冰盐和空气中的腐蚀,可极大地降低结构维护费用,延长结构使用寿命。
⑸透光性 GRP可以做成透明材料,透明玻璃钢的透光率达85%以上,接近于玻璃,因此可以用途建筑采光材料。
与玻璃相比,透明玻璃最大的特点是不易破碎,还能承受荷载。
用于建筑工程时可以同时发挥结构材料、围护材料和采光材料三者的作用,能够达到简化采光设计、降低工程造价的目的。
⑹隔热性建筑物要求能够有效地防止由于热传导、热对流引起室内温度产生较大的变化,以给人们舒适的工作与生活环境。
一般建筑材料的隔热性能较差,混凝土的热导率为1.5-2.1W/(m.k),红砖的热导率为0.81 W/(m.k),而复合材料夹层结构的热导率为0.05-0.08 W/(m.k),是混凝土的1/25,红砖的1/10.即用复合材料夹层结构做建筑物墙体材料时,可以起到节能作用。
⑺隔音性隔音效果是评价物质质量高低的标准之一,在传统的材料中,一般隔音效果好的建筑材料密度往往较大,隔热性较差,运输安装费用较大。
复合材料具有消失振动音波和传播音波的功效,经过专门设计的夹层结构可以取得既隔热又隔音的双重效果。
复合材料也存在一些缺点,用于建筑结构时应加以注意,必须在设计中利用其的长处,克服其弱点,以充分发挥复合材料的可设计性和最大功能。
复合材料在建筑在应用时要注意的几个问题如下:⑴刚度问题普通的玻璃布增强复合材料的弹性模量较低,只有钢材的1/10。
因此用作承重结构建筑结构时,应通过从结构形式上的合理设计来弥补材料的刚性不足的问题,如采用夹层结构、折板结构、拱形结构或加肋结构等,通过合理的结构设计来提高结构的刚度和稳定性。
⑵成本问题树脂复合材料比传统的建筑材料要贵,一般的玻璃纤维增强树脂基复合材料的材料成本为15000元/吨左右,如果采用碳纤维等高性能的增强材料或环氧树脂、乙烯基脂树脂等高性能的基体材料,则成本还要高很多。
因此为了减少复合材料建筑结构的造价,一方面要根据建筑构件的不同用途选用的原材料,不同的受力特点采用不同的复合结构形式,使结构的每部分、材料的各组分都充分发挥最大的作用;另一方面可以采用价格较低的不同各类的复合材料,如高性能的无机复合材料等。
总之要通过合理的材料设计和结构设计,使结构既满足使用要求,又尽量降低成本,达到最高的性价比。
⑶防火问题一般用于制造复合材料的热固性树脂遇火后易燃烧,因此用于复合材料建筑结构时需要提高材料的氧指数,使之具有阻燃性或自熄性。
在防火性能较高的场合,宜采用完全不燃烧的无机复合材料。
⑷耐久性问题复合材料的老化及耐久性问题是常被人们关注的。
在有腐蚀性介质的环境下,如化工建筑、港口建筑等,复合材料建筑结构的耐久性要比钢结构、钢筋混凝土结构要好。
对一般建筑物来说,通常要求耐久50年以上,如果预先对复合材料进行预老化处理,平时也加强维护,复合材料建筑结构能够满足耐久性的要求。
从复合材料的实际使用情况来看,国内一些复合材料结构已经有了40余年的老化经历,现仍完好;在国外,地下埋设的复合材料管道已经使用了50年。
建筑材料的发展在建筑中占有极其重要的地位,随着纺织工艺技术的发展,纤维复合材料作为一类新兴的先进材料,在建筑业中的应用必将越来越广泛。
用于结构补强材料的纤维复合材料中常见的碳纤维、芳纶和玻璃纤维中,从各方面来看,碳纤维应优先采用。
不论是碳纤维布,还是碳纤维索,在工程应用中都是较合适的。
而且,现阶段碳纤维增强材料应用于混凝土结构加固是最合适的途径和方式,不仅可用于建筑结构或是桥梁结构的承载加固,也可用于抗震加固,也可用于人防工程的结构加固。
虽然现阶段利用碳纤维复合材料对结构构件进行加固已经取得了极大的成就,但是由于碳纤维材料应用的时间较短,以及它与结构构件之间结合面的复杂性,使研究工作面临许多困难。
研究方法单一,假设条件过多等原因都是使研究的结果比较粗糙,与实际情况有很大差别,这也限制了碳纤维材料在更多的领域里充分发挥自身的优越性能,这些问题都有待于进一步的探讨。
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