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神奇的玻璃钢瓦:建筑领域的多面能手
2024-10-26 14:39

一、认识玻璃钢瓦

(一)材料组成与定义

玻璃钢瓦,也被称为 FRP 瓦,是一种由玻璃纤维和树脂组成的高性能建筑材料。玻璃纤维作为增强材料,赋予了玻璃钢瓦高强度和良好的韧性;树脂则作为基体材料,起到粘结和保护玻璃纤维的作用。这种复合材料结合了玻璃纤维的高强度和树脂的耐腐蚀性、绝缘性等特点,成为一种性能优异的建筑材料。

(二)广泛应用领域

玻璃钢瓦被广泛用于工业厂房、仓库、温室、车站、码头、航空港、体育建筑、商业建筑、钢结构等诸多采光领域。在工业厂房中,玻璃钢瓦能够提供良好的采光效果,降低照明能耗,同时其耐腐蚀性和抗老化性能能够适应工业环境的要求。仓库使用玻璃钢瓦可以保证货物的存储环境明亮,便于管理和搬运。温室领域,玻璃钢瓦的透光性好,有利于植物的生长,而且隔热、保暖效果好,导热系数仅为 0.14kcl/mhr 摄氏度,能够为植物提供适宜的生长温度。车站、码头等交通枢纽场所,玻璃钢瓦的轻质高强特点便于安装和维护,同时其耐候性能够经受各种恶劣天气的考验。体育建筑和商业建筑中,玻璃钢瓦不仅能满足采光需求,还能为建筑增添独特的外观效果。在钢结构建筑中,玻璃钢瓦与钢结构的结合,既发挥了钢结构的强度优势,又利用了玻璃钢瓦的采光和防护性能。据有关统计资料,目前世界各国开发的玻璃钢产品的种类已达 4 万种左右,我国玻璃钢工业经过四十多年的发展,也已在国民经济各个领域中取得了成功的应用。

二、玻璃钢瓦的特点

(一)优异的性能表现

玻璃钢瓦具有诸多优异性能。首先,耐候性极强,在 65 摄氏度下不变形、不风化削皮,能够适应各种恶劣的气候条件。其次,隔热、保暖效果显著,导热系数仅为 0.14kcl/mhr 摄氏度,能有效降低室内温度波动,减少能源消耗。再者,无毒无类如石棉致癌微生物公害,符合世界卫生标准,使用起来安全放心。同时,不长苔藓,能防止微生物附着物生长,在正确施工下可抗每小时 120 里强风。

(二)强大的力学性能

玻璃钢瓦质地坚韧抗冲击,即使车轮碾过也能恢复原状,拉深强度达 42Mpa。安全可靠,明火不助燃,防火性能良好。在抗风方面表现出色,可抵御强风侵袭;抗压能力强,能承受较大的重量;抗老化性能卓越,使用寿命长。此外,还具有抗折力、抗强力和耐候力等特点,能够在各种复杂环境下保持稳定的性能。

(三)制作工艺优势

玻璃钢瓦具有连续成型、无限延长的特点,这使得制作过程更加便利快捷,大大提高了制作成品的效率。同时,它还具有轻质高强的特性,方便运输和安装。在制作过程中,可以根据不同的需求进行随意着色,满足各种建筑风格的要求。而且,玻璃钢瓦表面光洁,免维护,绿色环保,符合现代建筑的发展趋势。例如,采用手糊工艺制作时,将聚酯薄膜和方格布层层铺设,再倒入配好的胶料,经过刮除气泡、固化等步骤,即可得到绿色玻璃钢波纹瓦板。拉挤工艺则适合大批量生产,截面形状一致性高,精度控制较好。

三、玻璃钢瓦的优缺点

(一)优点众多

玻璃钢瓦具有诸多显著优点。首先,其重量轻,相较于传统瓦片,不会给建筑物增加过多负荷。据相关数据显示,玻璃钢瓦的相对密度在 1.5 - 2.0 之间,只有碳钢的 1/4 - 1/5。强度却很高,拉伸强度接近甚至超过碳素钢,比强度可与高级合金钢相比。在航空、火箭等领域都有卓越成效,在建筑领域更是表现出色。
其次,防火性能良好。玻璃钢瓦分为单板瓦和保温瓦,分别具有防火和阻燃的特性,能有效保护建筑物免受火灾侵害。同时,防水性能也较为突出,其表面质量高,平整度好,能有效地防止水的渗透和漏水。
再者,耐腐抗老化。FRP 是良好的耐腐材料,对大气、水和一般浓度的酸、碱、盐以及多种油类和溶剂都有较好的抵抗能力。在正确施工下,玻璃钢瓦不长苔藓,防止微生物附着物生长,抗老化性能卓越,寿命长。
此外,隔热保温效果显著。导热系数低,仅为 1.25 - 1.67kJ/(m・h・K),是优良的绝热材料。能有效降低室内温度波动,减少能源消耗。

(二)存在一定不足

玻璃钢瓦虽然优点众多,但也存在一些不足之处。
其一,并非百分百防水。在一些特殊情况下,如长期遭受强水压或安装不当,可能会出现轻微渗水现象。
其二,隔音效果相对较弱。与一些专门的隔音材料相比,玻璃钢瓦在隔绝噪音方面还有一定的提升空间。
其三,易变黄。现在市面上有些玻璃钢采光瓦时间久了就会发黄,主要是因为树脂、固化剂和促进剂放多或没拌匀,还有跟气温高低也有一定关系。并且,由于材料自身的缘故,树脂在阳光的照射下,都会发生变黄的现象,只是时间长短和变黄状况有轻度和严重的区别。

四、与其他材料对比

(一)与彩钢瓦对比

彩钢瓦近年来用量较大,优点是色彩美观、防水、防晒、能复合保温层、能做加长大规格瓦。但其缺点也较为明显,导热系数高,易锈蚀,刮风下雨噪音大,造价高,普通百姓不易接受。
相比之下,玻璃钢瓦在多个方面具有优势。从外观上看,虽然玻璃钢瓦颜色选择相对较少,一般只有白色和透明色两种(其他颜色可定制),但在某些场合使用效果更佳,比如采用玻璃钢瓦拼接的建筑物正面进行灯光照射,可以看到炫彩的夜景效果。
从保温隔热效果来看,彩钢瓦常用于工业建筑,材料较薄,保温隔热性能较差。而玻璃钢瓦采用上乘的玻璃纤维增强材料,具备良好的保温隔热效果,在夏季高温及冬季严寒的气候条件下,不仅可以起到隔热降温的效果,还能够有效的防水防潮,提高室内的舒适度。
在硬度和防腐性能方面,彩钢瓦采用经过一定工艺处理的钢板,硬度和防腐性能都较好,不易生锈、翘曲。而玻璃钢瓦的硬度虽不如钢板,但具有独特的韧性,不易发生裂纹和断裂,并且具有优异的防腐性能,在高湿、酸雨等环境条件下也能够保持很好的性能表现。
从材料成本方面考虑,彩钢瓦相对较便宜,但其使用寿命较短。玻璃钢瓦相对造价较高,但是使用寿命更长,具有更高的产业附加值。

(二)与岩棉瓦对比

岩棉瓦是以岩石毛细颗粒为原料,经高温熔融成转子丝,然后通过专有工艺和设备加固而形成的一种复合板。
岩棉瓦的优点在于具有高强度、保温性能好、隔音效果好和防火性能好等多重优势。在保温性能方面非常出色,而且防水性能也很好。由于其密度大,隔音效果明显,非常适合住宅区,能为人们提供更宁静的生活环境。最重要的是,岩棉瓦还具有极好的防火性能,对于住房在易燃区的人来说是非常理想的选择。
然而,岩棉瓦也存在一些缺点。价格相对高于玻璃钢瓦,且由于岩棉瓦比较重,安装时需要考虑它增加负荷的问题。此外,岩棉瓦中的主要成分岩棉对人体有害,长期裸露的话对人体有损害,可能会致癌。
玻璃钢瓦和岩棉瓦适用场景不同。如果需要一种价格低廉,防腐蚀性能好且重量轻的屋顶材料,则可以选择玻璃钢瓦。如果需要一种保温性能优异,隔音效果好,防火性能强的屋顶材料,可以选择优质的岩棉瓦。在选择之前,还应该考虑安装费用和材料的寿命。玻璃钢瓦的安装相对较容易,而岩棉瓦则需要专业安装工人进行安装。玻璃钢瓦的寿命通常为 15 至 20 年,而岩棉瓦的寿命可以达到 40 年以上。

五、安装方法

(一)安装前准备

在安装玻璃钢瓦之前,需要进行一系列的准备工作,以确保安装的顺利进行和安装质量。首先,要对屋顶基层进行处理,确保屋顶的基层平整、牢固,并清除任何尘土、杂物或旧屋顶材料。屋顶基层的平整度直接影响到玻璃钢瓦的安装效果和使用寿命,因此必须认真对待。同时,要检查屋顶的排水系统是否畅通,确保雨水能够顺利排出,避免积水对玻璃钢瓦造成损害。
其次,需要安装适当的防水层。在屋顶基层上安装防水层,例如防水薄膜或防水卷材,可以提供额外的防水保护。防水层的质量直接关系到屋顶的防水性能,因此要选择质量可靠的防水材料,并严格按照安装说明进行施工。

(二)安装步骤详解

  1. 瓦片布局:根据制造商提供的安装指南,确定瓦片的布局和安装顺序。这可能涉及确定起始行、边缘瓦片、屋脊瓦、檩瓦等的位置。在布局时,要考虑到屋顶的形状、坡度和采光需求,确保玻璃钢瓦的安装既美观又实用。
  1. 固定瓦片:使用适当的固定方法,将瓦片安装在屋顶基层上。这可以包括使用专用的瓦片固定夹、螺丝、钉子或其他建议的固定系统。在固定瓦片时,要确保瓦片固定牢固,但不要过度拧紧或损坏瓦片。例如,玻璃钢瓦在固定前需先导孔,孔径必须大于固定螺丝直径的 6 - 9mm,以作为热胀冷缩之用。
  1. 边缘处理:安装边缘瓦片或边缘条,以保护屋顶边缘,并提供美观的完成效果。边缘处理要细致,确保边缘瓦片与主体瓦片的连接紧密,防止雨水渗入。
  1. 屋脊和檩瓦安装:根据制造商的建议,安装屋脊瓦或檩瓦。这些瓦片用于覆盖屋顶的脊部或檩部,提供额外的强度和保护。在安装屋脊瓦和檩瓦时,要注意与主体瓦片的配合,确保安装牢固,密封良好。

(三)注意事项强调

  1. 严禁脚直接踩在波峰上,以免玻璃钢瓦开裂。必须在玻璃钢瓦的横向位置,放置一块防滑厚木板,脚踩在其上进行玻璃钢瓦的导孔和固定螺丝工作。
  1. 预留膨胀缝:玻璃钢瓦具有一定的热胀冷缩性能,因此在安装时要预留膨胀缝。一般来说,玻璃钢瓦在固定时,必须使用良好的泛水垫圈,使之介于螺丝与采光板之间,以便于防水防尘,同时也为热胀冷缩提供空间。
  1. 与钢板搭接:玻璃钢瓦与钢板在纵向搭接时,最小必须有 200mm 的重叠,并贴置两条止水带。在安装过程中,要确保搭接处的密封良好,防止雨水渗入。
  1. 施工顺序:玻璃钢瓦施工时,应按照从檐口逐步往屋脊方向进行的顺序进行安装。铺设完毕以后,预留出采光板的位置,确保采光效果。
  1. 固定方式:屋面瓦安装时采用手枪钻打自攻螺丝加固在屋面檩条上,短方向上加固 3 个自攻螺丝,长方向间距为每根檩条。其中短方向的自攻螺丝加固在波峰上,每个自攻螺丝必须配备一个防水垫圈。屋脊加固采用铆钉枪打铆钉加固,位置为屋脊瓦与屋面瓦波峰处,间距为 400mm。屋脊瓦与两坡面瓦的搭接长度为 50mm。

六、用途广泛

(一)建筑屋面及墙体
在大型工业建筑屋面及墙体改造工程中,玻璃钢瓦发挥着重要作用。由于其比传统瓦片更轻,安装过程更加便捷,大大降低了施工难度和人力成本。同时,玻璃钢瓦具有良好的红外反射和热辐射性能,能够有效调节室内温度,减少能源消耗。在现代化工厂、化肥厂、污水处理厂、电镀厂、锻造厂、铸造厂、电厂等工业建筑中,玻璃钢瓦能够适应复杂的环境条件,如耐腐蚀、耐老化、抗风压、抗冰雹等。其使用寿命长达 25 年以上,相比传统建筑材料,具有更高的性价比。例如,在一些沿海地区的工业厂房中,玻璃钢瓦能够抵御海风的侵蚀和盐雾的腐蚀,保持良好的性能和外观。

(二)池塘和水处理系统

玻璃钢瓦在池塘和水处理系统中表现出卓越的抗腐蚀性能。与金属材料不同,玻璃钢瓦不会被水腐蚀,能够长期稳定地应用于水中环境。它可以抵抗紫外线、磨损和温度波动等自然因素,适用于室外池塘和水处理设施。在养殖池塘中,玻璃钢瓦能够防止水体污染,为水生生物提供良好的生长环境。在水处理系统中,玻璃钢瓦可以用于建造水池、水槽和管道等设施,确保水质安全。据统计,使用玻璃钢瓦建造的池塘和水处理系统,其使用寿命比传统材料延长 2-3 倍。

(三)船舶制造

在船舶制造领域,玻璃钢瓦的轻量化特点能够显著提高船舶的速度和稳定性。相比传统的金属制造材料,玻璃钢瓦的重量更轻,减少了船舶的整体重量,降低了能耗,提高了航行效率。同时,玻璃钢瓦对海水和海洋环境的腐蚀具有很好的抗性,能够大大延长船只的使用寿命。在游艇、渔船等小型船舶中,玻璃钢瓦的应用越来越广泛。例如,一艘使用玻璃钢瓦制造的游艇,其重量比同等规模的金属游艇轻 30% 左右,速度提高了 10% 以上。此外,玻璃钢瓦还具有良好的隔热性能和隔音性能,为船员提供更加舒适的工作和生活环境。

(四)化学品和食品加工行业

在化学品和食品加工行业中,玻璃钢瓦的耐腐蚀性强,不会对产品产生污染。它可以承受各种强酸、强碱等有害物质,广泛用于储存罐和管道等设施。玻璃钢瓦的表面光滑,不易滋生细菌和微生物,符合食品加工行业的卫生标准。在化工企业中,玻璃钢瓦可以用于建造反应釜、储罐和管道等设备,确保化学品的安全储存和运输。据了解,一些大型化工企业采用玻璃钢瓦建造的储存罐,使用寿命可达 20 年以上,大大降低了设备维护成本。

(五)体育设施

玻璃钢瓦在体育设施中的应用也非常广泛。它可以作为网球场、足球场、壁球场等体育场馆的屋面,具有良好的耐腐蚀性、耐磨损性和耐高温性。玻璃钢瓦的装饰风格多样,可以根据不同的体育场馆需求进行定制,为体育设施增添独特的外观效果。此外,玻璃钢瓦还能够有效防止水涝、结冰和其他环境因素对设施造成的损害,确保体育场馆的正常使用。例如,在一些大型体育场馆中,采用玻璃钢瓦建造的屋面,不仅美观大方,而且能够抵御各种恶劣天气的影响,为运动员和观众提供安全舒适的环境。
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