玻璃纤维增强复合材料在建筑节能中的应用

       当前，节能和环保已成为人类改善生存环境和社会寻求良性发展的主题，越来越受到人们的重视。据统计，我国建筑业能耗约占所有产业能耗的30%。这对日益匮乏的自然资源造成极大的威胁。因此，推进建筑节能是我国走可持续发展之路的必然趋势，特别是采用节能环保材料对既有建筑的节能改造和新建建筑的节能选材设计是未来一段时间内降低建筑能耗的必由之路。玻璃纤维增强复合材料（俗称玻璃钢）凭借其优异的性能，在建筑节能方面的应用日益受到人们的青睐。
1  玻璃钢的优良性能
       (1)轻质高强，力学性能好

       玻璃钢具有比强度高、比模量大、抗疲劳性能及减振性能好等优点。玻璃钢密度通常为1.7g/m3左右，而其强度可以达到甚至超过普通碳素钢的强度，作承力构件可发挥其独特的优良力学性能。

       (2)可设计性优良

       玻璃钢的成型工艺灵活，其结构和性能具有很强的可设计性。通常玻璃纤维的强度和弹性模量比树脂的强度和弹性模量大几十倍。可以通过改变玻璃钢中纤维的含量和分布方向，将潜在的性能集中到必要的方向上，使纤维更有效地发挥作用。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，还可赋予玻璃钢阻燃、防静电等功能特性。

       (3)优良的耐化学药品性和耐候性

       玻璃钢与普通金属的电化学腐蚀机理不同，其表面电阻为1×1016~1×1022Ω，在电解质溶液里不会有离子溶解出来，因而对大气、水和一般浓度的酸、碱、盐等介质有着良好的化学稳定性。另外，在玻璃钢中加入相关的辅料可有效改善其耐老化性等性能。

       (4)隔音性能好

       玻璃钢的阻尼性能很好，对声音的阻隔可以达到26~30dB。

       (5)优良的电性能

       玻璃钢的介电性能好，具有良好的绝缘性能和透波性能。通过设计可使其在很宽的频段范围内都具有良好的透微波性能。

       (6)良好的热性能

       玻璃钢的热异率为0.03~0.05W/(m·K)，比普通材料低得多。同时，在一定温度范围内，玻璃钢具有良好的热稳定性。其线胀系数和玻璃接近，低于钢和铝合金。

2  玻璃钢在建筑节能中的应用

       2.1  玻璃钢管道

       近年来，我国新建城市供水工程所用管材多数为金属管、预应力钢筋混土管。由于金属管需做防腐处理，长距离的管道防腐不但增加成本，而且质量也难以得到保证；预应力钢筋混凝土管在运行中易出现爆管、渗漏等质量问题，节能效果较差。而玻璃钢管道由内衬层、结构层和外保护层构成，管道内衬层含有丰富的树脂，耐腐蚀且内壁光滑，输送介质摩阻系数小；结构层用玻璃纤维增强，为承受全部荷载的受力层，使用安全可靠。玻璃钢管道与金属管道等其它管道相比，输送介质时运行阻力小，能耗低。当输水量相同时，所需的玻璃钢管道的管径可至少小一个等级。如用相同管径的管道输送相同的水量，玻璃钢管的用电量可比钢管、铸铁管、水泥管低30%~40%，或在相同输送能耗下输送能力提高20%以上。玻璃钢管道的质量只有相同管径、相同长度钢管的1/6~1/3、铸铁管的1/9~1/7、混凝土管的1/15~1/10，因此可大大降低施工费用。玻璃钢管的维修费用一般只占安装和材料费用总和的1%，而钢管则为3%。玻璃钢管道的生产能耗低，分别为功能相同钢管和铸铁管的66.7%和22.3%。5年前玻璃钢管道的价格较同样的钢管价格高30%~50%，从而影响了其推广使用，近几年尤其是2007年以来钢材价格上调幅度较大，玻璃钢管的价格比同样的钢管价格高2%~4%。但采用玻璃钢管可使整体工程造价降低20%~30%。河南理工大学等研发的高强双抗煤矿玻璃钢管道已在河南平顶山、山东兖州及河北邯郸等较大的煤矿企业推广使用，吨煤成本明显降低。高压玻璃钢管在大庆、胜利等油田得以广泛使用。以武汉理工大学为代表研制的纤维缠绕夹砂玻璃钢管道生产技术装备已达到目前国外同类技术装备水平，市政用玻璃钢管道在逐年增加。

       目前我国城市供水管材料主要还是铸铁管、钢管、水泥压力管和硬质聚氯乙烯管等，较少采用玻璃钢管道，近几年我国城市供水量逐年增加，各项费用也在逐年提高。若修一个供水量30万t/d的水厂，一般需要2条直径1.6m以上的管道，而修建一个50万t/d的水厂，需要2条直径2m以上的管道，如果用玻璃钢管敷设，可为国家节约大量的能源。玻璃钢管在城市旧排水管道改造工程中有着独特的优越性，根据国外的经验，在要改造的旧排水管断面中可引入小于原管直径的玻璃钢管，这样既不影响排水，又不用拆除旧管道。目前我国城市有很多排水管因年久失修需要改造和更换。因此，预计玻璃钢管道在城市给排水管道改造中将会得到广泛的应用。

       2.2  玻璃钢门窗

      从能源流失来看，房屋建筑的能源损失中50%是通过门窗流失的，尤其是公共建筑的窗墙比高达70%，更加大了能源损失。因此，门窗节能在整个节能建筑中起到至关重要的作用。玻璃钢门窗是以无碱玻璃纤维及其制品为增强材料，不饱和聚酯树脂为基体材料，通过拉挤工艺生产出空腹型材，经过切割、组装、喷涂等工序而制成。玻璃钢门窗既有钢、铝门窗的坚固性，又有一般塑料门窗的耐腐蚀、保温、节能性能，更具有自身独物的隔音、抗老化、尺寸稳定等性能，被誉为21世纪建筑门窗的绿色产品。