聚氨酯模网夹心保温板的可行性分析

聚氨酯模网夹心保温板的可行性分析
曹明莉，刘东，位建强
（大连理工大学土木工程学院，辽宁大连　116024）
摘　要：介绍了与聚氨酯模网夹心板相关产品的发展状况，论述了聚氨酯与模网复合体的可行性和基本结构形式。
关键词：建筑模网；聚氨酯；预制板材；夹层结构

引言

模网夹心保温板从复合材料的基本思想出发，拟采用建筑模网构架为结构体，内部填充保温体（聚氨酯），从而构成具有夹心结构的模网夹心保温板。模网聚氨酯板实行工厂化预制，聚氨酯泡沫均匀地浇注到建筑模网的构架中，制成模网聚氨酯预制板材，预制板材使用专用抹面砂浆抹面，并对保温体（聚氨酯硬泡体）进行提高强度的改性，这种预制板可用于屋面结构或框架结构的填充墙体，而且属于节能型墙体材料，对于建筑节能意义重大。

1　硬质聚氨酯泡沫预制板材

应用于建筑保温工程的硬质聚氨酯泡沫预制板可分为3种形式的产品，一是普通型预制板，板体表面未作任何处理，为纯聚氨酯泡沫切割面；二是复合预制板，板体表面经过界面处理，表面性质已变成无机材料表面、纤维状表面或偶联剂表面等，主要是为了提高板材表面能，提高板材与粘结砂浆或抹面砂浆的粘结性；三是集成预制板，板体表面在界面处理的基础上，再增覆功能性材料，如覆加装饰面层、防水面层等，使预制板成为多功能的新型材料，减少施工环节，提高质量保证系数，降低综合造价[sup][ 1 ] [/sup]。

2　混凝土夹芯板

混凝土夹芯板是由中间保温层隔开的两层钢丝网片混凝土层复合而成。钢丝网片混凝土层由穿过保温层的混凝土腹板连接件、金属连接件、塑料连接件或由这些连接件共同组合的连接件连接而成的。
混凝土夹芯板产品主要有：钢丝网节能墙板（钢丝网聚苯乙烯泡沫塑料或玻璃丝面毡夹芯复合墙板）、泰柏板（ TIP板，钢丝网聚苯乙烯泡沫塑料夹芯复合墙板）、舒乐舍板（简称SRC，钢丝网聚苯乙烯泡沫塑料夹芯复合墙板）、GY板（钢丝网岩棉夹芯复合墙板）以及三维板等[sup][ 2 ][/sup]。

3　建筑模网技术

建筑模网是由两片钢丝网形成空间网架结构、内部充填混凝土制成的一种新型墙体材料，我国于1998年3月引进此技术，目前在北京、沈阳、盘锦和大连等地利用该技术已建成近百万平方米的建筑。
建筑模网混凝土克服了普通混凝土的缺陷，王立久等[sup][ 3 ][/sup]通过研究，提出了建筑模网的增强机理（渗滤效应、消除容器效应、环箍效应、限裂效应），它是建筑模网技术的理论基础。而建筑模网结构与聚氨酯硬泡体结合的增强机理还是一个全新的课题，聚氨酯硬泡体作为有机高分子材料在性质上与混凝土相去甚远，若要将模网聚氨酯板应用于建筑承重结构上，必须对聚氨酯硬泡体进行增强改性，使其满足承重结构机械性能指标的要求。
根据现阶段建筑模网的使用情况，可以推断，在建筑工程中采用建筑模网，将会带来巨大的经济效益和环境效益，也将会给设计、施工乃至建筑体系带来一次大变革，建筑模网在建筑行业的发展前景广阔，意义重大[sup][ 4 ] [/sup]。
4　聚氨酯模网夹心保温板的可行性分析

4. 1　原材料的发展状况
建筑模网进入我国已有10年的时间，经过不懈的努力，已经自主开发生产出形式更为多样化、应用范围更广的模网网片80余种，经对其材料性能、结构性能的充分研究和论证，可以作为模网夹心保温屋面板的结构体。
聚氨酯泡沫塑料是聚氨酯合成材料中产量最大的品种，其总产量约占聚氨酯材料总量的60 %。近年来，全球聚氨酯的年产量已突破1 000万t，且每年仍以6 % ～9 %的速度增长，我国近几年的聚氨酯产量均以10 %的速度增长。
广泛用作夹层结构的芯材，是因为其容重小（密度小）、强度高、热导率低、耐油、耐低温、防震、隔音性能好，而且粘接性能好并能现场发泡，便于填充复杂形状的构件。基于上述优点，可将其作为模网夹心保温屋面板的保温体。聚氨酯硬泡体作为保温体需要进行改性，改性聚氨酯硬泡体是指在硬泡体成型过程中填加颗粒状无机质，既可以改善聚氨酯硬泡体的机械性能，同时还可以降低聚氨酯的造价。
4. 2　夹层结构的结构特性和设计原则
在建筑工程中，模网聚氨酯预制板使用抹面砂浆进行抹面，从而形成一种夹层结构，模网聚氨酯预制板充当此结构的芯材，而抹面砂浆相当于面板。夹层结构的力学原理如同工程上的工字梁，面板与翼缘相当，主要承受拉力和压力，而芯子相当于腹板，主要承受弯曲时的剪力。夹层结构的主要结构特点是抗弯刚度大，可以在结构质量较小的情况下承受较大的弯曲载荷，既具有较高的抗弯刚度质量比，还具有隔声、隔热等优异的物理性能，制成的轻质构件在建筑上作为高层框架结构的内外墙体材料。
设计一个夹层结构构件必须满足设计载荷下的强度和刚度要求。这是夹层结构部件设计的总原则，在此原则下，所设计的夹层结构须符合以下要求:
（1）面板的厚度必须足以承受设计载荷下的拉力、压力和面内剪力。
（2）芯子必须有足够的抗剪强度，以承受设计载荷下的横向剪力；必须有足够的抗压强度，以防止在横向载荷作用或弯曲变形时发生压塌。
（3）夹层结构要有足够的抗弯刚度和剪切刚度，以保证在设计载荷的弯矩和剪力作用下不产生过度的变形[sup][ 5 ][/sup]。
模网夹芯板的结构形式如图1所示，它属于夹层结构的范畴，模网与聚氨酯的预制体作为夹层结构的芯材，将抹面砂浆作为面材。

4. 3　聚氨酯与模网的工作原理
模网聚氨酯预制板虽然是一种全新的形式，但钢丝网增强的混凝土夹心板已得到了充分研究，钢丝网增强机理发展成熟。与钢丝网相比，建筑模网作为预制板的结构体，其整体性更好，机械性能更加突出，建筑模网构架在预制板体系中起骨架的作用，使整个体系的力学性能增强；聚氨酯硬泡体作为保温体，其保温性能十分突出，而且可以用于防水，通过对聚氨酯硬泡体进行增强改性，可以制成集保温、防水以及承重于一体的预制板材，应用于建筑填充墙结构与屋面结构中。

5　结语

提高建筑产品的多样性，对于建筑行业的发展具有推动作用。模网夹芯板是一种新产品，建筑模网与硬质泡沫聚氨酯塑料的增强机理是一个全新的课题，课题的意义在于将建筑模网与硬质塑料的完美结合，以建筑模网构架为结构体，以硬质泡沫聚氨酯塑料为保温体，发挥各自的作用，使建筑模网和聚氨酯在建筑领域得到广泛应用。

参考文献：
[ 1 ] 田军县，周谢东. 硬质聚氨酯泡沫预制板的技术和应用，[ J ]. 建设科技，2007，（22）: 52 - 53.
[ 2 ] 关童. 混凝土夹芯板非线性有限元分析[D ]. 天津:天津大学， 2006.
[ 3 ] 王立久，詹海燕，任铮钺. 建筑模网混凝土技术[ J ]. 新型建筑材料， 2003，（3）: 10 - 11.
[ 4 ] 王立久，曹明莉. 建筑材料新技术[M ]. 北京:中国建材工业出版社， 2007.
[ 5 ] 王兴业，杨孚标，曾竟成，等. 夹层结构复合材料设计原理及其应用[M ]. 北京:化学工业出版社，2007.

作者简介：曹明莉（ 1971 - ），女，河南开封人，讲师、博士研究生， 1996年6月硕士研究生毕业于武汉工业大学无机非金属材料专业，从事建筑材料学的教学与研究工作。


广告替换∝广告替换∝广告替换