建筑结构与土木工程用纺织品

2015年10月江南大学教育部针织技术工程研究中心建筑结构与土木工程用纺织品发展现状与趋势*江南大学教育部针织技术工程研究中心EngineeringResearchCenterforKnittingTechnology，MinistryofEducation目录一、建筑与土工用纺织品的现状简述二、产品特征三、主要应用领域四、产品标准五、建筑与土工用纺织品的发展趋势江南大学教育部针织技术工程研究中心EngineeringResearchCenterforKnittingTechnology，MinistryofEducation土工用纺织品（有时简称为土工布）：通常指由各种纤维材料通过机织、针织、非织造和复合等加工方法制成，在岩土工程和土木工程中与土壤和（或）其他材料相接触使用的纺织品的总称，可实现隔离、过滤、增强、防渗、防护和排水等功能。建筑用纺织品：通常指应用于长久性或临时性建筑物和建筑设施的纺织品。主要具有增强、修复、防水、隔热、吸音隔音、视觉保护、防日晒、抗酸碱腐蚀、减震等建筑安全、环保节能和舒适功能。建筑用纺织品有三大类：建筑过程中临时使用的、建筑物结构中长久存留的、建筑的结构材料。江南大学教育部针织技术工程研究中心EngineeringResearchCenterforKnittingTechnology，MinistryofEducation一、建筑与土工用纺织品的发展现状建筑与土木工程行业在国民经济中占据重要位置，是国家支柱产业之一，随着经济发展和人们生活水平的提高，对建筑质量、居住环境和工程质量提出了越来越高的要求。近年来，世界各国都非常重视建筑和土木工程用纺织品的发展和应用，投入了大量人力、物力进行相关研究，开发了许多具有特殊功能的新材料，纺织品的应用领域得到了极大的扩展。建筑用纺织材料具有更加优越的性能，如防静电、阻燃、防水、防霉和隔声等。发达国家在建筑程领域使用纺织材料的概率是15%，但是我国不足1%。我国将纺织品应用在建筑领域起步较晚，发展缓慢，研究较为浅显，和发达国家相比有很大的差距。为此在“十二五”期间，建筑用纺织品被列入产业用纺织品推广项目之一，这必将使我国的建筑用纺织品得到长足发展；而同时国家在基础设施上的巨额投资也带动土木用纺织品行业以超过两位数的年均增长率增长。江南大学教育部针织技术工程研究中心EngineeringResearchCenterforKnittingTechnology，MinistryofEducation在2010年举办的上海世界博览会上，许多发达国家的展馆都大量使用了建筑用纺织材料，如荷兰馆的智能纺织材料、德国馆具有面料涂层结构的外墙、日本馆的超轻膜结构的建筑材料等。荷兰馆德国馆日本馆江南大学教育部针织技术工程研究中心EngineeringResearchCenterforKnittingTechnology，MinistryofEducation国家发改委积极支持产业用纺织品行业的发展，使得国产土工合成材料的技术和质量水平有了明显的提升。目前，以广东肇庆俊富纤网材料有限公司为代表的国内骨干企业生产的土工合成材料产品已在沪宁城际铁路、京沪高铁等重大工程建设中发挥积极作用，正逐步成为中国高铁建设中土工合成材料的重要供应商。其中，俊富公司专为京沪高铁设计的R-200型和R-400型产品完全实现了替代进口产品的目标，已应用于京沪高铁建设工程中，取得了良好的经济效益和社会效益。中国高铁项目在国家地大力推动下平稳、快速发展，必将促进土工用纺织品行业的发展。在建筑用纺织品方面，国外大约在50多年前，就将纺织品应用于建筑领域。而我国大约在20年前才将纺织品应用于建筑领域。虽然起步较晚,但是随着国家推进农村现代化改革等国家大型项目的东风，我国建筑用纺织材料得到了迅速的发展。除了在高铁和城市现代化建设项目中的广泛应用，土工与建筑用纺织品另一大应用领域当属农业，其产品包括农用覆盖膜（棚膜、地膜），温室大棚用保温膜，农用水土保护用纺织品（排水板非织造滤膜）以及农用包装运输防护类纺织品。东华大学纺织学院教授靳向煜认为，土工与建筑用纺织品和部分产业用纺织品的共同之处在于，这些产品均在很大程度上受到政策导向的影响，行业的发展离不开政府的政策引导与推动，虽然该产业已初步形成规模化的产业体系，也涌现了个别高新技术企业，但不能否认的事实是行业整体技术水平仍处在较低阶段。江南大学教育部针织技术工程研究中心EngineeringResearchCenterforKnittingTechnology，MinistryofEducation应用领域广泛建筑用纺织品主要组成1.纤维增强复合材料2.帆布材料3.膜结构材料4.防水材料5.隔声隔热材料6.建筑装饰用材料江南大学教育部针织技术工程研究中心EngineeringResearchCenterforKnittingTechnology，MinistryofEducation纤维增强复合材料纤维增强复合材料,简称FRP。用于水泥混凝土的纤维按其材质可分为三类。1.金属纤维：钢纤维、镀铜微丝钢纤维等；2.无机纤维：分为天然矿物纤维(如玄武岩纤维)和人造矿物纤维(如耐碱玻璃纤维、碳纤维、碳化硅纤维)；3.有机纤维：分为植物纤维(如木质素纤维)、动物纤维和合成纤维。目前最为经济耐用的材料就是合成纤维。传统的建筑材料具有质量和体积较大、强度低、不利于环境保护、浪费能源等缺点，因此可以用纤维增强复合材料来缓解这一状况。用纤维增强复合材料替代传统的建材，可以节约资源与能源，降低能耗,减少污染。江南大学教育部针织技术工程研究中心EngineeringResearchCenterforKnittingTechnology，MinistryofEducation碳纤维增强水泥和碳纤维加固布江南大学教育部针织技术工程研究中心EngineeringResearchCenterforKnittingTechnology，MinistryofEducation纤维素纤维纤维素纤维是继化学合成纤维之后发展起来的新型混凝土耐久性专用纤维，工程界称为第三代混凝土专用纤维。该纤维是采用一种高寒地区特殊植物物种为原料，经一系列独特的化学处理和机械加工而成的，本身具有天然的亲水性和高强高模的特点，因其属植物细胞自然分裂生长非人工制作而成，使表面具有很强的握裹力。在后续加工中，采用了特殊的无极材料把纤维制成片状单体，方便于纤维的运输和投放。片状单体在水的浸泡和搅拌机摩擦力的作用下，极易分散为纤维单丝，从而起到抗裂效果，可有效提高混凝土的力学性能抗冻融性及抗渗性。江南大学教育部针织技术工程研究中心EngineeringResearchCenterforKnittingTechnology，MinistryofEducation帆布材料帆布材料实用性较好，增长率较高，在我国发展迅速，不仅可以用于遮盖水、阳光，而且还具有美化的作用。最早的帆布主要材料为棉织物，使用寿命短且易老化，不能满足人们的要求。随着帆布材料的发展，长丝逐渐成为帆布的主要成分，未来将逐渐转变为长丝和短纤维共同作用。高强涤纶双轴向经编织物采用聚氯乙烯涂层制成的帆布材料，具有多种优点，如透气性好、阻燃防水、质量轻薄、使用寿命长等，因此发展较快，在建筑领域应用广泛。比如蒙古包、帆布凉亭等临时建筑，他们经济实惠，灵活且易于维护，具有很好的市场前景。江南大学教育部针织技术工程研究中心EngineeringResearchCenterforKnittingTechnology，MinistryofEducation膜结构材料膜结构材料是一种新兴的建筑材料，国际上大约在20世纪60年代后期～70年代初期开始出现膜结构建筑群至今已使用40多年，中国的膜结构建筑发展相对较晚。1997年前国内只有少量小型和中型的膜结构建筑。膜结构材料使用范围比较广，由于其具有质量轻、美观、易于安装、拆除和经久耐用等优点，对于延长建筑物的寿命和增强多种功能具有重要经济和社会意义。它是以高强度织物为骨架，表面覆盖高性能涂层，具有良好的防水阻燃、质量轻、自清洁、抗老化、耐腐蚀等性能。目前应用最多的几种膜结构纺织材料：1.玻璃纤维织物为基材，表面涂以聚四氟乙烯树脂或硅树脂。2.聚酯纤维织物为基材进行PVC涂层，顶层再涂以PVDF（聚偏氟乙烯）或贴PVF膜（聚氟乙烯膜）。在涂层之前，织物需经过预拉伸。3.将膨化聚四氟乙烯膜（EPTFE）割裂成众多的扁丝，将扁丝加以捻度纺成纱并织成布然后再双面贴上氟聚合物薄膜。还有将乙烯一四氟乙烯共聚物（ETFE）作为膜材料。江南大学教育部针织技术工程研究中心EngineeringResearchCenterforKnittingTechnology，MinistryofEducation玻纤织物涂聚四氟乙烯膜材料生产这种膜材料厂家很多，如美国的chemfab公司．这是最早进入我国的膜材料市场的厂商。除此之外，德国Verseidag公司、沙特阿拉伯的OBeiKaN公司。日本中兴化成工业株式会社亦生产这种高品质膜材料。玻纤织物涂聚四氟乙烯膜材料不但强度高，而且由于玻纤和聚四氟乙烯耐气候性都十分优良，抗紫外线性能好，使用寿命长，而且它还具有很高的自洁性，这种膜面受空气中灰尘沾污后可以依赖雨水的冲刷去除。即使一些积圬雨水冲不掉，也可以用普通的清洁剂很容易地清除。因此这种膜材料可以保持膜面长期的光亮清洁。广泛应用在飞机场、体育馆、训练房、游泳馆、展览厅等需要自然采光的公共建筑，具有成本低、工期短的优点，是目前世界膜结构建筑中常用的主流材料之一。2014年4月22日，中国纺织工业联合会在江苏省泰兴市，组织召开了由江苏维凯科技股份有限公司承担PTFE永久性建筑膜材产品研发和生产项目的鉴定会。鉴定会专家组由中国工程院院士孙晋良、东华大学教授陈南梁等人组成。鉴定委员会一致同意该项目通过鉴定。此项目（PTFE建筑膜材料）的研发成功和产业化，对于打破国外产品垄断、提升行业技术水平、推动膜结构材料发展和建设绿色节能型社会具有重要意义。江南大学教育部针织技术工程研究中心EngineeringResearchCenterforKnittingTechnology，MinistryofEducation各生产厂玻纤织物涂PTFE膜材的性能江南大学教育部针织技术工程研究中心EngineeringResearchCenterforKnittingTechnology，MinistryofEducation乙烯一四氟乙烯共聚物（ETFE）膜材乙烯—四氟乙烯其聚物(ETFE)膜材亦称P40。这种膜材是9O年代后期才应用于结构建筑。它不仅抗剪切机械强高，而且耐低温冲击性能是现有氟塑料中最好的。此外，其化学性能稳定，耐辐照性能好，是一种新型建筑膜材料。英国新千年庆典工之一，享有世界八大奇观美誉的“伊旬园”就是由ETFE膜材建成的。它是由四座穹顶状膜结构建筑连接成的，上面覆盖的就是ETFE膜材料制成透明盖板。由于其透光率优越，可以白天不用照明节约能源，并且其质量只有相同面积玻璃质量的1％使用寿命可达25年以上，并具有良好的保湿性。此外北京2008年奥运会主场馆及游泳中心”水立方也采用ETFE膜结构。乙烯一四氟乙烯共聚物（ETFE）江南大学教育部针织技术工程研究中心EngineeringResearchCenterforKnittingTechnology，MinistryofEducation白天的伊甸园夜晚的伊甸园采用ETFE膜材结构的著名建筑江南大学教育部针织技术工程研究中心EngineeringResearchCenterforKnittingTechnology，MinistryofEducation白天夜晚江南大学教育部针织技术工程研究中心EngineeringResearchCenterforKnittingTechnology，MinistryofEducation防水材料、隔声隔热材料、建筑装饰用材料防水材料：传统的建筑防水材料存在强力低、韧性差、使用寿命短等