复合材料及工艺技术
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授课教师：赵玉涛
1、论述国内外先进复合材料（在纳米复合材料、生物复合材料、智能复合材料中选一）的最新研究进展与发展趋势。
智能复合材料是一类基于仿生学概念发展起来的高新技术材料，它实际上是集成了传感器、信息处理器和功能驱动器的新型复合材料。其通过传感器感知内外环境状态的变化，将变化所产生的信号通过信息处理器作出判断处理，并发出指令，而后通过功能驱动器调整材料的各种状态，以适应内外环境的变化，从而实现自检测、自诊断、自调节、自恢复、自我保护等多种特殊功能，类似于生物系统。智能复合材料是微电子技术、计算机技术与材料科学交叉的产物，在许多领域展现了广阔的应用前景，如机械装置噪音与振动的自我控制等，飞机的智能蒙皮与自适应机翼，桥梁与高速公路等大型结构的自增强、自诊断、自修复功能，以及各种智能纺织品。★智能复合材料最新研究进展：
智能复合材料主要由基体、传感器、信息处理器和驱动器组成。基体材料较多采用高分子物，主要作用是承载。传感器的主要作用是感知环境的变化(如温度、热、声音、压力、光等)，并将其转换为相应的信号。这类材料(一般有敏感的感知能力)有形状记忆合金(SMA)、压电材料、光纤、电/磁致粘流体、光致变化材料等，尤其是光纤应用最广(可感觉压力、温度、密度、弯曲、射线等)。信息处理器是核心的部分，它对传感器输出信号进行判断处理。构成驱动器部分的驱动。材料在一定条件下可产生较大的应变和应力，从而起到响应和控制作用，如形状记忆合金、磁致伸缩材料、pH致伸缩材料等。
复合材料的独特之处在于其可提供单一材料难以拥有的性能，其最大的优势是赋予材料可剪切性，从而优化设计每个特定技术要求的产品，最大限度地保证产品的可靠性、减轻重量和降低成本。近年以来，复合材料在加工领域中取得了一系列重要的进展，由于计算机辅助设计工具的介入和先进加工技术的开发，使复合材料的市场竞争力有了很大的提高，应用领域不断扩大，除用于结构复合材料外，还大量的进入了功能材料市场。目前，研究者主要针对智能复合材料制备技术先进化、功能复合化、应用广泛化等一系列先进技术展开了研究，无论是在智能复合材料的制备，还是其材料结构、性能的检测方面，都取得了一定的进步。
（一）制备工艺数字化：
智能复合材料具有优异的性能而备受人们青睐，国内外研究者对如何改进工艺方法、提升制造效率、提高制造质量以及降低综合制造成本等方面提出了更高的要求，特别是在自动化制造技术迅猛发展和广泛应用的背景下，复合材料构件的加工制造设备和制造手段更加趋向于自动化及数字化，向多种技术、多种工艺、多种加工方法融合的数字化复合加工方向发展。其中主要包括：（1）数字化自动铺放工艺技术（2）超声波数控加工技术（3）与五轴数控机床组合应用的柔性夹持加工技术。这些技术主要应用于复合材料型材构件、复合材料编织物缝合成型、板材构件等的铣削钻孔和锪窝等[1]。通过相关关键技术和装备的研制和工程化应用，使复合材料构件的研制能力得到突破，整体制造水平显著提高，实现了大型复杂复合材料构件的高速度、高精度和高效率制造。
（二）原料合成表征技术：
2011年6月24日，美国总统奥巴马宣布启动一项价值超过5亿美元的“先进制造业伙伴关系”(Advanced Manufacturing Partnership,AMP)计划，呼吁美国政府、高校及企业之间应加强合作，以强化美国制造业领先地位，而“材料基因组计划”(Materials Genome Initiative,MGI)作为AMP计划中的重要组成部分，投资将超过1亿美元。随着材料基因组计划的宣布，我国材料专家也进行了相关的科学研究，如我国冶金分析表征专家王海舟院士对原位统计分布表征的研究，极大地推动了材料制备的发展进程。
（三）超声无损探伤技术：
针对航空航天高端装备制造与服役过程中复合材料部件的复杂型面检测、非接触检测、快速检测、现场检测等问题，依托自主研制的新型超声检测系统开展实验研究，基于相控阵超声技术实现碳纤维增强树脂基复合材料L 型构件R 区孔隙、分层缺陷检测；基于空气耦合超声技术实现蜂窝夹芯复合材料脱黏缺陷检测；基于激光超声技术实现碳纤维树脂基复合材料孔隙、紧固孔分层检测及耐高温复合材料分层缺陷检测。分析了各项技术的关键问题、应用范围和发展方向。研究结果表明，应用超声无损检测新技术可以实现复合材料部件的复杂型面检测、非接触检测和快速检测，并且可以现场应用[2]。★智能复合材料发展趋势：
智能材料必须具备感知、驱动和控制这三个基本要素。但是现有的材料一般比较单一，难以满足智能材料的要求，所以智能材料一般由两种或两种以上的材料复合构成一个智能材料系统。这就使得智能材料的设计、制造、加工和性能结构特征均涉及到了材料学的最前沿领域，使智能材料代表了材料科学的最活跃方面和最先进的发展方向。由此，我们也可以观察到，复合材料的发展趋势是：（1）进一步提高结构型先进复合材料的性能；（2）深入了解和控制复合材料的界面问题；（3）建立健全复合材料的复合材料力学；（4）复合材料结构设计的智能化；（5）加强功能复合材料的研究。[3] 此外,复合材料的绿色环保生产趋势也是现代文明对其发展的要求。
总的来说，先进复合材料具有高的比强度、比刚度、热稳定性，较低的热膨胀系数，优良的导热性、耐疲劳性及耐磨性等性能而广泛受到人们的关注，尤其是智能复合材料由于其特殊的结构、功能而不断地被开发利用，其发展趋势也越来越明显化。由于其具有良好的使用性能，其应用逐渐朝着广泛化发展；广泛的使用要求材料制备实现低成本、机械化、性能优良化以及多样化。目前，传统的制备方法已经不能满足生产需求，制备手段已经呈现出多样化趋势，计算机技术的引入可实现其数字化、自动化制备；原位统计分布表征与激光烧结技术的完美结合使得智能复合材料结构更加均匀化，功能实现更加精准化；高端的制备方法，不同于一般材料的优异性能使其凸显高端技术领域应用的趋势。
2、论述结构复合材料（在金属基、陶瓷基、聚合物基中选择一类）的制备技术、性能及其应用情况；
金属基复合材料是指以金属或合金为基体，并以纤维、晶须、颗粒等为增强体的复合材料。金属基复合材料按增强体的类别来分类，可分为纤维增强(包括连续和短切)、晶须增强和颗粒增强等，按金属或合金基体的不同，金属基复合材料可分为铝基、镁基、铜基、钛基、高温合金基、金属间化合物基以及难熔金属基复合材料等[4]。★金属基复合材料制备技术：
金属基复合材料品种繁多，根据其不同性质，应选取不同的制造工艺。现有的制造工艺有：粉末冶金法、热压法、热等静压法、挤压铸造法、共喷沉积法、液态金属浸渗法、液态金属搅拌法、反应自生法等。归纳起来可分为：固态法、液态法和自生成法及其他制备方法。下面简单介绍几种常见的制备方法：
（一）粉末冶金复合法
粉末冶金复合法基本原理与常规的粉末冶金法相同，包括烧结成形法、烧结制坯加塑法加工成形法等适合于分散强化型复合材料（颗粒强化或纤维强化型复合材料）的制备与成型。粉末冶金复合法的工艺主要优点是：基体金属或合金的成分可自由选择，基体金属与强化颗粒之间不易发生反应；可自由选择强化颗粒的种类、尺寸，还可多种颗粒强化；强化颗粒添加量的范围大；较容易实现颗粒均匀化。缺点是：工艺复杂，成本高；制品形状、尺寸受限制；微细强化颗粒的均匀分散困难；颗粒与基体的界面不如铸造复合材料等[5]。
（二）铸造凝固成型法
铸造凝固成型法是在基体金属处于熔融状态下进行复合。主要方法有搅拌铸造法、液相渗和法和共喷射沉积法等。铸造凝固成型铸造复合材料具有工艺简单化、制品质量好等特点，工业应用较广泛。其中，原生铸造复合法（也称液相接触反应合成技术Liquid Contact Reaction：LCR）是将生产强化颗粒的原料加到熔融基体金属中，利用高温下的化学反应强化相，然后通过浇铸成形。这种工艺的特点是颗粒与基体材料之间的结合状态良好，颗粒细小（0.25～1.5μm），均匀弥散，含量可高达40%，故能获得高性能复合材料。常用的元素粉末有钛、碳、硼等，化合物粉末有Al2O3、TiO2、B2O3等。该方法可用于制备A1基、Mg基、Cu基、Ti基、Fe基、Ni基复合材料，强化相可以是硼化物、碳化物、氮化物等。
（三）喷射成形法
喷射成形又称喷射沉积（Spray Forming），是用惰性气体将金属雾化成微小的液滴，并使之向一定方向喷射，在喷射途中与另一路由惰性气体送出的增强微细颗粒会合，共同喷射沉积在有水冷衬底的平台上，凝固成复合材料。凝固的过程比较复杂，与金属的雾化情况、沉积凝固条件或增强体的送入角有关，过早凝固不能复合，过迟的凝固则使增强体发生上浮下沉而分布不匀。这种方法的优点是工艺快速，金属大范围偏析和晶粒粗化可以得到抑制，避免复合材料发生界面反应，增强体分布均匀。缺点是出现原材料被气流带走和沉积在效应器壁上等现象而损失较大，还有复合材料气孔率以及容易出现的疏松。利用喷射成形原理制备工艺有添加法（inert spray form-ing）和反应法（reactive spray forming）两种。Osprey Metals研究的Osprey工艺是喷射成形法的代表，其强化颗粒与熔融金属接触时间短，界面反应得以有效抑制。反应喷射沉积法是使强化陶瓷颗粒在金属雾或基体中自动生成的方法。
（四）叠层复合法
叠层复合法是先将不同金属板用扩散结合方法复合，然后采用离子溅射或分子束外延方法交替地将不同金属或金属与陶瓷薄层叠合在一起构成金属基复合材料。这种复合材料性能很好，但工艺复杂难以实用化。目前这种材料的应用尚不广泛，过去主要少量应用或试用于航空、航天及其它军用设备上，现在正努力向民用方向转移，特别是在汽车工业上有很好的发展前景。
（五）原位自生成复合法
原位自生成复合法也称反应合成技术，金属基复合材料的反应合成法是指借助化学反应，在一定条件下在基体金属内原位生成一种或几种热力学稳定的增强相的一种复合方法。这种增强相一般为具有高硬度、高弹性模量和高温强度的陶瓷颗粒，即氧化物、碳化物、氯化物、硼化物、甚至硅化物，它们往往与传统的金属材料，如Al、Mg、Ti、Fe、Cu等金属及其合金，或（NiTi）（AlTi）等金属间化合物复合，从而得到具有优良性能的结构材料或功能材料。
金属基复合材料的原位复合工艺基本上能克服其它工艺中常出现的一系列问题，如基体与增强体浸润不良、界面反应产生脆性、增强体分布不均匀、对微小的（亚微米和纳米级）增强体极难进行复合等。它作为一种具有突破性的新工艺方法而受到普遍的重视，其中包括直接氧化法、自蔓延法和原位共晶生长法等。★金属基复合材料性能：
金属基复合材料的增强体主要有纤维、晶须和颗粒，这些增强体主要是无机物（陶瓷）和金属。无机纤维主要有碳纤维、硼纤维、碳化硅纤维、氧化铝纤维、氮化硅纤维等。金属纤维主要有铍、钢、不锈钢和钨纤维等。用于增强金属复合材料的颗粒主要是无机非金属颗粒，主要包括石墨、碳化硅、氧化铝、碳化硅、碳化钛、碳化硼等。
金属基复合材料的性能取决于所选用金属或合金基体和增强物的特性、含量、分布等。通过优化组合可以既具有金属特性，又具有高比强度、高比模量、耐热、耐磨等综合性能。
综合归纳金属基复合材料有以下性能特点： A．高比强度、比模量； B.良好的导热、导电性能； C．热膨胀系数小、尺寸稳定性好； D．良好的高温性能和耐磨性； E．良好的断裂韧性和抗疲劳性能； F．不吸潮、不老化、气密性好。★金属基复合材料的应用：
近些年来正在迅速开发研究适用于350℃～1200℃使用的各种金属基复合材料。金属基复合材料 是以金属或合金为基体与各种增强材料复合而制得的复合材料。增强材料可为纤维状、颗粒状和晶须状的碳化硅、硼、氧化铝及碳纤维。金属基体除金属铝、镁外，还发展有色金属钛、铜、锌、铅、铍超合金和金属间化合物，及黑色金属作为金属基体。金属基复合材料除了和树脂基复合材料同样具有高强度、高模量外，它能耐高温，同时不燃、不吸潮、导热导电性好、抗辐射。是令人注目的航空航天用高温材料，可用作飞机涡轮发动机和火箭发动机热区和超音速飞机的表面材料。目前不断发展和完善的金属基复合材料以碳化硅颗粒铝合金发展最快。这种金属基复合材料的比重只有钢的1/3，为钛合金的2/3，与铝合金相近。它的强度比中碳钢好，与钛合金相近而又比铝合金略高。其耐磨性也比钛合金、铝合金好。目前已小批量应用于汽车工业和机械工业。在5～15年内有商业应用前景的是汽车活塞、制动机部件、连杆、机器人部件、计算机部件、运动器材等。
总之，金属基复合材料具有高比强度、比模量，良好的导热、导电性、耐磨性、高温性能，较低的热膨胀系数，高的尺寸稳定性等优点，它在航天、航空、电子、汽车、轮船、先进武器等方面均具有广泛的应用前景。
3、论述功能复合材料（在压电复合材料、导电复合材料、磁性复合材料、摩擦功能复合材料、阻尼复合材料、光电功能复合材料等中选择一类）的制备技术、性能及其应用情况。
磁性复合材料是以高聚物或软金属为基体与磁性功能体复合而成的一类材料。现代信息化技术的发展对磁性材料提出了高磁饱和强度、高磁导率、高频、轻型和微型化等要求,传统磁性材料已不能适应这些要求。磁性复合材料是在磁性材料的基础上添加各种不同的功能因子,从而既保持了磁学特性,又带来了巨磁阻效应、巨霍尔效应、小尺寸效应等。因此这类材料的研究现状、制备方法以及应用前景受到人们的关注,成为现代材料研究的热点。磁性复合材料主要分为永磁复合材料和软磁复合材料川两大类。稀土永磁材料是最早发展起来的永磁材料,一直据主流地位。它是稀土元素和过渡族金属形成的一类高性能永磁材料,其性能特征是磁化强度高,剩余磁感应强度高,矫顽力性能较好,且是目前种类最多和应用最广的磁性材料。★磁性复合材料的制备技术：
磁性复合材料主要由强磁性粉、聚合物粘结剂、加工助剂三大部份组成。其中, 磁粉性能的优劣对磁性复合材料的磁性能影响最大。粘结剂性能的好坏对磁性复合材料的磁性能、力学性能及成型加工性能的影响甚大[6]。而加工助剂主要是从改善加工成型性能方面提高磁性能。
由于磁性复合材料的种类繁多,因此其制备方法也不尽相同。同一种功能的材料可以采用不同的方法制备,也可以用同一种方法制备出不同功能的复合材料。目前比较常用的制备方法主要有溶胶一凝胶法、化学共沉淀法、磁控溅射法和激光脉冲沉积法等。[7]
（一）溶胶一凝胶法
溶胶—凝胶法是近期发展起来的能代替高温固相合成反应制备陶瓷、玻璃和固体材料的一种方法。该法是将易于水解的金属化合物(金属醇盐或无机盐)在某种溶剂中与水发生反应,经水解与缩聚过程而逐渐凝胶化,在十燥、烧结等处理后得到氧化物或其他化合物固体。溶胶一凝胶法制膜的关键步骤如下:复合醇盐的制备、成膜、水解反应和聚合反应、干燥、烧结。
（二）化学共沉淀法 化学共沉淀法是在原材料溶液中添加适当的沉淀剂,使原料中的阳离子形成各种形式的沉淀物(其颗粒大小和形状由反应条件控制),然后经过滤、洗涤、干燥得到所需的微粒,有时还需经加热分解等工艺才能得到纳米复合颗粒。在沉淀过程中,温度、pH、表面活性剂、添加剂、溶剂等都是影响沉淀性质及组成的重要因素。一般沉淀过程是不平衡的.为了避免局部组分偏析,通常需添加缓释剂,以控制沉淀的生成速度,避免浓度不均匀,从而获得凝聚少、纯度高的纳米催化复合颗粒。
（三）磁控溅射法
磁控溅射是20世纪70年代发展起来的一种高速溅射技术,其原理是利用直流或高频电场使惰性气体发生电离,产生辉光放电等离子体。电离产生的正离子和电子高速轰击固体表面,使固体原子(或分子)从表面射出。这些溅射出来的原子带有一定的动能和方向性,沉积到基片或一件表面形成薄膜。
（四）脉冲激光沉积法
脉冲激光沉积法是近年来新出现的沉积技术。通过高强度、短脉冲的激光束照射到处于真空状态的固体靶上,使靶材表面产生高温及熔蚀,将其离解成前驱等离子体。这种等离子体定向局部膨胀发射,并在基底上沉积薄膜。★磁性复合材料的性能：
磁性复合材料性能与填充磁体含量的关系，对低填充量的颗粒状磁性功能体填充的复合材料：μr(V)= 1 + A V。其中，μr 为相对磁导率，A 为依赖于磁性材料性能、形状和填充量的系数，V 为磁性材料填充的体积分数。可见，随着填充比例的增加，磁导率明显偏离线性。而μr(V)= 1 + B V 2其中，B为磁感应强度。
对于填充两种或两种以上不同尺寸磁粉及不同尺寸分布和形状的混杂磁性复合材料，如果其粒子形态相似而磁性能不同，则μr 与各磁性材料体积分数Vi 的关系可表示为：μr(V1，V2)= 1 + B1V2 2+ B2V2 2[8] 由于磁性材料有软磁和硬磁之分，因此也有相应的软磁和硬磁复合材料。此外，强磁性(铁磁性和亚铁磁性)细微颗粒涂覆在高聚物材料带上或金属盘上形成磁带或磁盘用于磁记录，也是一类非常重要的磁性复合材料，又如与液体混合形成磁流体等。一般情况下，永磁材料的密度较高，脆而硬，不易加工成复杂的形状。但是，制成高聚物基或软金属基复合材料后，上述难加工的缺点可得到克服。永磁复合材料的功能组元是磁性粉末，高聚物和软金属起到粘结剂的作用。其中，高聚物使用较为普遍，常用的有环氧树脂、尼龙和橡胶等材料。
软磁材料，除在静态磁场下有高饱和磁化强度和高磁导率外，还具有低的交流损耗PL。通常较大尺寸的金属软磁材料，其相对磁导率μr随驱动频率的增大而急速下降。
★磁性复合材料的应用：
（一）永磁性复合材料的应用
上述各种永磁材料与聚合物(或低熔点金属)构成的复合材料具有成型方便和有复杂精密构形的特点，目前已大量用于各种门的密封条和搭扣磁块，如常用的橡胶基磁性复合材料。各种磁性玩具等低档用品和永磁电动机、微波铁氧体器件、磁性开关、磁浮轴承和电真空器件等高技术用途也在开发之中。此外，用于信息记录的磁记录材料(磁带、软磁盘等)要求较高的剩磁和矫顽力，同时为使材料满足记录密度高，噪声低及有高强度、柔韧性和表面光滑的要求，必须采用聚合物基永磁性复合材料。它是用超细铁氧体磁粉(使之有小的磁畴)和聚合物基体复合后再涂覆在聚酯薄膜及基片上制成。
由于复合永磁材料的易成形和良好加工性能，因此常用来制作薄壁的微型电机使用的环状定子，例如计算机主轴电机，钟表步进电机等。复合永磁材料的良好成型性，使其适用于制作体积小、形状复杂的永磁体。如汽车仪表用磁体，磁推轴承及各类蜂鸣器等。复合永磁材料的功能体可看作是各类磁体粉末（如铁氧体、铝镍钴、Nd--Fe--B等）制成的粘结磁体。也可以选用两种或两种以上的不同磁粉与高分子材料复合，以便得到更宽范围的实用性能。
（二）软磁性复合材料的应用
软磁性材料要有低矫顽力和高导磁率，并尽量减小导磁率随频率提高而迅速下降的效应，因此要求软磁性片材厚度低而电阻率高。这正是聚合物基磁性复合材料发挥特长之处。因为聚合物基复合材料容易压延成强度好的薄片，同时聚合物基体是电绝缘材料，与导电的无机磁性材料复合后能大大提高电阻率，由于绝缘的聚合物包裹了磁体颗粒，电涡流损耗得以大大降低。这些特点表明，用这种材料制造低频(或工频)中小型变压器铁芯是最适合的，不仅效率高(铁芯损耗为12W/kg)，而且温升很低。
（三）在吸波材料上的应用
在国防科学技术中隐身技术很重要。隐身技术中的关键材料是吸波(雷达电磁波)材料，聚合物磁性材料特别适合作为吸波材料，这是主要的用途。吸波材料与聚合物基体构成涂料或者与其他有吸波功能的增强体(如碳纤维、碳化硅纤维)和树脂基体构成兼有吸波和结构功能的复合材料。[9]
（四）磁流变体的应用
如前所述，磁流变体是能在调节外界磁场的情况下迅速改变黏度，甚至由液态变为固态的复合材料。利用这种功能磁流变体可在机械传动以及自动化控制系统中，特别是在机敏和智能系统中用作智能阻尼执行机构的关键材料。目前已经试用于车辆的刹车，传动耦合机构中。它与原有的机械摩擦式刹车和离合器相比，传动效率大大提高，而且操纵平稳、精确。特别是正在试验中的车辆智能阻尼，可以使车辆在崎岖不平的道路上行驶时根据路况自动调节阻尼，使之不发生颠簸，类似的用途正在开发之中。
（五）磁性复合材料其他潜在应用前景
除了上述已经开发和正在试用中的磁性功能复合材料外，还可利用复合效应中非线性的乘积效应开发磁性伸缩复合材料、磁光复合材料以及其他与磁性能有关的功能复合材料。参考文献：
关键词：航天技术,复合材料,发展
复合材料自研发以来, 被广泛地运用于航空工业中, 例如在民用航天领域上, 飞机的大部分都是采用复合材料, 在航天飞行器的许多零件也是由复合材料构成的, 导弹、运载火箭等的应用更是普遍, 由此可见复合材料对航空工业的重要性。但是我国目前在复合材料的技术方面还不太成熟, 所以我们要在前人的基础上不断探求发展之路。
1 复合材料的发展历程
我国在1958年开始使用复合材料, 初期便运用于航天工业。之后, 我国的复合材料发展迅速, 复合材料被广泛地应用于各个领域。一开始, 复合材料主要用在飞机的雷达罩、副油箱等, 但当时采用的是玻璃钢纤维, 由于玻璃钢纤维的弹性很小, 不能运用于飞机受力大的部位, 后来便出现了硼纤维, 但硼纤维因为不能被长时间加工, 所以只能用在飞机修理方面, 综合各方面因素, 碳纤维成了飞机上主要使用的复合材料。现如今, 复合材料凭借着它抗腐蚀性好、成本低、使用时间长等优点应用在飞机的各个方面。50多年过去了, 我国的复合材料技术不断发展, 现已经建立的航空航天材料基本体系可以满足我国目前航空航天需求, 复合材料的生产能力和协作配套网络, 也使得我国的航天工业处于稳定发展阶段, 形成复合材料的所用的原材料也基本上是自产自销。虽然这样, 我们在某些高水平研究上人与发达国家有较大的差距, 优质的碳纤维和其他高水平的复合材料大多数是从其他国家买进的, 这极大地限制了我国航天技术的发展。所以目前我们不仅要增加复合材料的产量而且还得提高它的质量, 只有复合材料的技术提高, 我国的航天工业才会更迅速地发展起来。
2 复合材料的应用
2.1 复合材料在军事方面的应用
复合材料在一问世时, 就被应用在军事飞机上, 复合材料的使用使军机更加轻便, 可携带更多的炸弹。随着时代的发展, 复合材料在军机上所占比重越来越大, 所承担的任务越来越重要。复合材料不仅仅用在战机上面, 在直升机上也广泛应用, 复合材料使得直升机的重量减轻, 在起飞时节省时间, 同时复合材料的应用还可以减少直升飞机的坠毁概率, 保障了战士们的安全。近几年, 无人机的问世也掀起了一阵热潮, 无人机的主要作用是携带武器, 作为战斗武器来使用, 这就要求无人机在体积一定的情况下尽可能多的装备武器, 复合材料使这个设想成为可能。RQ-4B高空长时间无人侦察机, 除机身主结构为铝合金外, 剩下的都是复合材料构成的。军事中不仅仅有战斗还有物资需求, 采用复合材料制造出来的大型货运机可以携带大量的军需物资, 在战争中发挥巨大作用。
2.2 复合材料在民用方面的应用
现在复合材料渐渐应用于民用飞机上。由于民用飞机与战机不同, 民用飞机载人数量多、重量大, 所以这就要求飞机的结构牢固。在初期, 复合材料只用在一些辅助性的结构上, 比如我们所熟知的波音号飞机, 在前几个型号上, 复合材料的应用不足10%, 而后来随着复合材料技术的不断精进, 几年之后波音787上的复合材料竟然占到机身总重量的一半并且广泛应用在主要受力结构上。复合材料在民用飞机上大范围使用这是民用飞机史上的一次重大改变, 复合材料让飞机更加轻便, 强度更高, 使用年限更久同时也使飞机的安全性得到了保障, 复合材料的还使得飞机的成本下降, 所以, 复合材料在民用航空的前景必然十分光明。
2.3 复合材料在航天的应用
当航天技术开始研究时, 科学家们就提出必须要用先进的、轻便的、耐用的材料来制作。航天飞机最主要的任务就是以最低的成本, 用可持续利用的飞行器, 把尽可能大的有效载荷送上太空中。那时候人们就开始研制高科技材料, 经过不断的试验和技术的提高, 人们发现复合材料不仅具有高比强度、高比刚度和重量轻等优点, 某些复合材料还有可以焊接、耐腐蚀等独特的优点, 这些优点都非常符合航天飞机结构材料要求尤其适用于轨道器结构系统中。在航天飞机上, 它的推力结构用的是硼/环氧、铝/硼和石墨/环氧等复合材料, 在环形框架、大梁、衍条、蒙皮横梁、连接件中也采用了大量的复合材料, 储箱的衬桶上用玻璃纤维围绕着, 外壳用玻璃纤维和蜂窝纤维包裹, 航天飞机上复合材料的用量高达190多公斤。
3 复合材料技术未来的发展
复合材料的发展历史和在航天工业的应用我们已经有所了解, 复合材料的重要性已经不言而喻, 所以复合材料的前景是十分光明的但是到目前为止, 复合材料还没有被普遍地使用, 究其根由有这几方面:第一是复合材料的造价太贵, 这并不是说复合材料的成本高, 它的成本是低于一般材料的, 但由于技术的不成熟和原料的不充裕, 综合下来它的造价是非常高的。第二是国内的复合材料原材料不符合标准, 基础非常差。第三是因为我国的理论知识非常落后。由于历史原因, 我国的高新技术产业起步较迟发展较为缓慢, 复合材料在国内的应用也比较晚, 这些原因导致的是我国的复合材料技术很不完善。在航天工业中, 我国许多复合材料依赖进口, 本国并不能生产, 所以我们面临的主要问题是如何大力发展我们的技术, 不再一味的向其他国际买进, 形成我们自己的特色产品。
作者认为应该从以下几个方面改进: (1) 对航空航天与民用领域中广泛采用的材料例如各种先进复合材料及一些传统结构材料进行精加工, 进一步研制, 使它们的成本下降, 可以广泛用在各个领域。 (2) 加强对复合材料原材料的改进。 (3) 利用发达的计算机技术来进行理论设计, 减少了材料的浪费, 达到省时省力保证质量和降低成本的目的。
4 结束语
我国的复合材料技术在起步时就已经落后于其他国家, 当复合材料的重要性越来越明显, 应用前景越来越广泛时, 我们不能再落后, 国家应大力扶持复合材料在航天工业中的研究项目, 在新世纪我国的航天工业会随着复合材料技术的发展逐渐壮大, 屹立于世界不败之地。
参考文献
[1]任晓华.航空复合材料制造技术发展[J].航空科学技术, 2010 (4) .
[2]刘友丹, 窦润龙.航空复合材料市场分析展望[J].航空制造技术, 2011 (20) .
（1）放卷：在一定张力控制下，将待复合基材（料卷）平稳地展开，以便进行涂胶和复合等操作。两层复合基材中，被涂胶的基材称为主基材，另一基材则称为副基材，相应的放卷操作分别称为主放卷和副放卷。
（2）上胶：一定温度下，将双组分胶黏剂按照一定比例（通常为重量比）进行均匀混合，再输送到无溶剂复合机的储胶部位，或将单组分胶黏剂直接输送到无溶剂复合机的储胶部位。
（3）涂布：按照复合结构和具体使用要求，将混合好的无溶剂胶黏剂适量地涂覆在基材上。
（4）复合：在适当均匀的压力下，将已涂胶的基材与另一基材进行黏合。
（5）收卷：将黏合的复合膜在适当的张力和收卷压力下进行卷取。
（6）固化：将复合卷材放置在一定温度的环境中，使无溶剂胶黏剂充分反应，从而得到期望的复合强度。
固化是无溶剂复合的一个重要工序，该过程通常需要在特定的温度和持续较长时间的条件下才能基本完成。通常情况下，双组分胶黏剂常见的固化温度为35～45℃，常见的固化时间为24～48小时，视胶黏剂类型、复合结构和使用场合不同而异，通常后加工工序为分切或再次复合时，固化时间可以较短，而后加工工序为制袋时则固化时间较长。
无溶剂复合工艺试验
当初次使用无溶剂复合工艺时，或无溶剂复合生产过程中所使用的复合基材、油墨、胶黏剂及包装成品使用条件等任一因素发生变更时，都应进行无溶剂复合工艺试验。
1.目的和内容
无溶剂复合工艺试验的目的是检验无溶剂复合工艺的适用性，确认复合基材、油墨和胶黏剂等因素的符合性，确定复合产品的外观质量和使用性能，并探讨最佳的无溶剂复合工艺方案或标准。简单地说，无溶剂复合工艺试验要解决3个问题，即能否复合？复合后产品能否合格？如何确定批量生产的工艺条件？
无溶剂复合工艺试验通常包含以下几方面内容：印刷油墨与无溶剂胶黏剂的相容性检测；复合产品外观质量检测；复合产品表面摩擦系数检测；镀铝转移检测；其他使用性能检测；涂胶量、混配比、设备参数、固化温度、固化时间等生产工艺参数的确定。
2.试验用设备及特点
无溶剂复合工艺试验设备是一种为试验研究而设计的专用无溶剂复合机，我公司为国内外多家著名胶黏剂和油墨生产商提供的SLE400型复合机（如图1所示）就是一款典型的无溶剂复合工艺试验设备，该设备的特点如下。
（1）功能齐全，可进行普通薄膜、纸张和铝箔的复合。
（2）幅宽最大可达400mm，速度最高可达450～500米/分钟。
（3）精度较高，全部采用数字式控制，便于进行各种精确测量和试验。
3.工艺试验原则
（1）坚持“先试后用”原则。与干式或湿式等复合工艺相比，无溶剂复合存在初黏力低、复合效果要在几小时后才可显现等不足之处，这些不足对于初次采用无溶剂复合工艺的许多软包装企业来说是一个不小的障碍。因此，对于任何新的复合结构和新的使用场合，都应严格执行“工艺试验→小批量生产→批量生产”的流程。
（2）坚持“全覆盖”原则。无溶剂复合工艺试验应涵盖复合、固化、分切制袋、包装使用的全过程，探索剥离强度、胶黏剂/油墨/材料的相容性、热封制袋、表面摩擦系数变化等全套指标的确定，并做好相关试验记录，为批量生产提供工艺规范和检验标准。
无溶剂复合影响因素
无溶剂复合体系是由无溶剂复合机、复合基材、无溶剂胶黏剂、操作人员、生产环境以及工艺方法等多项因素构成的有机整体，无溶剂复合的质量、效率和成本是由整个体系而不是其中单一因素决定的。下面，笔者主要谈谈设备、耗材对无溶剂复合的影响。
1.无溶剂复合机
无溶剂复合机是无溶剂复合的工艺平台和关键手段，其对无溶剂复合的影响主要体现在如下几方面。
（1）复合基材的适用范围。
（2）张力范围和张力精度。
（3）涂胶量大小及涂胶量精度。
（4）无溶剂复合的速度、设备有效利用率及运行平稳性。
（5）收卷整齐度和松紧度。
（6）无溶剂复合设备长期运行的精度和可靠性。
（7）生产管理水平。
2.复合基材
（1）通常情况下，不同类型复合基材的最高复合速度相差较大。比如，BOPP、PET、CPP等复合基材的复合速度通常都很高（350～500米/分钟），而N Y、V M C P P、VMPET、PE等复合基材的复合速度稍低（200～300米/分钟），纸张、铝箔等复合基材的复合速度一般更低（150～200米/分钟）。
（2）同类型复合基材不同的厚度和厚薄均匀性都会对无溶剂复合造成直接影响。一般情况下，如果复合基材太厚或太薄，其复合速度或质量可能会下降；复合基材的厚薄均匀性越差，其复合速度或质量也越低。
（3）复合基材的宽度对无溶剂复合也存在一定影响。比如，一台特定的无溶剂复合机的导辊宽度是确定的，如果复合膜宽度过大就容易起皱，而宽度过小则容易发生拉伸变形，总之这两种情况都难以获得理想的复合效果。
（4）印刷工艺对无溶剂复合的影响更为复杂，主要包括涂胶量大小、油墨与胶黏剂的相容性、复合牢度高低等方面。一般情况下，印刷图文越简单，涂胶量就较小，复合速度也越高。有些油墨使用的是特定溶剂，或印刷薄膜的溶剂残留量过高，容易导致油墨与胶黏剂发生反应，从而无法进行正常的复合，即使能够勉强进行复合，也无法获得预期的外观质量和复合牢度。
（5）镀铝膜质量在很大程度上影响着无溶剂复合的效果和速度。相比干式复合，无溶剂复合更容易控制镀铝转移，但当镀铝膜的质量不好或固化等工艺条件控制得不适当时，镀铝转移现象则可能会更加严重，最终便不能获得合格的无溶剂复合膜。
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3.无溶剂胶黏剂
无溶剂胶黏剂对复合的影响主要体现在以下几方面：复合基材的幅宽和复合膜的用途；初黏力和最高复合强度；无溶剂胶黏剂工作温度和黏度；混配比和涂胶量；固化温度和固化时间；复合膜的透明性、挺度、表面摩擦系数、热封强度、耐介质性、耐侯性和耐蒸煮性等。
无溶剂复合质量指标要求
复合膜的复合强度、透明性、表面摩擦系数、热封强度、耐介质性、耐候性和耐蒸煮性等定量指标和定性指标，共同构成了一个整体，称为质量指标体系，是衡量无溶剂复合质量的重要项目。
1.复合强度
复合强度是指复合基材层与层之间的结合力度或黏结力度，通常用剥离强度来表征。剥离强度，即对复合膜进行单位宽度剥离时所需要的最大作用力。剥离强度多采用T型剥离方式进行检测，剥离角度为90°或180°，可使用专用试验机进行测试。
无溶剂胶黏剂复合强度从无溶剂胶黏剂混合之时便开始发生变化，从混胶开始到达最大强度，再缓慢衰减，大致要经历开口、快速固化、缓慢固化、稳定和缓慢衰减等几个阶段。一般情况下，不同品牌的无溶剂胶黏剂复合强度的变化也不同，通常在72小时内可达到最大强度的70%～80%，需7～15天达到最大强度。
2.透明性
复合膜透明性的测试指标主要包括透光率和雾度。透过复合膜的光通量与入射光通量之比（以百分数表示）称透光率，其表征可见性；透过复合膜而偏离入射光方向的散射光通量与透过复合膜的光通量之比（以百分数表示）称为雾度，其表征清晰度。
3.热封强度
热封强度是表征复合膜封口性能的重要指标。热封强度表明了复合膜封口所能承受内容物的重量。热封强度是热封样条在热封强度检测时的最大值，通常情况下，使用热封强度试验仪来检测。
大部分行业人士可能会这么认为：复合强度越高，无溶剂复合产品的质量越高。其实这种说法并非绝对正确，有些剥离强度合格的复合产品，其热封强度往往不合格；而有些剥离强度不合格的复合产品，其热封强度却很高。针对这种现象较为常见的解释是：复合剥离和热封分离需要克服的是两种不同的混合力，前者是交联聚合物的化学键，后者是高分子间的范德华力。所以，二者之间的关系并不是正比关系，应具体情况具体对待。
4.表面摩擦系数
表面摩擦系数是指复合膜两个表面之间的摩擦力和作用在其中一个表面上的垂直力之比。表面摩擦系数与表面粗糙度有关，而与接触面积的大小无关。复合膜的表面摩擦系数影响其后加工和使用性能，如表面摩擦系数太大，包装袋开口性不好，影响正常装填作业；表面摩擦系数太小，在制袋过程中可能无法实现正常输送。影响复合膜表面摩擦系数的因素主要有：复合基材的类型、固化温度、涂胶量、收卷张力和压力、胶黏剂类型等。
无溶剂复合注意事项
1.固化
无溶剂复合的固化过程主要在固化室完成，注意事项如下。
（1）室内温度可自动控制。固化室应采用全自动温度控制，内部热风循环均匀，且具有固化时间可设定和自动停止加热等功能。
（2）室内空间足够大，且料卷进出方便。通常情况下，无溶剂复合产能较高、料卷直径和重量较大、固化时间较长，因此要求固化室的空间尽量大一些，进出料采用轨道和辅助装卸工具。
（3）无溶剂复合膜应有独立的固化室，避免与干式复合膜共用一个固化室。主要原因有两方面，一是无溶剂复合的固化温度通常比干式复合低，如果固化温度偏高，就可能因复合质量不良而增加无溶剂复合的废品率，如摩擦系数增加、镀铝转移情况严重、复合膜柔软性降低等；二是如果将无溶剂复合膜与干式复合膜混合放置，容易导致复合卷料相互污染。对于同时使用无溶剂复合和干式复合工艺的软包装企业而言，对此应尤为重视。
2.清洁
与传统干式复合相比，无溶剂复合质量控制因素相对较少，因为无溶剂复合不存在干燥温度、冷却温度、回风比例、溶剂残留等参数的考量。但其也有侧重点，以清洁最为突出。
无溶剂复合的清洁主要集中在涂胶单元和混胶机两个部位。如果不对胶辊进行彻底清洁，可能会影响传胶甚至会对胶辊造成破坏；如果不对混胶机进行彻底清洁，则可能导致输胶不正常或者混胶不均匀等严重后果。
3.三层无溶剂复合
与两层无溶剂复合相比，三层无溶剂复合相对较难，过去能成功使用的软包装企业极少，但近两年来，国内在这方面取得了成功应用。就目前的技术水平而言，三层无溶剂复合时应注意以下几个方面。
（1）对复合基材有更严格的要求。
（2）最好选择专用胶黏剂。
（3）对一些复合结构的复合牢度仍然不够稳定，对此，必须严格按要求执行无溶剂复合工艺试验和工艺控制。
4.纸塑无溶剂复合
纸张表面一般比较粗糙，需要的涂胶量较大，使用黏度较高的胶黏剂更为合适。单组分胶黏剂的早期成本比双组分胶黏剂更具优势，所以纸塑无溶剂复合通常选用单组分胶黏剂。但不容忽视的是，使用单组分胶黏剂进行纸塑无溶剂复合时，也存在一定局限。
（1）通常情况下，无溶剂复合工作温度较高（70～90℃），因此生产准备时间较长，能耗较高。
（2）由于单组分胶黏剂的工作黏度较大，胶雾抽排工作较困难。
（3）长时间运行后，胶液飞溅到无溶剂复合设备或周围地面上，固化之后，清除起来非常困难。因此，使用单组分胶黏剂的工作环境通常要比双组分胶黏剂差。
近年来，双组分胶黏剂的研发技术得以提高，其在纸塑无溶剂复合中的应用越来越多，尤其适合表面光滑度较高的纸张，双组分胶黏剂为更佳选择。
低碳钢TIG熔焊熔宽、余高、熔深测量
实验项目学时：2 实验要求：■必修 □ 选修
一、实验目的及要求：
1.配合课堂教学，开展现场教学与实验，加强感性认识，理论结合实际，加深技术研究的必要性认识。
2.通过实验让学生掌握TIG焊的原理及特点，对TIG焊有一个感性认识，为以后工作中打下基础。
3.学习焊接接头组织性能分析方法：包括金相制样、抛光、浸蚀及金相照相的基本操作规程。
二、实验基本原理：
TIG焊：
钨极惰性气体保护焊英文简称TIG（Tungsten Inert Gas Weiding）焊。它是在惰性气体的保护下，利用钨电极与工件间产生的电弧热熔化母材和填充焊丝（如果使用填充焊丝）的一种焊接方法。焊接时保护气体从焊枪的喷嘴中连续喷出，在电弧周围形成气体保护层隔绝空气，以防止其对钨极、熔池及邻近热影响区的有害影响，从而可获得优质的焊缝。保护气体可采用氩气、氦气或氩氦混合气体。焊缝几何参数测量：
熔深h 容宽
余高H 容宽
熔宽B 容宽
图1焊缝形状的几何尺寸测量示意图
三、主要仪器设备及实验耗材：
主要仪器设备：
TIG焊机、金相抛光机、金相制样机等 实验耗材：
焊丝、金相砂纸、抛光剂等
四、实验内容或步骤： 内容及步骤：
备料切割：按照要求切割低碳钢板； 表面处理：包括机械打磨、酒精丙酮清洗等； TIG焊接试验：选定工艺参数进行焊接试验；
组织性能分析：进行金像试样切割、压制、打磨、抛光、腐蚀、照相；
分析：焊接前后的组织性能变化
五、思考题 直流TIG焊适合焊接什么类型的金属？是否适合焊接铝合金？ 2 TIG焊接低碳钢后的焊缝组织为何种组织？为什么？ 对比TIG焊与激光焊接头的熔深熔宽等特征参数，有何区别？为什么？
六、主要参考书
1．《焊接冶金》，李亚江编著，化学工业出版社，2004
2.《先进连接方法》李志远、钱已余、张九海等主编，机械工业出版社，2000
************（实验课程名称）
课程编码： z5901x218 实验指导书：（自编）面向专业： 材料成型及控制工程
Q235钢表面堆焊处理
实验项目学时：2 实验要求：■必修 □ 选修
一、实验目的及要求：
1.配合课堂教学，开展现场教学与实验，加强感性认识，理论结合实际，加深技术研究的必要性认识。
2.通过实验让学生掌握TIG焊的原理及特点，对TIG焊有一个感性认识，为以后工作中打下基础。
3.学习焊接接头组织性能分析方法：包括金相制样、抛光、浸蚀及金相照相的基本操作规程。
二、实验基本原理：
TIG焊：钨极惰性气体保护焊英文简称TIG（Tungsten Inert Gas Weiding）焊。它是在惰性气体的保护下，利用钨电极与工件间产生的电弧热熔化母材和填充焊丝（如果使用填充焊丝）的一种焊接方法。焊接时保护气体从焊枪的喷嘴中连续喷出，在电弧周围形成气体保护层隔绝空气，以防止其对钨极、熔池及邻近热影响区的有害影响，从而可获得优质的焊缝。保护气体可采用氩气、氦气或氩氦混合气体。
TIG堆焊：利用TIG焊的方法在低碳钢的表面进行堆焊其他金属，从而使低碳钢的表面获得性能的改善。
单层单道、单层多道堆焊界面组织：
三、主要仪器设备及实验耗材：
主要仪器设备：
TIG焊机、金相抛光机、金相制样机等 实验耗材：
焊丝、金相砂纸、抛光剂等
四、实验内容或步骤： 内容及步骤：
料切割：按照要求切割低碳钢板；
面处理：包括机械打磨、酒精丙酮清洗等； TIG焊接试验：选定工艺参数进行焊接试验；
组织性能分析：进行金像试样切割、压制、打磨、抛光、腐蚀、
照相；
分析：焊接前后的组织性能变化
五、思考题 TIG堆焊时焊道与焊道之间的距离如何选择？为什么？ 2 TIG焊接低碳钢后的焊缝组织为何种组织？为什么？
六、主要参考书
1．《焊接冶金》，李亚江编著，化学工业出版社，2004
（武汉理工大学 材料学院）
摘要： 随着能源短缺的日益严重，如何节能降耗成为整个社会共同关注的话题。在建筑领域，国家强制性要求建筑物要达到一定的节能标准，这就对建筑材料提出了更高的要求。近年来我国保温技术水平已有很大提高 ,保温材料的品种及生产能力不断扩大 ,但整体保温节能效益较发达国家还有相当大的差距。针对目前外墙内保温的缺点 ,介绍了外墙外保温的发展和特点 ,归纳了外墙外保温技术的优势 ,并展望了建筑外墙外保温技术的发展前景 ,对建筑外墙外保温节能技术的推广具有一定的指导意义 ,并介绍了建筑外墙外保温节能材料的类型和特性。XPS板外墙外保温系统的组成材料有)XPS板、界面处理剂、专用粘结剂或聚合物胶泥、耐碱玻纤网格布、机械锚固件和饰面材料等。工程中采用XPS外墙外保温技术，可提高建筑物的节能和保温效果，并具有防水效果佳、缩短工期、施工便捷等优点。关键词：绝热保温材料；外墙内保温；外墙外保温；挤塑聚苯乙烯泡沫板 【中图分类号】TU551.3 文献标识码：B
Energy-saving Technique and Material of External
Wall in the Building
Hou wei（Wuhan University of Technology Institute of Materials ,Wuhan 430070,China）
Abstract：As the shortage of energy is becoming increasingly serious，how to save energy has been a problem that all the people have to pay close attention to．In the construction field，energy-saving standards regulated by the state have to be met．which make still greater demand on the building materials．Thermal insulating technology in China has been developed and the s ort and production scale have been enlarged in recent years.According to the shortages of internal thermal insulation of external wall.The development and their characteristics of outer thermal insulation techniques of external wall were introduced.Some advantages of exterior insulation technology of external wall were summarized.The development prospect of exterior insulation technology of external wall was anticipated in order to promote the application of this technology in building engineering.Expatiated the energy-saving material of exterior insulation system of external wall.The outer insulation system of external wall with XPS plate is composed of XPS plate，boundary finishing agent，special bonding agent or polymer plaster ,alkali—resistant glass fabric，mechanical anchorage and finishing materials．When used in the engineering，this technology can not only improve the energy—saving and insulating effects of the building，but also has the advantages of good water proof ,short construction period，easy construction and etc．
Key Words：thermal insulating material;internal thermal insulation of external wall;exterior insulation of external wall;squeezed polystyrene foam plate 1 引言
建筑建材业是耗能大户，建筑物在使用过程中的能耗占总能耗的30～40％，同时排放出大量的C02、NOx、悬浮颗粒物和其它污染物。因此，在这一领域内降低能耗，提高能源利用率显得尤为重要。随着人们生活水平的提高，对室内环境的舒适程度要求越来越高，相应的建筑能耗(包括空调采暖能耗)也随之增加，造成能源消耗严重。在热的舒适度、能耗、环境三者中找到合理的平衡点已成为建筑设计及建筑节能领域工作者的永恒主题。众所周知，节约能源是我国的一项基本国策。目前，武汉理工大学研究生课程论文
建设节能型建筑已被建设部纳入今后城市建设的重点发展方向，建筑节能设计已成为今后建筑设计的重要组成部分。
节能材料属于保温绝热材料。绝热材料是指用于建筑围护或者热工设备、阻抗热流传递的材料或者材料复合体,既包括保温材料,也包括保冷材料。绝热材料的意义,一方面是为了满足建筑空间或热工设备的热环境,另一方面是为了节约能源。随着世界范围内能源的日趋紧张, 绝热材料在节能方面的意义日显突出。仅就一般的居民制冷的空调而言,通过使用绝热围护材料, 可在现有的基础上节能30%～50%。据日本的节能实践证明,每使用1吨绝热材料,可节约标准煤3吨/年,其节能效益是材料生产成本的10倍。因此,有些国家将绝热材料看作是继煤炭、石油、天然气、核能之后的第五大“能源”。外墙保温隔热主要是靠保温绝热材料作为建筑围护,开发和应用高效的保温绝热材料是保证建筑节能的有效措施。目前世界各发达国家,均对绝热材料的生产和应用十分重视, 之所以建筑节能工作做得好,与他们重视和发展保温绝热材料是分不开的。
[2][1]
建筑节能是执行国家环境保护和节约能源政策的主要内容, 是贯彻国民经济可持续发展的重要组成部分。但我国目前的建筑节能水平, 还远低于发达国家, 我国建筑单位面积能耗仍是气候相近的发达国家的3倍～5倍。南方炎热地区的建筑制冷能耗已占当地全社会能耗的15%以上, 其中相当一部分是采用火力发电和燃煤锅炉, 同时给环境带来严重的污染。所以建筑节能还是本世纪我国建筑业的一个重要的课题。[2]2 建筑节能保温隔热施工技术分类
2.1内保温隔热技术及其特点
外墙内保温是在墙体结构内侧覆盖一层保温材料,通过粘结剂固定在墙体结构内侧,之后在保温材料外侧作保护层及饰面。目前内保温多采用粉刷石膏作为粘结和抹面材料,通过使用聚苯板或聚苯颗粒等保温材料达到保温效果。外墙内保温主要存在的缺点有:①保温隔热效果差,外墙平均传热系数高。②热桥保温处理困难,易出现结露现象。③占用室内使用面积。④不利于室内装修,包括重物钉挂困难等,在安装空调、电话及其他装饰物等设施时尤其不便。⑤不利于既有建筑的节能改造。⑥保温层易出现裂缝。由于外墙受到的温差大,直接影响到墙体内表面应力变化,这种变化一般比外保温墙体大得多。昼夜和四季的更替,易引起内表面保温的开裂 ,特别是保温板之间的裂缝尤为明显。2.2外保温隔热技术及其特点
外保温是目前大力推广的一种建筑保温节能技术。外保温与内保温相比,技术更合理,有其明显的优越性。随着建筑节能技术的不断完善和发展,外墙外保温技术逐渐成为建筑保温节能形式的主流。①外保温不仅适用于寒冷地区的民用建筑及工业采暖建筑,也适用于温暖地区的制冷空调建筑,既可用于新建工程,又适合旧建筑物的节能改造工程。外保温材料要求科技含量高,材料配套齐全,施工工艺先进合理。推行建筑外保温技术将带动我国高新技术产业节能材料的发展。②保护主体结构,延长建筑物寿命。采用外墙外保温方案,由于建筑物围护结构外侧,缓冲了因温度变化导致结构变形产生的应力,减少了空气中的二氧化碳、水对混凝土的碳化以及导致钢筋结构的锈蚀,减少了空气中有害气体和紫外线对围护结构的侵蚀。③消除了“热桥”的现象,较好地发挥了材料的保温节能功能。④减少内墙面裂缝,方便在室内装修及墙面上悬挂、固定物件。目前,凡采用内保温技术的工程普遍面临着面层开裂的难题。其主要原因之一是外墙直接暴露在大气中 ,温度变化不断引起变形应力,易导致强度较低的内保温层及其层面开裂。此现象在高层建筑及东西朝向的条形建筑物上尤其明显。在做外保
武汉理工大学研究生课程论文
温的内墙上避免了因外墙温度和湿度变形而导致的开裂,同时方便墙面施工和室内装修。⑤便于旧建筑进行节能改造。20世纪80年代以前建造的工业与民用建筑一般都不满足节能要求。因此,对旧房进行节能改造,已提上议事日程。与内保温相比,采用外保温方式对旧房进行节能改造,其最大优点是基本不影响用户的室内活动和正常生活。
外保温隔热是目前大力推广的一种建筑保温隔热节能技术。外保温隔热与内保温隔热相比,技术合理,有其明显的优越性,使用同样规格、同样尺寸和性能的保温隔热材料,外保温隔热比内保温隔热的效果好。外保温隔热技术不仅适用于新建的结构工程,也适用于旧楼改造,适用于范围广,技术含量高;外保温隔热包在主体结构的外侧,能够保护主体结构,延长建筑物的寿命;有效减少了建筑结构的热桥,增加建筑的有效空间；同时消除了冷凝,提高了居住的舒适度。
[2]
[3]3 外墙保温节能材料
外墙保温主要是靠保温绝热材料作为建筑围护，开发和应用高效的保温绝热材料是保证建筑节能的有效措施。目前世界各发达国家，均对绝热材料的生产和应用十分重视，之所以建筑节能工作做得好与他们重视和发展保温材料是分不开的。3.1 绝热材料的性能
所谓的绝热材料就是要最大限度地阻抗热流的传递，因此要求绝热材料必须具有大的热阻和小的导热系数。
①从材料的组成上看，一般有机高分子的导热系数都小于无机材料；非金属的导热系数小于金属材料；气态物质的导热系数小于液态物质，液态物质小于固体。所以在条件允许的情况下，应尽量使用有机高分子材料或无定形的无机材料，这对于保温绝热是有利的。
②从材料的结构上看，当材料的表观密度降低、孔隙率增大，材料内部的孔隙为大量封闭的微小孔时，材料的导热系数是比较小的。对于泡沫塑料制品，要满足保温绝热材料的要求其最佳的表观密度为16～40kg/m3。
③由于孔隙的存在，材料在潮湿的环境下，不可避免地要吸水，而水的导热系数（0.5815W/(m2·K)）比静止空气的导热系数（0.0233 W/(m2·K)）要大很多，因此，当环境湿度增大时，材料的平衡含水率增大，材料的导热系数将会降低。所以作为保温绝热材料，材料自身的吸湿率要尽量低，如不可避免时，要对材料进行憎水处理或用防水材料包覆。另外，保温绝热材料还必须能抵抗一定的冲击荷载，具有与使用环境相一致的机械强度。其粘结性能要好，还得有小的收缩率及与环境相适应的耐久性。3.2 常用的保温绝热材料
能满足上述性能要求而用于建筑外保温的节能材料主要有：聚苯乙烯泡沫塑料板（EPS 及XPS）、岩（矿）棉板、玻璃棉毡以及超轻的聚苯颗粒保温料浆等。以上各种材料所具有一个共同的特点就是在材料内部都有大量的封闭孔，它们的表观密度都较小，这也是作为保温隔热材料所必备的(性能对比见表 1)。[4] 2
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表 1 常用保温绝热材料的主要性能
材料名称
岩棉保温板 玻璃棉毡
聚苯乙烯泡沫塑料板 聚苯颗粒保温料浆 表观密度(Kg/m)80-150 40-60 16-30 ≤220
3最高使用温度
(℃)-238-350-120-400-80-75-50-75
抗压强度（MPa）
0.12-0.18 ≥0.01
导热系数(W/m·K)0.047-0.052 ≤0.035 0.033-0.044
<0.07
2吸水率（%）
<0.1
岩(矿)棉和玻璃棉有时统称为矿物棉，它们都属于无机材料。岩棉不燃烧，价格较低，在满足保温隔热性能的同时还能够具有一定的隔声效果。但岩棉的质量优劣相差很大，保温性能好的密度低，其抗拉强度也低，耐久性比较差。玻璃棉与岩棉在性能上有很多相似之处，但其手感好于岩棉。但它的价格较岩棉为高。聚苯乙烯泡沫塑料是以聚苯乙烯树脂为主要原料，经发泡剂发泡而制成的内部具有无数封闭微孔的材料。其表观密度小，导热系数小，吸水率低，隔音性能好、机械强度高，而且尺寸精度高，结构均匀。因此在外墙保温中其占有率很高。硬质聚氨酯泡沫塑料具有非常优越的绝热性能，它的导热系数之低 0.025 W/m2·K是其他材料所无法与之相比的。同时其特有的闭孔结构使其具有更优越的耐水汽性能，由于不需要额外的绝缘防潮，简化了施工程。
聚苯泡沫板由于价格低廉，绝热性能好而成为外墙绝热及饰面系统的首选绝热材料。根据生产工艺的不同，聚苯泡沫板分为挤塑聚苯板及普通聚苯板种。前者强度高，吸水率低，价格贵，目前仅有极少数跨国公司在生产，后者以其价格优势而得到广泛的使用。
[5]4外墙外保温系统的组成与性能[6]
4．1系统组成[7][8]
采用粘钉结合的XPs板外墙外保温施工方法是以XPS板为保温材料，采用粘钉结合的方式将XPS板固定在墙面的外表面上，聚合物胶泥作保护层，以耐碱玻璃纤维网格布为增强层，外饰面为涂料或面砖的外墙外保温系统。外保温系统的组成基本构造见图1。
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图 1 外保温系统组成基本构造示意图
4．2组成材料与系统主要性能4．2．1 XPS板[11]
[9][10]
XPS板是由聚苯乙烯树脂和添加剂在一定温度下采用模压设备挤压而成的绝热制品，具有连续均匀的表层和全闭孔的蜂窝状结构，蜂窝状结构互相紧密连接，没有空隙。因此，它不仅具有极低的热导率和吸水率，较高的抗压、拉伸和抗剪强度，更具有优越的抗湿、抗冲击和耐候等性能，在长期高湿或浸水环境下，仍能保持优良的保温性能。表2为XPS板的主要技术性能指标。
表2 XPS板的主要技术性能
项 目
密度/(kg/m)热导率/(W/m·K)抗压强度/(MPa)拉伸强度/(MPa)剪切强度/(MPa)2
3性能指标 ≥30 ≤0.028 ≥0.30 ≥0.50 ≥0.25
项 目 吸水率（%）
透湿系数（ng/m·s·Pa）
毛细作用
线性膨胀系数（mm/（m·K））
边缘、表面
性能指标 ≤1.5 ≤3.5 无 0.07平口、毛面
注：热导率为生产后90d、10℃时的值。4．2．2界面处理剂[12]
用于XPS板粘贴面以及保护层抹灰面的界面处理剂，是以通过涂刷后XPS板与聚合物胶泥之间形成一种化学结合键，通过化学作用使两者表面成为一体，从而增强聚合物砂浆与XPS板的亲合粘结能力，有效地提高整体性。该界面处理剂为一种水性的乳液，含固量37％-40％，pH值7-10。4．2．3专用粘结剂或聚合物胶泥
[13]
专用粘结剂或面层聚合物胶泥是外保温系统的关键材料。专用粘结剂或聚合物胶泥分别用在基层墙面上粘贴,XPS板和翻包网以及在XPS板上粘结玻纤网布并找平外墙面(保护层)。而外保温系统的专用粘结剂或聚合物胶泥采用由可再分散性聚合物胶粉改性的干混砂浆料经加水搅拌制得，具有较高的粘结强度和良好的柔韧性(表3、4)。经检测结果表明，无论是粘贴砂浆或保护层的抹面胶泥，与XPS板的拉伸粘结强度均显著大于XPS板本身的拉伸强度，从而可确保不发生粘结界面的破坏。
表3聚合物胶泥(专用粘结剂)性能 项 目
拉伸粘结强度/MPa(与水泥板)拉伸粘结强度/MPa(与聚苯板)可操作时间／h
原强度 耐水强度 原强度 耐水强度
性能指标 ≥0.6 ≥0.4 ≥0.1 ≥0.1 2.0±0.5 4
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表4聚合物抹面胶泥性能
项 目
拉伸粘结强度/MPa(与聚苯板)
耐冻融强度
柔韧性（抗压/抗折强度）可操作时间／h
≥0.1 ≤3.0 2.0±0.5
耐水强度
≥0.1
原强度
性能指标 ≥0.1 注：耐冻融为25次循环僵。4．2．4耐碱玻纤网格布[14]
耐碱玻纤网格布是保护层的增强材料，用于提高保护层的抗裂和抗冲击能力，并可缓冲由于墙体位移、开裂等原因引起的XPS板的轻微位移。而外保温系统网格布由耐碱玻纤网布涂覆抗碱高分子化合物制成，具有较高的拉伸断裂强力和耐碱能力(表4)。
表5耐碱玻纤网格布性能
项 目
网眼尺寸/mm(经纬向)单位面积质量/(g/m)可燃物含量/％
耐碱断裂强力保留率(经纬向)/％ 耐碱拉伸断裂强力保留值/(N/50mm)
2性能指标 4．O±0．4 ≥160 ≥35 ≥50 ≥750 4．2．5机械锚固件
采用机械锚固件对建筑物全部楼层外保温墙均实施XPS板与基层的辅助连接，是)XPS板外保温系统构造的又一特点，从而充分保证了保温层与基层的整体性、安全性和可靠性。在这方面，外保温系统充分考虑了负风压对建筑物外围护结构的影响，对不同的建筑高度设计了不同的锚固量，并采用带圆盘(直径50mm)的敲击式尼龙锚栓(包括敲击钉)或尾部有回拧机构的工程塑料胀管和有防腐镀层的高强度结构钢自攻螺丝。单个锚固件的实际拉拔和剪切承载力可分别达到2．4 KN和3．0 KN(设计值均取不小于0．6 KN)。4．2．6饰面材料[15]
用于建筑物的外装饰，可美化外观、提高艺术品位与防水功能。由于挤塑板强度较高，与基层墙体的连接可靠，所以外保温系统的饰面材料可采用涂料、彩色砂浆、面砖以及单位面积质量不大于35 kg／m2的其他面层材料，也可做出各种立面造型。所用材料的性能均符合相关标准要求。4．2．7 系统的性能指标
由以上各项组成材料配套构成的外墙外保温系统，由于对材料及其构造方法的高要求，使系统具有优良的保温、防水和装饰功能，以及充分的安全性、耐久性、抗冲击性和耐候性。该系统的性能指标见表5。
武汉理工大学研究生课程论文
表6外保温系统技术性能
项 目
吸水量(浸水24h)/(g/m)抗冲击强度/J 双层网布增强
加速冻融(循环20次)不透水性
水蒸气湿流密度/（g／m·h）2
2性能指标 ≤500 单层网布增强
≥3无断裂 ≥lO无断裂
表面无裂纹、粉化、剥落和起泡起鼓现象
试样最内层无水渗透
≥O．85 5 结论
总之，我国外墙外保温技术发展很快，是节能工作的重点。外墙外保温技术的发展与节能材料的革新是密不可分的，建筑节能必须以发展新型节能材料为前提，以足够的保温绝热材料做基础。节能材料的发展又必须与外墙外保温技术相结合，才能真正发挥作用。正是由于节能材料的不断革新，外墙外保温技术的优越性才日益受到人们重视。所以，在大力推广外墙保温技术的同时，更要加强新型节能材料的开发和利用，从而真正地实现建筑节能。
武汉理工大学研究生课程论文
参考文献
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一、申报基本程序：专业技术资格申报由本人提出申请，单位审核同意后逐级向上申报。县（市、区）申报材料由当地职改办统一送审；市属有主管部门的单位由主管部门统一送审，无主管部门的单位可直接送市职称评价中心。
二、所需提供的材料：申报专业技术资格，应提供能反映本人学术技术水平、工作业绩、职业道德等方面的材料。主要内容包括：
1.评审人员材料清单1份(贴于资料袋袋面)。
2.公示专题报告1份（申报材料在本单位以适当形式进行公示，公示时间一般不少于7天）。
3.《专业技术资格评审表》（需贴照片）一式3份。
4.《推荐级专业技术资格人员情况综合表》（一般用A4纸，另有规定的除外），单位人事部门填写，高级打印件一式35份（省高评委另有要求的按省有关规定执行），中、初级一式4份，并加盖单位公章。
5.近期免冠白底1寸照片1张，背面写上单位、姓名、身份证号码，并臵于信封内贴在《专业技术资格评审表》封面上;申报高级的同时须附电子文档照片（扫描成jpg格式，用身份证号做文件名，高宽比约为3：2，分辨率按每英寸200像素设臵；其它方式采集的照片尺寸不大于300×420像素，不小于200×280像素，文件大小50K以内）。
6.《专业技术资格评审材料真实性保证书》1份，必须由本
人签字。
7.申报对象身份证、学历及学位证书、现任专业技术资格证书、聘任证书、荣誉证书及获奖证书等复印件各1份，集体项目须提供主要贡献者依据。
8.申报对象外语统一考试合格证书、计算机应用能力考核合格证书原件及复印件各1份；如符合免试或符合外语不作为必要条件的，需填报《外语免试审核表》、《计算机应用能力免试审核表》，并附有关证明材料，经单位人事部门审核盖章，各一式3份（1份装订进册内，另2份不要装订）。
9.从事工程技术、工程技术管理工作的简历1份，并加盖公章。
10.任期考核材料（至少近三年来的考核材料）1套。
11.专业技术工作总结1份。
12.任现职以来的有关著作、论文、项目可行性研究设计报告、成果鉴定材料复印件1套。提供的论文复印件，需复印杂志或著作的封面、刊号、目录及所写文章；需确定一篇代表作，并提供代表作原件1份。项目可行性研究设计报告需提供执笔依据。
13.破格晋升人员需填写《破格推荐级专业技术资格审批表》一式3份（1份装订进册内，另2份不要装订），需说明符合哪几条破格条件并附有关证明材料。
14.《申报人员花名册》电子稿一份，用Excel格式填写。申报时相关学历、资历证书需提供原件以备审查，材料中所有复印件均需经所在单位审核原件后在复印件上加盖公章并由
经办人签名（论文复印件封面、目录、正文均需盖章、签字），纸张规格一律采用A3、A4两种。
三、材料装订要求
除《专业技术资格评审表》、《推荐级专业技术资格人员情况综合表》、和不便装订的书、原件以及代表作复印件外，其它材料装订成2--3册，每册分别编制目录，附在材料前面。
第一册：证书等材料；
第二册：业绩等材料；
第三册：如为破格晋升人员，将《破格推荐级专业技术资格审批表》、符合相应破格条件的相关证明材料，按所符合破格条件顺序装订成第三册。
装订时用A4纸规格。如第二册材料多，可按顺序分装为第二册
（一）、第二册
（二）。材料均装入档案袋（盒）内，四、《综合表》填写注意事项：
《推荐级专业技术资格人员情况综合表》是单位向评委会的介绍和评价，务必填写详细，表内填不下，可加附页附后在左上角用胶水粘连（一般不建议使用附页）。
1.身份证号码：务必准确填写，因为它是资格证书制作系统作为资格身份的识别字段。
2.工作单位：务必用全称，要完整准确，与单位图章一致。
3.单位性质栏：统一按下列分类填写：“社会公益类事业”、“监督管理类事业”、“中介服务类事业”、“生产经营类事业”、“国有企业”、“集体企业”、“私营企业和个体工商户”、“外商投资企业”、“港澳台投资企业”、“其它类企业”。尽可能不要填其
它类，如确要填其他类，需在备注栏说明情况。
4.主管部门栏：填写单位的主管部门名称。县(市、区)的，填“×××县（市、区）×××局”；
5.从事专业栏：指申报相应专业技术资格时所从事的专业，制作资格证书时要打印在证书上“专业名称”栏内，应完整准确填写，字数一般填4个字,最多不超过8个字。
6.学历是指工程技术专业学历，如果最高学历填了非工程技术类专业学历，则必需再填写工程技术专业类学历情况。
7.花名册上“出生年月”、“取得时间”、“聘任时间”等栏时间填写格式统一填××××年×月，如2008年6月。
8.专业工作年限：应填从事工程技术工作的年限，而且填写实足年限。
9.外语和计算机成绩：填合格、省线合格；符合免试的填年龄免试、译著免试、专业毕业、乡企人员….；符合不作为必备条件人员的填野外采矿、建筑施工……。
10.单位考核情况：指任期内考核情况，至少有前三年考核资料；在“综合表”、“花名册”需填明逐年考核结果。
11.《破格推荐级专业技术资格审批表》和《综合表》“符合破格条件”栏不能简单地填符合那几条，而必须填写符合各条的理由和依据，并附有关证明材料。《花名册》上“符合破格条件情况”栏填明符合那几条。
关键词：菱镁复合材料工艺品,脱模时间,吸潮返卤,耐水,脆化,涂饰
1 前言
随着人们生活水平不断提高, 其消费水平也越来越高, 菱镁复合材料工艺品因其具有观赏性及装饰艺术性, 同时价格低廉、装饰效果好、绿色环保, 得到了国内外人士的青睐, 因此生产和销售扩展很快。不仅如此, 菱镁复合材料工艺品还具有生产工艺简单、原材料易得、生产成本低、销路广等特点, 因此生产菱镁复合材料工艺品的企业如雨后春笋。但目前生产企业生产的菱镁复合材料工艺品的质量良莠不齐, 很多企业生产的产品普遍存在着: (1) 生产脱模时间长, 模具周转慢, 生产效率低; (2) 产品易吸潮返卤; (3) 产品不耐水; (4) 产品易脆化; (5) 产品外表面涂饰 (包括各类油漆) 附着力差、易爆皮等严重影响其装饰效果等弊病。现就上述几项技术问题进行分析, 并提出解决措施。
2 菱镁复合材料工艺品生产中存在的几项技术难题及解决措施
2.1 生产中脱模时间太长及其解决措施
目前很多菱镁工艺品厂因生产中脱模时间太长影响了模具的周转率, 降低了产量, 提高了生产成本。有些厂在探索解决这一难题时由于缺乏得力的技术支持, 盲目添加某些速凝剂, 改变了制品硬化过程中的硬化历程, 给产品质量带来了更多的弊病。根据我们的实践, 要解决这一技术难题, 应采取以下几项措施:
2.1.1 选择合理的技术配方
各种菱镁制品配方中的主要组份是:主体材料、改性剂、填充材料、增强材料、顔料等, 由于菱镁产品种类很多, 各种产品的功能要求不同, 因此应各有各的不同配方。在配方设计时要充分考虑生产工艺和产品质量的要求。在保证产品质量的前提下, 要充分考虑缩短脱模时间, 以加快模具周转, 提高产量。其实影响脱模时间的因素很多, 其中改性剂及主体材料的质量, 尤其Mg O粉的质量对脱模时间的影响是很敏感的, 一定要重视。产品配方与脱模时间及产品质量的相关性见表1。
2.1.2 掌握合理的养护工艺以缩短脱模时间
菱镁制品属无机胶凝材料范畴, 有其自身的硬化特点, 必须在养护机理的指导下, 抓好养护工艺, 严格遵循养护工艺三要素, 即温度、湿度、时间 (已有专文论述, 可查www.jmlmjc.com网站) 。对于菱镁复合材料工艺品尤其要抓好脱模前短暂的几小时的养护。脱模后的半成品仍不能忽视养护问题, 疏忽了这些要求, 必然出现产品质量问题。有不少厂出现的菱镁工艺品的质量问题往往由于养护工艺不合理造成。
2.1.3 工艺品毛坯的早期表面处理是缩短脱模时间的有效措施
目前的菱镁工艺品多数采取内糊法生产, 糊制完毕短暂静停后, 要尽快在内表面喷涂或刷涂一层界面剂, 使在产品的内表面形成一层极薄的不透水的连续薄膜, 这样既阻断了水分的蒸发, 有利于产品的硬化, 同时也防止了因水分蒸发带走热量降低毛坯的本体温度, 从而保障了制品硬化条件, 这样就促进了菱镁复合材料工艺品的硬化速度, 尽快的产生初始强度, 使脱模时间缩短。当脱模后的毛坯也同样重复上述的操作, 使毛坯进入二次养护阶段, 这一操作工序不论大件或小件都要认真进行, 只有这样才能既缩短脱模时间又能保证产品的养护质量。
通过以上几项措施, 可以使菱镁复合材料工艺品的脱模时间控制在1.5~3 h左右, 这样既保证了产品质量也满足了生产工艺的要求。
2.2 制品吸潮返卤问题及解决措施
2.2.1 吸潮返卤是菱镁制品的三大固有弊病之首
其原因主要是制品中游离Mg Cl2含量超标造成的, 目前有关菱镁材料方面的行业标准及企业标准皆规定了制品中游离Mg Cl2或Cl-含量的限定量, 玻镁平板JC688—2006中规定Cl-含量≤10%, 济南市杰美菱镁建材研究所的企业标准规定制品中游离MgCl2<2% (折合Cl-含量<1.49%) 。由此证明, 菱镁制品中游离Mg Cl2含量的高低是倍受专业人士关注的。
2.2.2 解决菱镁制品吸潮返卤的措施
2.2.2. 1
尽量减少制品中Cl-含量, 使制品中Cl-含量控制在标准要求的范围之内, 从而使菱镁制品失去吸潮返卤的能力, 达到制品不吸潮、不返卤的要求。为此必须建立健全质量保证体系, 原材料必须检验合格方可使用, 控制好生产中各项工艺参数, 规范养护工艺, 从而使整个生产过程每一个环节紧紧相扣, 采取这些综合措施即可以解决吸潮返卤问题。
2.2.2. 2 采取双管齐下的措施
在制品中添加憎水改性剂, 能够在制品表面及内部空隙、空洞、毛细孔壁形成一层极薄的憎水薄膜, 当空气中的CO2对其作用时又形成憎水性更强而且特别耐久的碳化憎水膜, 这层憎水薄膜阻断了水分的传输途径, 并将游离的Mg Cl2屏闭在制品内部, 使游离的Mg Cl2失去了吸收水分的机会, 因此使制品失去了吸潮返卤的能力。
添加憎水改性剂的菱镁制品在潮湿环境中的疏水效果见表2。
说明:a.试件产生水流淌后就不容易再粘住水珠, 所以至此以后观察就变成了表面潮湿;b.成型试块的料浆稠度按普通水泥的标准稠度控制;c.试件所用卤水比重d=1.22 g/cm3。
2.2.2. 3
菱镁制品中的主要硬化反应为:5MgO+Mg-Cl2+13H2O=5Mg (OH) 2MgCl2·8H2O (即518结晶相) 。518结晶相是制品技术性能的来源, 抓好养护工艺, 使上述的硬化反应尽量进行的更完全, 使游离的MgCl2尽量进入518结晶相, 使其失去吸潮能力。
通过以上综合措施, 菱镁制品吸潮返卤的弊病是完全可以解决的。
2.3 菱镁复合材料工艺品不耐水原因及解决措施
2.3.1 菱镁复合材料工艺品不耐水的原因
耐水性能的好坏直接影响到工艺品的耐久性能, 而菱镁复合材料工艺品材质本身是不耐水的, 不通过改性是不能使用到潮湿的环境中。究其不耐水的原因是:菱镁胶结料的硬化产物518结晶相多数是以针棒状结晶体搭接粘连形式存在的, 这种结晶体较粗大, 不够致密, 遇水后水很容易渗透到结晶体内部, 造成结晶体的溶蚀, 使产品失去耐水性。
2.3.2 解决菱镁复合材料工艺品不耐水的措施
2.3.2. 1
在生产配方中加入某些改性剂, 如磷酸及其盐类等改变菱镁制品硬化物相的结构形态, 促使形成更多的518凝胶, 使结晶相变得细小紧密, 使水不容易渗透到内部, 避免或减少了结晶相的溶蚀, 从而提高了制品耐水性。
2.3.2. 2
在生产配方中添加适量憎水剂, 使其在制品表面、内部毛细孔壁、孔洞内壁形成极薄的憎水薄膜, 阻断水分的传输, 阻止了水对结晶相的溶蚀, 提高了制品的耐水性。
2.3.2. 3
在菱镁体系中加入某些活性混合材料, 在菱镁材料硬化过程中参与了其硬化过程, 形成新的硬化体, 或自身硬化和菱镁硬化体形成伴生物互相穿插搭接, 从而提高了制品的强度及耐水性。
通过以上几项措施的实施, 解决了菱镁制品的耐水性, 使菱镁复合材料工艺品可以任意放置在比较潮湿或露天环境中, 也可以在菱镁工艺花盆中栽培花草, 使工艺品不受破坏。
2.4 菱镁复合材料工艺品易脆化的弊病及解决措施
菱镁复合材料工艺品一个突出的质量问题就是脆化问题, 刚生产出的产品柔韧性比较好, 但经过一段时间后却变得很脆, 用锐器一捅就破一个窟窿, 产品倒地后即出现裂纹或破碎, 破碎后的断面看不到藕断丝连的现象。我们认为, 其产品易脆化的原因有两条:即生产配方不合理和增强材料选择的种类及加量不合理。
2.4.1 因生产配方不合理引起的制品脆化
菱镁材料属无机材料范畴, 其韧性无法和有机材料相比拟, 但是通过优化生产配方, 在配方中添加适量的增韧材料, 可明显地提高产品韧性, 降低或避免其脆化弊病。其结果见表3。
由表3可以看出, 在菱镁复合材料工艺品生产时, 添加适当的增韧材料, 能够显著的提高制品的韧性, 克服了脆化弊病。
2.4.2 增强材料欠佳引起的制品脆化及解决措施
菱镁复合材料工艺品大部分用玻璃纤维布或玻璃纤维毡做增强材料, 有些企业为降低成本采用高碱玻璃纤维布或毡作增强材料, 导致了产品脆化。
我们做过不同增强材料的菱镁制品的韧性比较试验, 结果见表4。
制品的初始裂纹挠度值和断裂挠度值可以确切的显示板类菱镁制品的韧性。由表4可以看出, 在菱镁复合材料工艺品生产配方中添加适量的增韧剂, 再使用中碱或耐碱的玻璃纤维布或毡作增强材料, 能够明显地提高产品的韧性, 防止产品脆化。
2.4.3
在正常的生产过程中, 我们严格执行企业标准 (JM007—2008) , 其中在企业标准中的跌落试验指标和脆化系数指标是评价制品脆性的重要指标。
2.5 菱镁复合材料工艺品外表面涂饰附着力差、易爆皮的弊病及解决措施
菱镁复合材料工艺品的质量可分为两部分, 一部分为内在质量, 另一部分为外观质量。内在质量的好坏很难用肉眼看得出来, 需要设备仪器来测试, 内在质量的好坏, 直接影响到产品的耐久性能。而外观质量是人们看的见、摸得着的东西, 往往给人以直观印象。一些商品往往有一个漂亮的外表, 就能卖出好价钱, 可是菱镁复合材料工艺品由于种种原因, 很容易出现外表涂饰层附着力差、易爆皮的现象, 使制品价值大打折扣。我们分析由以下几个原因造成的。
2.5.1 菱镁复合材料工艺品坯体本身质量问题引起的外表涂层附着力差、易爆皮
很多生产厂家由于不注重原材料质量, 生产配方不合理, 没有改性措施, 养护不得力, 生产的产品极易吸潮返卤和泛霜, 由于制品坯体吸潮返卤或泛霜直接影响到坯体与外涂饰材料的粘附性, 很快在表面出现鼓泡、爆皮现象。
2.5.2 由外涂饰材料本身质量问题引起的涂层附着力差、易爆皮
市面上的涂饰材料总体分油性 (溶剂型) 和水性 (水溶型) 两大类, 品牌繁多, 在菱镁制品上我们多数采用水性涂料, 但要认真筛选, 选择漆膜附着力强、美观、耐久的产品, 选择不当同样会出现漆膜起鼓、爆皮问题。
2.5.3 解决菱镁复合材料工艺品外涂饰材料附着力差、易爆皮的措施
2.5.3. 1
由质量保证体系控制各项生产工艺参数, 确保制品不吸潮、不返卤、不泛霜, 提高坯体与外饰涂层的粘附力。
2.5.3. 2
在菱镁复合材料工艺品坯体表面涂刷菱镁专用界面剂。菱镁专用界面剂涂刷在工艺品坯体上, 形成一层较薄的界面膜, 起到分子桥的作用, 这层膜就象人的左右手, 一手拉住坯体, 一手拉住外饰涂料, 从而增加了坯体与外饰涂层的粘接牢固度, 避免外饰涂层裂纹、爆皮等弊病的出现。
2.5.3. 3
购置优质外饰涂料, 使其耐候性等各项指标皆达到技术要求, 从而提高了产品耐久性能及装饰效果。
3 结语
3.1菱镁复合材料工艺品因具有良好的观赏性、装饰性和使用性具有广阔的发展前景。
3.2菱镁复合材料工艺品生产工艺简单、成本低廉、环保无毒害, 革除了传统的有机玻璃钢工艺品成本高、不环保、不防火的弊病。
3.3本文论述了菱镁复合材料工艺品生产周期长、模具周转慢的原因并提出了改进措施, 使脱膜时间缩短至2.5-3 h, 满足了生产工艺的要求。
3.4本文论述了菱镁复合材料工艺品易吸潮返卤、不耐水、易脆化、外表涂饰效果差等弊病产生的原因, 并提出了解决措施。
【关键词】复合 地基 城市建设 技术
近几年来，随着科技、政治、经济、文化、社会的全面发展，城市化进程也不断以很高的速度向前推进，城市化带来的优点自然不必赘言，对于城市建设及管理者来说，随着城市化进程的推进对于生态、环保、科学、技术以及施工难度的考验更是一个值得深入思考的问题，因此，在城市建设中，社会公众对于环境工程地质的关注度持续升温，这对于复合地基技术的施工和管理也带来了巨大的考验，那么城市建设实践中究竟存在什么样地质环境的难题、应该如何在城市建设中顺利实施复合地基技术施工以及复合地基技术施工应当如何管理呢？本文将基于作者多年的实践经验对上述问题做以简要分析与探讨。
1、城市建设中采用复合地基技术施工的重要性和必然性
复合地基作为一个在天然的地基中起到媒介作用的增强体，承担着建筑物承载的重要作用，而这一作用主要是通过原土以及原承载体共同实现的。不同的复合地基有不同的作用和意义，对于城市建设来说，复合地基的作用主要体现在以下四个方面，我们将分别进行详细的分析和研究。
首先是对于城市建设来说极为重要的排水作用。复合地基的桩体一般而言有很大的透水性，最常见的莫过于碎石组成的碎石桩以及砂石组成的砂桩都是城市发展建设当中必不可少的既环保又高效的排水装置。其中由煤灰的粉末和生石灰共同组成的石灰桩也是典型的高透水的复合地基。CFG作为一种振动沉管在初步凝结以前同样是具有很好的透水性质，其原理是通过空隙来把震动而创造出的水压力缓释并且最终得以消散，并且随着水压力的消散带来的有效动力和强度的增加，在很大程度上提高了桩间土壤的张力以及增强复合地基的地均承载力。
其次是对于城市建设中的地质地基加密的作用。对于很多质地细密的土壤类型而言，一旦使用非挤土的工艺（包括振动成桩的工艺在内），就会产生良好的效果。这些质地细密的类型主要包括非紧密的散状填土、粉土以及颗粒较小的细砂（松散粉状），而带来的效果如下：各个桩间的城市建设空隙数据降低、比率下降；各个桩的城市建设土地强度不断增强。加密作用主要体现在CFG振动沉管加密、震动冲击碎石桩以及振动沉管加密CFG。
再次是对于承重土地来讲复合地基具有置换作用。相对于较为松散的桩间土而言，复合地基因其具有更大的强度和更大的模量。在城市的上层建筑承载的作用下，桩较为靠上部分承受的表面应力比桩间土同样地点的参数大，复合地基把更多的重量分散于较深较广的土地中，这在很大程度上减弱了桩间土存在的压力，因此在实际的城市工程建设中复合地基技术存在着使原本地基承载力有明显提升、变形更加减少的显著优点。
最后是减载效应。减载效应顾名思义就是减少承载量，而又如何减少、减少的是哪个方面的承载量呢？对于排队土成桩的复合地基技术，在实际的复合地基技术施工中可以创新性的将原有的原土成桩方式转变为轻质材料成桩，前提是使工程保持在原有的加强坚固程度以内，不能有强度减少的情况发生，在此情况下复合土层的有效厚度和强度与原本条件相比更加优良，承载的分散性更强，这就是所谓的减载效应，这对于减弱城市建设的高度压力、缓解土层承载力有限的客观情况具有深渊持久的可持续发展意义。
2、目前城市建设中复合地基施工存在的管理问题
明确城市城市建设中复合地基施工的重要意义后，我们也同时应清醒地认识到当前复合地基等方式建设存在的问题所在，主要问题集中于管理上不能够具体问题具体分析，“一刀切”的情况比较严重，实际上，在中国数百万平方公里的土地上，存在着许多类型的城市，每一种类型的城市引进复合地基建设发展都需要采取不同的战略措施才能真正的做到为我所用。正如以工业为主要发展对象的城市自然存在着土地污染、空气污染、工业和人口相对计划中带来的人与工业“抢土地”的情况时有发生；在以农业发展为主线的城市内，水土保持、农田城市建设森林保护三者之间的权衡取舍、水土保持工作由于管理人员素质有限而进展缓慢等问题；纵观各个城市的发展轨迹，还是尤其矛盾共同点的：在于水资源合理分配合理利用问题、城市垃圾处理问题、地基问题等依旧是困扰管理者如何发展复合地基工程的重要问题。
首先影响地下地基的就是水资源的问题，尤其体现在地下水资源的问题。据调查显示，全国已经有数个城市发现了因为过度开采地下水导致的城市道路损毁、塌陷、出现危险路段、水源枯竭等现象，在某些沿海城市还体现在海水倒灌直接影响人民饮用水和生存环境的急剧变化。
其次困扰地下复合地基的建设问题存在于污染二字上，污染两个字近些年来已经成为人民茶余饭后几乎不得不提到的问题，由于某些城市不负责任的对垃圾进行好未分类的草率填埋处理，导致城市地表发生污染，土地质量和性质发生质的转变，影响施工的质量和进度。并且由于这一问题在规划中可以提及但是很难做到精确的土地力学发展状况预测，因此对于复合地基发展的长远规划也有很大的影响。
再次就是地基本身存在的问题。在最初的地基勘探的过程中，由于技术人员的配备不足，原本应当准确真实记录的土地物理化学性质、微地貌、岩土体结构、水文地质条件等没有做到严格按照规则记录，例如，一旦在相对比较细软的土地岩层上进行施工时候常常会出现轻者小型开裂重则整体下沉等一系列的严重质量问题。
因此，要对一个地区进行城市建设复合地基的正式具体实施工程前，施工者、管理者和组织者三方一定要共同对当地的环境工程有一个整体并且详细的了解，在组织方有条件的情况下最好是出具一份详实的书面报告，让每一个项目管理者、施工者、监督者都能得到一个立体直观的地区环境状况概论和走势分析。这样才能够确实保证施工过程中项目人员的安全、保证本地区生物的健康、继续保持地区的自然界的氧气、水资源、大气圈的有效循环和不断发展。
3、 城市建设中复合地基技术的施工以及管理的方法
城市建设中复合地基建设的施工和管理都首先要从掌握研究方法入手，主要包括环境工程地质发展调查与构图、本区域历史地质灾害调查与未来发展状况预测、类比与模拟当地地质状况等，在掌握研究方法的同时应当着重注意具体问题具体分析、具体地点具体分析的原则；其次，管理者应当深入施工的实地认真研究在实践中产生的理论与实际不相符合的一线问题，及时纠偏，一旦问题发生但是没有引起重视，以后的城市建设工程只能存在于一个错误的前提下，产生不可估量的后果；再次，面对污染的威胁，管理者应当起到良好的协调和信息收集的角色，在前期调查的过程中就尽可能的通过政府部门、查看县志、走访村民田野调查等方式了解当地的具体污染情况以及人民对于土地深层情况的认知；最后，善于创新性的利用高新技术辅助城市建设复合地基的施工和管理，利用先进的分析软件处理分析当地大数据，并且以此为基础对未来的趋势做以科学性较强的预测，同时遥感技术也可以被充分利用到这一领域、航天航空摄影的技术同样也可以辅助管理者进行监督和联系控制的作用。
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