鋁蜂窩復(fù)合板的發(fā)展及標(biāo)準(zhǔn)制定

劉玉軍 蔣 荃 胡云林

（中國(guó)建筑材料檢驗(yàn)認(rèn)證中心，北京 100024）

1 前言

鋁蜂窩復(fù)合板是一種夾層結(jié)構(gòu)的新型復(fù)合材料，是航空、航天材料在建筑領(lǐng)域的應(yīng)用，其由上下兩層鋁板通過(guò)膠粘劑或膠膜與鋁蜂窩芯復(fù)合而成，見(jiàn)圖1。

圖1 鋁蜂窩復(fù)合板結(jié)構(gòu)示意圖

由于蜂窩材料具有高抗風(fēng)壓、減震、隔音、阻燃和比強(qiáng)度高等優(yōu)良性能，國(guó)外在60年代已在民用各領(lǐng)域使用，而且發(fā)展很快。我國(guó)最近幾年才在民用工業(yè)的各領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，可用于結(jié)構(gòu)、墊層、隔斷以及裝飾等場(chǎng)合，例如可用于幕墻、建筑隔板、吸音板、高速列車、船舶、車廂等。本文在介紹鋁蜂窩板國(guó)內(nèi)外應(yīng)用情況、性能特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)介紹了鋁蜂窩復(fù)合板行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的制定情況。

2 鋁蜂窩復(fù)合板的國(guó)內(nèi)外應(yīng)用

世界上的第一塊蜂窩板于1930 年由Posco公司和Hanlim&C公司聯(lián)合生產(chǎn)，到了50~60年代，高性能的蜂窩產(chǎn)品已進(jìn)入成熟期，廣泛應(yīng)用于航空、航天領(lǐng)域。如美國(guó)的大力神3運(yùn)載火箭衛(wèi)星整流罩采用了碳/環(huán)氧面板和鋁蜂窩結(jié)構(gòu)，阿里安5 采用了碳纖維增強(qiáng)塑料面板和鋁蜂窩芯的夾層結(jié)構(gòu)，日本H-2 運(yùn)載火箭衛(wèi)星整流罩的端頭帽是用鋁合金制成的一體成形件，錐段和圓筒段均采用了鋁合金蜂窩夾層結(jié)構(gòu)。除航空航天上的應(yīng)用外，蜂窩鋁板還廣泛應(yīng)用在鐵路列車上。如日本制造的STA21車，釬焊蜂窩鋁板僅應(yīng)用于其側(cè)墻、車頂部分。

與國(guó)外相比，我國(guó)在鋁蜂窩復(fù)合板的研究和使用上處于落后地位。我國(guó)在20 世紀(jì)60年代開(kāi)始生產(chǎn)金屬蜂窩板，但生產(chǎn)工藝落后，規(guī)格單一。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，輕鋼結(jié)構(gòu)在工業(yè)、民用建筑中的應(yīng)用帶動(dòng)了多功能新型復(fù)合板材的發(fā)展。近年來(lái)，蜂窩鋁板的發(fā)展尤為迅速，并取得了較大的進(jìn)步，先后研制了膠粘玻璃鋼蜂窩、膠粘Nomex蜂窩、膠粘鋁蜂窩和釬焊蜂窩鋁板，并在我國(guó)大型運(yùn)載火箭、地鐵列車等諸多行業(yè)上得到應(yīng)用。

鋁蜂窩復(fù)合板因質(zhì)輕、阻燃、比強(qiáng)度高等突出性能也在建筑領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，不過(guò)大面積被使用也就10年左右時(shí)間。如今，東方明珠電視塔、上海兒童博物館球幕電影廳、上海虹橋機(jī)場(chǎng)候機(jī)樓墻、首都國(guó)際機(jī)場(chǎng)等著名建筑的幕墻均采用了蜂窩鋁幕墻板。目前，我國(guó)已有不少?gòu)S家生產(chǎn)和銷售鋁蜂窩幕墻，各類蜂窩板也已列入國(guó)家星火計(jì)劃推廣項(xiàng)目。

3 鋁蜂窩復(fù)合板的優(yōu)異性能

鋁蜂窩復(fù)合板結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)思想來(lái)源于工字梁結(jié)構(gòu)。其面板/背板采用的鋁板的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度大，較大的剖面慣性矩，因而剛度好、彎曲強(qiáng)度大；中間夾層仿生于天然蜂巢結(jié)構(gòu)，所用材料少，但剪切強(qiáng)度大、穩(wěn)定性好；面/背板和蜂窩芯的優(yōu)化組合，使得蜂窩板具有了如下優(yōu)點(diǎn)：

1) 比重輕、強(qiáng)度高、剛度大、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、高抗風(fēng)壓性。

鋁蜂窩板夾層為蜂窩芯，使得這種產(chǎn)品比重輕，能夠最大限度的降低結(jié)構(gòu)自重。例如厚度15mm，面板1.0mm，底板0.8mm的鋁蜂窩板面密度僅有6kg/m2；而且相同剛度的鋁蜂窩板的重量?jī)H為鋁板的1/5，鋼板的1/10。比重雖輕，但比強(qiáng)度高，這是由于相互連接的蜂窩芯就如無(wú)數(shù)個(gè)工字鋼，芯層分布固定在整個(gè)板面內(nèi)，不易產(chǎn)生剪切，使板塊更加穩(wěn)定，更抗彎撓和抗壓，其抗風(fēng)壓大大超越于鋁塑復(fù)合板和鋁單板，并且有不易變形，平直度好的特點(diǎn)。

2）隔音、隔熱、降噪性能突出。由于蜂窩復(fù)合板中間被蜂窩芯分隔成眾多個(gè)封閉小室，阻止了空氣流動(dòng)，使熱量和聲波的傳播受到阻礙，因此，起到隔熱、保溫、隔音的效果。試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明鋁蜂窩板對(duì)100~3200Hz的聲源降噪可以達(dá)到20~28dB。如遇下大雨時(shí)，雨點(diǎn)打在鋁單板或鋁塑板面上時(shí)噪聲會(huì)特別大，而蜂窩板就能夠避免這種情況。

3）裝飾性強(qiáng)，耐久不老化。鋁蜂窩復(fù)合板面板可以根據(jù)用途選用不同的預(yù)輥涂鋁板，室外例如幕墻、屋頂可以選用具有高耐環(huán)境老化的氟碳鋁板，室內(nèi)裝飾可以選用丙烯酸、聚酯輥涂鋁板。用作幕墻板的鋁蜂窩板對(duì)風(fēng)雨侵蝕及空氣污染不敏感，具有優(yōu)異的耐酸、堿、鹽等介質(zhì)的抗腐蝕性能，可以在多種環(huán)境下長(zhǎng)期使用。

4）阻燃性好。鋁蜂窩復(fù)合板幾無(wú)可燃物質(zhì)，燃燒性能可以達(dá)到B級(jí)。

5）安裝方便、快捷、牢固。可以廣泛應(yīng)用于新建及修繕的建筑物、公共建筑、民用建筑。

4 鋁蜂窩復(fù)合板的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)制定

鋁蜂窩復(fù)合板已廣泛應(yīng)用于建筑幕墻及室內(nèi)外裝飾，并涌現(xiàn)了一批高水平的產(chǎn)品生產(chǎn)及應(yīng)用單位。由于其質(zhì)量關(guān)系到供需等各方利益，特別是應(yīng)用于幕墻和吊頂時(shí)，直接關(guān)系到人們的生命財(cái)產(chǎn)安全。中國(guó)建筑材料檢驗(yàn)認(rèn)證中心（國(guó)家建筑材料測(cè)試中心）負(fù)責(zé)制定的《建筑外墻用鋁蜂窩復(fù)合板》和《建筑普通裝飾用鋁蜂窩復(fù)合板》兩項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)完成并報(bào)批。

考慮到用作幕墻的材料要求較高，并為保證用作幕墻材料的鋁蜂窩復(fù)合板的質(zhì)量及安全，在標(biāo)準(zhǔn)制定過(guò)程中將建筑幕墻用鋁蜂窩復(fù)合板獨(dú)立出來(lái)單獨(dú)制定了《建筑外墻用鋁蜂窩復(fù)合板》標(biāo)準(zhǔn)，而把除用作建筑幕墻面板材料的鋁蜂窩板歸在《建筑普通裝飾用鋁蜂窩復(fù)合板》標(biāo)準(zhǔn)中。這將更有利于生產(chǎn)企業(yè)、施工單位和用戶選用鋁蜂窩板和執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)。

表1 選材

表2 力學(xué)性能

外墻用和普通裝飾用鋁蜂窩復(fù)合板在選材、涂層、物理性能等要求上也存在很大不同。對(duì)于原材料，兩項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)在鋁材、涂層、鋁蜂窩芯和膠粘劑的不同要求可見(jiàn)表1，重要物理性能的不同要求可見(jiàn)表2。

綜上可見(jiàn)，建筑外墻用鋁蜂窩復(fù)合板和建筑普通裝飾用鋁蜂窩復(fù)合板選材不同、使用范圍不同，性能要求也不同，總體上說(shuō)普通裝飾用鋁蜂窩復(fù)合板的要求稍低。相信隨著標(biāo)準(zhǔn)的宣貫和執(zhí)行，將極大促進(jìn)鋁蜂窩復(fù)合板行業(yè)的發(fā)展，擴(kuò)大應(yīng)用領(lǐng)域，更好服務(wù)于經(jīng)濟(jì)和社會(huì)建設(shè)。

5 結(jié)語(yǔ)

當(dāng)前，隨著鋁蜂窩復(fù)合板研究的深入、生產(chǎn)技術(shù)的進(jìn)步、應(yīng)用領(lǐng)域擴(kuò)大以及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的執(zhí)行，新型輕質(zhì)環(huán)保的鋁蜂窩復(fù)合板將獲得更大范圍的使用，促進(jìn)建筑幕墻、建筑裝飾和其他領(lǐng)域發(fā)展。

[1]吳志浩等.蜂窩鋁板抗壓性能試驗(yàn)研究. 門窗,2010.1∶50-53

[2]周祝林.蜂窩芯子剪切強(qiáng)度研究.纖維復(fù)合材料,1998.9∶13-17

[3]郭建明等.蜂窩鋁板剝離強(qiáng)度的研究.裝飾裝修材料,2003.8

[4]周祝林.蜂窩芯子基本性能研究.中國(guó)硅酸鹽協(xié)會(huì)玻璃鋼委員會(huì) 第五屆年會(huì)論文