紡織材料在建筑領域的應用與發(fā)展

江西服裝學院， 江西 南昌 330201

1980年，美國亞特蘭大機場首次使用改性聚丙烯腈纖維非織造材料做成的覆蓋墻壁，其具有比其他材質更優(yōu)異的特點。此后，一些西方國家開始使用和開發(fā)建筑用紡織材料。接著，日本加入這一隊伍，研發(fā)建筑用紡織材料，而且其發(fā)展速度較快。韓國受日本的影響，也逐漸使用和發(fā)展建筑用紡織材料。

我國在 20世紀90年代末開始應用并發(fā)展建筑用紡織材料。進入21世紀，由于社會經濟和科技的快速發(fā)展、社會公共設施的大量興建，以及居民生活水平的不斷提高，人們的生活需求日益增多，對房屋建造及其裝修的熱情持續(xù)高漲，導致建筑工程行業(yè)發(fā)展繁榮，推動了建筑用紡織材料的應用和推廣，為建筑用紡織材料的發(fā)展帶來了無限可能。

1 建筑用紡織材料應用現(xiàn)狀

建筑用紡織材料分為不同的種類，其各具功能，應用在建筑業(yè)的不同方面。相較于其他普通紡織材料，建筑用紡織材料在某些性能方面具有一定優(yōu)勢：防水性、耐磨性、擋風性好；抗機械損傷，不易降解，受自然環(huán)境的影響小，不易變形、變質；透光性、耐撕裂性好。與普通建筑材料相比，建筑用紡織材料更容易清理。根據建筑用紡織材料的用途分，主要有建筑用膜結構材料、建筑用防水材料、建筑用隔聲隔熱材料、建筑用增強材料、建筑用帆布材料和建筑用裝飾材料六類。

1.1 建筑用膜結構材料

膜結構材料是一種復合材料。建筑用膜結構材料采用強度較高的纖維或者織物作為基礎材料，其表面覆蓋高性能涂料，具有質量輕、阻燃性和耐用性較好及容易清潔等優(yōu)點。建筑用膜結構材料廣泛應用于體育、交通、休閑、廣告標識等領域。

建筑用膜結構材料一般分為兩類：一類采用滌綸織物為基礎材料，其表面覆蓋聚氯乙烯(PVDF)涂料；另一類采用玻璃纖維織物作為基礎材料，其表面覆蓋聚四氟乙烯(PTFE)涂料。前者的使用壽命在15年以內，用于臨時性或半永久性建筑；后者的使用壽命在15年以上，用于永久性建筑。PVDF涂料和PTFE涂料都是惰性材料，具有能抵御紫外線、比較耐用、容易清洗、表面平滑等優(yōu)良性能。圖1和圖2所示分別為PTFE膜結構材料的截面和傳熱示意[1]。

圖1 PTFE膜結構材料的截面

1.2 建筑用防水材料

以前使用的防水材料大多是瀝青油氈，其有很多缺點，比如易滲漏、易受自然環(huán)境影響、使用壽命較短等。隨著技術的發(fā)展，一種以聚酯紡黏非織造布為胎基的防水材料出現(xiàn)，它的優(yōu)點是防水效果較好，缺點是材料成本價格偏高[2]?，F(xiàn)在主要使用以玻璃纖維和聚酯短纖維針刺非織造布為胎基的改性瀝青防水卷材，它是采用熱塑彈性體樹脂或合成橡膠，把經過改性的瀝青材料涂覆到胎基上，胎基表面再覆蓋聚乙烯膜和板巖等材料而形成的。

當前，改性瀝青防水卷材因綠色環(huán)保、防水時間長，正在被大力推廣、開發(fā)，其在美國和歐洲的使用率分別為45%～50%和80%，但在我國的使用率卻很低(5%以下)[3]。

1.3 建筑用隔聲隔熱材料

隔聲材料的作用是提高可聽度，保持局部環(huán)境內聲音的真實性，可以應用于裝飾性的布簾、紡織墻布等，減少聲音的回響時間和提高聲音的清晰度。生活中常見的如電影院中的幕布，其具有很好的吸聲效果。隔熱材料用來包裹房屋的周圍，阻隔外部濕潤空氣進入而達到隔熱效果[4]，這樣可以減少一定的制暖和制冷花費。我國在建筑用隔聲隔熱材料的使用和研發(fā)方面與發(fā)達國家間存在很大差距，國外的相關技術和產品都更加成熟。我國需加大開發(fā)力度，解決建筑用隔聲隔熱材料生產中的技術問題，使研制的建筑用隔聲隔熱材料適合在國內廣泛使用和推廣。

1.4 建筑用增強材料

建筑用增強材料主要包括纖維增強混凝土和纖維增強水泥材料兩種。與傳統(tǒng)水泥基體和混凝土基體相比，加入紡織纖維的增強材料用于建筑工程可以減少總體質量，還能夠改善建筑物的抗壓和抗彎等性能。20世紀80年代，日本就開始設想能否將碳纖維增強水泥運用在大型建筑物的建造中。對于瀝青基碳纖維增強水泥混凝土，其中只添加少量碳纖維，其延伸性能、韌性及抗疲勞性能均大幅提高。就環(huán)保性而言，采用纖維增強材料代替?zhèn)鹘y(tǒng)的建筑材料，能夠緩解資源短缺問題，同時減少環(huán)境污染。圖3所示為聚丙烯纖維增強混凝土與常規(guī)混凝土的應力-應變曲線，可以看出聚丙烯纖維增強混凝土能夠承受的斷裂應變大于常規(guī)混凝土，前者的力學性能更好[5]。

1.5 建筑用帆布材料

早期的建筑用帆布材料以棉織物為主，存在明顯的缺點，比如使用時間短、容易受外界環(huán)境影響而老化等。隨著化學纖維材料的發(fā)展，建筑用帆布材料開始以長絲織物為主，之后演變?yōu)殚L絲材料和短纖維材料相結合。表面覆蓋PVDF涂料的高強滌綸雙軸向經編織物是當前廣泛使用的建筑用帆布材料，其有許多優(yōu)點，比如阻燃、質輕、透氣性和防水性良好、較耐用等。

1.6 建筑用裝飾材料

幾千年前，人們就開始使用建筑用裝飾材料建設家園。在我國古代，由于當時的生產力和科技水平低下，裝飾材料的樣式少，其功能性也比較單一。

當前科技快速發(fā)展，居民生活水平不斷提高，這使得建筑用裝飾材料的需求不斷增加，市場上出現(xiàn)了不同種類和功能的建筑用裝飾材料。在建筑工程中，室內和室外使用的裝飾材料的功能性要求不同[6]。建筑物外部因受到太陽光照射和雨打風吹等外界因素作用而容易損壞，其外墻表面可采用裝飾材料，用以抵御外界因素的影響，還可以對外墻裝飾材料的樣式和顏色進行設計，以形成良好的視覺效果。在建筑物室內使用裝飾材料主要是為了美化室內環(huán)境，比如地毯、地板和瓷磚等，同時可以帶來一定的舒適性[7]。

目前有一種用于建筑工程的高性能天然纖維復合材料，它采用抗拉強度大的竹纖維和麻纖維等為原料而制成，具有綠色環(huán)保、成本低、吸濕性好等特性，在地板和天花板等家居裝修方面的應用率高。

2 建筑用紡織材料存在的問題、發(fā)展趨勢和解決策略

紡織材料應用在建筑領域，具有一些優(yōu)于傳統(tǒng)建筑材料的性能特點，但在其使用和生產過程中也存在一些問題，使建筑用紡織材料在我國的推廣與應用過程中遇到了許多困難，建筑用紡織材料的發(fā)展步伐緩慢。同時，隨著社會經濟水平的快速提高，對建筑業(yè)的發(fā)展提出了更高的要求，使建筑用紡織材料得到了更多關注，相關研究投入了更多的人力和物力，創(chuàng)新研發(fā)力度不斷加大，建筑用紡織材料的發(fā)展前景一片光明。

2.1 存在的問題

在我國起步較晚的建筑用紡織材料，其發(fā)展速度也比較慢，而且在建筑材料領域所占的比例較小；當前的建筑用紡織材料大多由聚酯長絲或短纖維構成[8]，而我國的聚酯工業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀使得建筑用紡織材料的配套生產技術不能跟上，不能完全滿足建筑工程的需求；建筑用隔聲隔熱材料在我國處于起步階段，在其生產車間內，噪聲大，溫度也不易控制；新產品研發(fā)能力不足，我國紡織材料在資源優(yōu)勢方面的競爭力逐漸下降。

2.2 發(fā)展趨勢和解決策略

當今，城市快速化帶動建筑工程較大規(guī)模地發(fā)展，給建筑用紡織材料的發(fā)展帶來了很多機遇和關注，建筑用紡織材料的前景非常廣闊。但是，隨著社會現(xiàn)代化步伐的不斷加快，由此產生的環(huán)境污染問題也越來越嚴重，這在很大程度上影響了建筑用紡織材料的發(fā)展趨勢。結合當前的大環(huán)境，建筑用紡織材料的主要發(fā)展方向是綠色環(huán)保、節(jié)約資源及傳統(tǒng)和創(chuàng)新相結合。新型建筑用紡織材料如纖維涂層材料、智能水泥、纖維基混凝土及碳纖維房屋結構等，在發(fā)達地區(qū)已經推廣和應用，紡織材料在環(huán)保、節(jié)能的智能建筑工程中發(fā)揮了相當大的作用。新型紡織材料不能完全取代傳統(tǒng)紡織材料，但在建筑用紡織材料的未來發(fā)展中，新型紡織材料將成為重要的一個部分。今后，要加大建筑用紡織材料的研發(fā)力度，在傳統(tǒng)紡織材料的基礎上，使其具有更多功能，而且更多樣、更美觀。然而，如果僅僅依靠自主研發(fā)，我國的建筑用紡織材料可能難以持續(xù)發(fā)展，因此要適時引進國外的先進技術并借鑒他們的有益經驗。

2.2.1 保證資源，引進技術

我國聚酯工業(yè)的起步較晚，使得建筑行業(yè)對建筑用紡織材料當前的需求量得不到滿足。我國需要引進國外先進的生產工藝技術和生產設備裝置，與我國現(xiàn)有的生產條件相結合，做到優(yōu)勢互補，達到最優(yōu)的效果，也要注重生產結構和車間環(huán)境的改善，使其能夠滿足建筑業(yè)對建筑用紡織材料的需求，能夠提高紡織材料的產量并且保證其質量，同時減少能耗。

2.2.2 開發(fā)新型天然纖維

新型天然纖維綠色環(huán)保，不會對環(huán)境造成污染，而且對人體沒有化學損傷，甚至有些天然纖維具有保健功效，同時節(jié)約石油等能源，減輕相關企業(yè)在節(jié)能環(huán)保方面的生產壓力，具有廣闊的市場前景。高性能天然纖維中，玄武巖纖維的抗拉強度最高可達3 800 MPa、最高使用溫度可達982 ℃[9]。它源于天然巖石，使用后可以回歸到自然界，不會污染環(huán)境。由于玄武巖纖維具有耐高溫性能，可廣泛用于防火材料和增強材料。紡織材料的創(chuàng)新發(fā)展對紡織業(yè)及建筑業(yè)都有重要影響，加大新型天然纖維的研發(fā)力度，提高我國國產紡織材料的資源優(yōu)勢[10]。

3 結語

建筑業(yè)的蓬勃發(fā)展推動了建筑用紡織材料的應用，也促進其不斷創(chuàng)新，紡織材料與建筑工程結合，不僅提高了建筑材料的性能，對環(huán)境保護也具有重要意義。建筑用紡織材料是一項值得不斷開發(fā)與研究的工程。