建筑膜材料老化性能的试验研究综述.doc

第十一届全国现代结构工程学术研讨会 建筑膜材料老化性能的试验研 究综述 蒯蓓蕾张其林 （同济大学土木工程学院．上海２０００９２）提要：本文总结了建筑膜材料老化试验所采用的主要方法，以及试验参数和试验指标的选取，综述了膜材老化性能研究的 发展，指出了膜材老化试验今后的发展方向。关键词：建筑膜材料老化性能试验一、引言 膜结构在中国的应用起步相对较晚，但应用起点高，发展速度快。作为一种现代化的工程结构，膜结构在建筑结构中占据着越来越重要的地位。建筑膜结构材料是保证膜结构从临时性建筑发展为永久性建筑的关键，也是保证建筑形式的生命力所在，膜材料可以说是继钢铁、水泥、木材和玻璃后的第五种建筑材料【１１。 作为建筑物的覆盖材料，膜材暴露于大气环境中，直接受到日光辐射、风霜雨雪、温度变化和大气污染物等的作用，物理和力学性能会随着时间退化，从而对膜结构建筑的长期使用性能、使用寿命等造成很大影响。膜材的老化性能是评价膜材质量，确定不同使用环境下材料的选取，分析结构可靠性，保证膜结构建筑安全的重要指标之一。因此深入研究膜材料的老化性能具有较高的研究价值和实用意义。二、膜材老化试验 （一）试验方法 目前评价膜材老化的试验方法主要有三类：自然老化、人工加速老化和实际应用老化‘２１。可借鉴的老化试验标准如表Ｉ所示。 表１ 老化试验可借鉴的部分标准 标准名称 标准号 标准内容塑料．暴露在太阳辐射条件下的方 ＩＳＯ ８７７：２００９ 标准包括三部分，分别为一般指南、直接大气暴露、玻璃过滤日法 光大气暴露和Ｆｒｅｓｎｅｌ镜反射日光强化大气暴露方法塑料大气暴露方法 ＧＢ／Ｔ３６８１—２０００ 非等效采用ＩＳＯ ８７７：１９９４，只采用大气暴露方法，规定了塑料在太 阳辐射下的自然气候直接暴露方法、装置和操作程序的一般要求塑料在玻璃板过滤后的日光下的 Ｇ〔３／Ｔ１４５１９—１９９３ 规定了塑料在玻璃板过滤后的日光下的间接暴露方法、装置和操问接暴露方法 作程序的一般要求涂层黑箱和阳光集中暴露试验的 ＡＳＴＭ Ｄ ４１４１—２００１ 该标准设计涂层黑箱和阳光集中暴露试验的操作过程和测试方法标准实施规程进行透过玻璃的自然光曝光的标 ＡＳＴＭ Ｇ ２４—１９９７ 该标准规定了玻璃板下的自然老化试验方法的操作过程和测试方法准规程塑料实验宅光源暴露试验方法 ＧＢ／Ｔ １６４２２ 分为四个部分，分别为总则、氙弧灯、荧光紫外灯、开放式碳弧灯用实验室光源加速试验装置中曝 ＡＳＴＭ Ｇ １５１—２００６ 适用于非金属材料暴露于实验室光源的加速老化试验光非金属材料的标准实施规程 ４５ｌ工业建筑２０１１增刊 第十一届全固现代茹构Ｉ稃学术研讨会 自然老化魁指在大气暴露场将试样按规定暴露于自然气候、玻璃过滤日光气候或菲涅尔反射日光加强气候下，经一定时间照射后铡试其力学性能进行评价”Ｊ。自然老化接近实际使用环境，能够获得较可靠的试验数据。由于老化因素的多样性及老化机理的复杂性．自然老化无疑是晟重要最可靠的老化试验方法。但是，自然老化周期相对较长，彳６１难跟上材料的高速发展进程，不同年份、季节、地区气候条件的差异性导致了试验结果的不可比性。 人工加速老化”ｌ是采用特定实验室条件加速老化的试验．控制一定的温度、湿度、辐射能、降雨周期和时问，模拟和强化自然气候簪件中的光、热、氧、湿气、降雨等主要环境因素，以加速试样的老化。人工加速老化可以人为控制试验条件，模拟各种使用环境，缩短了老化试验的周期，快速获得各种影响因素的作用散果．世与实际使用环境有差异：不能完全模拟实际暴露条件。由于试验条件的可控性，试验结果再现性强．人工老化被广泛采用． 实验室光源暴露试验因为可以在一个试验箱中同时模拟大气可见环境中的光、氯、热和降雨等囡素，是较为常用的一种人工加速老化试验方法，在这些模拟因素中．又以光源最为重要。目前人工加速老化试验使用的人工光源有氙弧灯，荧光紫外灯和碳弧灯”Ｊ。氙弧灯光源能够产生紫外线、可见光和红外线，被适当过滤后产生的辐照光谱能量分布能够很好地模拉通常日光的整个紫外及可见光区域。氤弧虾首先应用于塑料行业，由于其检测结果能够更好的模拟产品实际的耐候性．皓ｌ此许多国际规范，如ＡＡＴＣＣ、ＡＳＴＭ、１５０和政府组织都采用氙弧灯。但缸弧灯发热厉害，需要冷却装薏．且加倍速率低。荧光紫外灯具有与日光的某～特定紫外旺域相对应的光谱输出，其光谱分布足由特定荧光物质的发射光谱和过滤玻璃的紫外遗过性决定的，可以模拟自然阳光中的紫外光辐射。加倍速率高．世对日光的模拟性较差．碳弧灯分为两种．一种是封闭式碳弧灯．一种是日光碳弧铂。前者最初用于纺织品酎光测试；后肴最初用于涂层的耐光性铡试，其光谱能量分布与日光光谱能量分布匹配性及检测结果与产品的实际耐候性之间的相关性较封闭式碳弧灯好。碳讴灯在日率是广泛使用的光源，大部分标准都采