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对膜结构工程用膜材在寒冷地区耐候性能的研究

  据了解,目前膜结构工程中常用的织物膜材主要有两种,一种是以聚酯纤维织物为基层,聚乙烯(PVC)为面层,通常称为PVC膜材;另外一种是用玻璃纤维式的织物作为基层,聚四氟乙烯(PTFE)作为面层,一般称为PTFE膜材,前者设计的应用寿命约是为15年,后者是为25年,由结构设计角度,要求所用膜材的特性与外观在设计应用年限里能保持基本的稳定,但因建筑膜材属聚合物复合类的材料,在光、热、臭氧、温湿度等因素的影响下,定然会发现老化的现象,所以对于膜材的性能受到环境因素影响变化的规律加以研究,继而在设计阶段要预先考虑到这种不利的因素便显得相当重要。

  据悉,以往的研究主集中于人工老化试验以及热湿环境下自然暴露试验的方面,只针对寒冷地区膜材耐候性能的研究较少,为探究PTFE膜材在寒冷气候条件下的力学性能变化规律,现有学者对膜结构工程所用PTFE膜材进行了为期7年的寒冷地区室外暴露试验,分别测试了自然暴露1、2、4、7年的PTFE膜材的拉伸强度与撕扯强度,并拟合出这2个强度指标随着时间的变化曲线,得出如下结论:

  (1)总的来看,PTFE膜材具有较好的经年耐候性,除头1年的性能衰减较快外,其后随着时间的增加其性能趋于平稳。

  (2)环境对膜材的影响目前主要集中在涂层上,而由于涂层对基层的保护作用,使得环境对材料基层的影响较小。

  (3)由所得拟合公式进行预测,在25年设计使用寿命内,PTFE膜材的力学性能将减低20%左右,这需要在设计阶段引起注意。

  (4)考虑到实际膜结构工程中的膜材是在某一张力作用下工作的,而这种张力作用会对膜材内部的组织结构产生影响,进而可能影响到膜材的耐久性能,因此还将开展PTFE膜材在预张力作用下的经年耐候性研究。