SMC彩色屋面玻璃钢瓦的研制
1 前言
瓦在建筑史上是一种广泛应用的屋面覆盖材料。在19世纪以前，上的建筑形式均以坡屋面为主。20世纪中期，建筑材料形成了规模化的生产方式以及建筑材料的大型化，出现了平顶盒子式的房屋，平屋面一时风行全。平屋面虽然具有一定的优点，但也存在一系列的弊病：平屋面积容易积水、积雪，对屋面防水提出很高的要求，平屋面的保温、隔热效果不如坡屋面；城市中大量的平顶建筑，使得城市面貌显得千篇一律，沉闷单调。60年代以后，许多由于生活方式的变化，对建筑节能的要求，对建筑形式的多样化、色彩观感的高雅化的要求。因此，建筑上越来越多的坡顶结构的屋面逐步代替了平屋面，成为国际市场的新潮流。
坡屋面以其优良的防水、保温性能和美化建筑、美化环境的作用而日益被广泛的采用。我国自古代，就一直是“秦砖汉瓦”，粘土瓦占统治地位。但粘土瓦毁田争地、耗竭土地资源已是不争的事实。在本世纪初国务院制定的发展纲要中就明确指出：建材工业以调整结构、节能、节地、节水、减少污染为重点。因此，采用新型的屋面材料代替传统的粘土瓦，不仅是材料的更新换代，也是缓解能源紧张、保护耕地、保护环境的一种趋势。
2 玻璃钢屋面瓦与其他屋面瓦的性能比较
由于屋面瓦使用在露天条件，对其外观、表面质量及性能均有较高的要求，使用何种材料来代替粘土，国内各建材企业进行过不同的尝试，目前，在建筑行业使用较多的是彩钢瓦、石棉瓦和玻璃钢瓦等几种。表1是几种屋面瓦的各项性能对比表。
通过表1的比较可以看出，玻璃钢瓦相对于其他材料屋面瓦来说，具有明显的优越性。该产品可根据不同的性能要求选用不同的材料配方和工艺制作而成。产品具有以下特点。
(a)重量轻：玻璃钢瓦的厚度一般为2.5～3．Omm，建造同样面积的房屋，采用玻璃钢瓦的屋顶重量是石棉瓦的1/3、彩钢瓦的1/2、粘土瓦的1/10；
(b)节能、隔音：玻璃钢瓦的导热系数是0．325w/mk，大约是12mm厚粘土瓦的1/3、石棉瓦的l/5、0.5mm厚的彩钢瓦1/2000。在不考虑加保温层的情况下，玻璃钢瓦的保温性能仍能达到佳。通过音位测定实验表明，在遭受暴雨、冰雹、大风等外界影响时，玻璃钢瓦都能很好的吸收噪音；
(C)耐化学性好：玻璃钢瓦在经过表面处理后，具有非常好的耐腐蚀性能，不会被雨雪侵蚀导致性能下降，可以长期抵御酸、碱、盐等各种化学物质腐蚀。浸泡盐、碱及60％以下各种酸实验24小时无化学作用，因此更适用于盐雾腐蚀性强的沿海地区及空气污染严重地区；另外，玻璃钢瓦致密不吸水，不存在微孔渗水的问题，因此拥有卓越的自防水性能，可以省去防水层，从而降低建筑物造价；
(d)强度高：玻璃钢瓦自身具有非常好的抗荷载性能，在支撑间隔600mm情况下，加重150千克时，瓦没有裂纹，没有被破坏；1公斤重的钢球自1.5米高度自由落在瓦面上也没有产生裂纹；低温下落球冲击10次无破坏；经过l0个冷冻循环，无空鼓、气泡、剥离、裂纹现象产生；
(e)绝缘性、耐火性好：经化学建筑材料测试中心检测，玻璃钢瓦的主体材料属难燃产品，防火性能达到B1级；且其另一个技术特性是不导电，遇到意外放电也会完好无损；
(f)自清洁：玻璃钢瓦的表面致密光滑，本身不易吸附灰尘，一经雨水冲刷便洁净如新，不会出现积垢后被雨水冲刷得斑斑驳驳的现象；
(g)安装方便：经试验，安装面积100m2的屋面，粘土瓦需要约一个月，玻璃钢瓦需要7―10天。
片状模塑料注射成型工艺(SMC)作为自动化程度较高的玻璃钢成型工艺，其制造的制品重量轻、强度高、尺寸精确而不易变形，适用于生产表面质量要求高、产量大、厚度均匀的制品，可实现规模化生产。新型SMC屋面瓦系列产品是根据国内房屋斜坡顶的要求设计制造，有40余种规格、型号。具有的优点：可根据屋顶结构拼装而成，施工方便；产品表面可喷涂亚光金属漆；根据用户要求确定颜色效果，并具有良好耐老化性能；产品为波浪式设计，立体感强，产品无变形，连接牢靠，配合精密，防水性能好；产品轻便，可以大大降低房屋承重；产品强度高，拆卸方便，可重复使用。
3 研制过程
3.1 产品设计
为了能够在满足性能要求的情况下大限度的减轻产品重量，降低对房屋的负荷，对该产品进行了三维数模设计及电脑模拟分析，图1、图2和图3分别是6mm石棉瓦、1mm彩钢瓦和3mm玻璃钢瓦的力学性能分析图。从图1~图3对比可以看出，在同等载荷、相同约束的条件下，玻璃钢瓦的大应变是石棉瓦的1/3、彩钢瓦的1/8。所以，使用SMC屋面瓦能够承受更高的载荷，使房屋更安全、结实、耐用。
3.2 材料与工艺研发
阻燃性是建材制品重要的性能指示之一。普通玻璃钢材料的阻燃性都比较低，因此在SMC材料研发过程中，通过在SMC配方中引入高填充的阻燃型复合填料体系、添加特殊的分散与降粘等工艺助剂，实现阻燃性能指标符合国际、国内建筑业的标准要求。
为实现生产高效率、规模化的目标，引入快速固化的引发体系，成功开发出快速固化SMC材料，产品成型周期从240g降低至180g。
根据SMC屋面瓦规模化生产的需要，在模压成型过程中采用快速成型专用液压机和模具，并辅以自动栽料机、自动投料/取件机械手等设备；产品表面涂装采用全封闭喷漆与高温烘烤线和专用的面漆系统并辅以自动喷涂机械手；从模压成型到二次加工、表面处理和涂装、高温烘烤、组装、包装全线实现流水作业。
4 发展趋势及前景预测
随着科学技术和经济文化的发展，生活水平不断提高以及审美观念的变化，对屋面结构应具有的功能有限更深一步认识，对环境美化和建筑装饰提出了越来越高的要求。近年来国内大中城市的住宅建设、房地产开发、别墅区及度假村的迅猛发展，带来了建筑形式的千姿百态，坡顶房屋以其多样的建筑风格，斑斓的装饰色彩而得到人们的青睐。
随着我国屋面建筑形式“平改坡”趋势的不断增大，对屋面瓦的需求将会有大幅度的增长。SMC彩色屋面瓦以其重量轻、防水性能好、成本低、使用寿命长、节能等优势，将会在赢得巨大的市场。玻璃钢瓦的市场决定于建筑市场，据了解，“十五”期间，我国建筑业仅用于住宅的投资增长率每年保持在20%以上，每年新建住宅面积达10亿平方米，新建住宅的80%以上为多层住宅，如果民用住宅建筑按砖混结构的六层楼房计算，每年屋面材料的需用量为1.33亿平方米。随着坡屋建筑的不断增加，SMC彩色屋面瓦的市场前景非常可观。
瓦在建筑史上是一种广泛应用的屋面覆盖材料。在19世纪以前，上的建筑形式均以坡屋面为主。20世纪中期，建筑材料形成了规模化的生产方式以及建筑材料的大型化，出现了平顶盒子式的房屋，平屋面一时风行全。平屋面虽然具有一定的优点，但也存在一系列的弊病：平屋面积容易积水、积雪，对屋面防水提出很高的要求，平屋面的保温、隔热效果不如坡屋面；城市中大量的平顶建筑，使得城市面貌显得千篇一律，沉闷单调。60年代以后，许多由于生活方式的变化，对建筑节能的要求，对建筑形式的多样化、色彩观感的高雅化的要求。因此，建筑上越来越多的坡顶结构的屋面逐步代替了平屋面，成为国际市场的新潮流。
坡屋面以其优良的防水、保温性能和美化建筑、美化环境的作用而日益被广泛的采用。我国自古代，就一直是“秦砖汉瓦”，粘土瓦占统治地位。但粘土瓦毁田争地、耗竭土地资源已是不争的事实。在本世纪初国务院制定的发展纲要中就明确指出：建材工业以调整结构、节能、节地、节水、减少污染为重点。因此，采用新型的屋面材料代替传统的粘土瓦，不仅是材料的更新换代，也是缓解能源紧张、保护耕地、保护环境的一种趋势。
2 玻璃钢屋面瓦与其他屋面瓦的性能比较
由于屋面瓦使用在露天条件，对其外观、表面质量及性能均有较高的要求，使用何种材料来代替粘土，国内各建材企业进行过不同的尝试，目前，在建筑行业使用较多的是彩钢瓦、石棉瓦和玻璃钢瓦等几种。表1是几种屋面瓦的各项性能对比表。
通过表1的比较可以看出，玻璃钢瓦相对于其他材料屋面瓦来说，具有明显的优越性。该产品可根据不同的性能要求选用不同的材料配方和工艺制作而成。产品具有以下特点。
(a)重量轻：玻璃钢瓦的厚度一般为2.5～3．Omm，建造同样面积的房屋，采用玻璃钢瓦的屋顶重量是石棉瓦的1/3、彩钢瓦的1/2、粘土瓦的1/10；
(b)节能、隔音：玻璃钢瓦的导热系数是0．325w/mk，大约是12mm厚粘土瓦的1/3、石棉瓦的l/5、0.5mm厚的彩钢瓦1/2000。在不考虑加保温层的情况下，玻璃钢瓦的保温性能仍能达到佳。通过音位测定实验表明，在遭受暴雨、冰雹、大风等外界影响时，玻璃钢瓦都能很好的吸收噪音；
(C)耐化学性好：玻璃钢瓦在经过表面处理后，具有非常好的耐腐蚀性能，不会被雨雪侵蚀导致性能下降，可以长期抵御酸、碱、盐等各种化学物质腐蚀。浸泡盐、碱及60％以下各种酸实验24小时无化学作用，因此更适用于盐雾腐蚀性强的沿海地区及空气污染严重地区；另外，玻璃钢瓦致密不吸水，不存在微孔渗水的问题，因此拥有卓越的自防水性能，可以省去防水层，从而降低建筑物造价；
(d)强度高：玻璃钢瓦自身具有非常好的抗荷载性能，在支撑间隔600mm情况下，加重150千克时，瓦没有裂纹，没有被破坏；1公斤重的钢球自1.5米高度自由落在瓦面上也没有产生裂纹；低温下落球冲击10次无破坏；经过l0个冷冻循环，无空鼓、气泡、剥离、裂纹现象产生；
(e)绝缘性、耐火性好：经化学建筑材料测试中心检测，玻璃钢瓦的主体材料属难燃产品，防火性能达到B1级；且其另一个技术特性是不导电，遇到意外放电也会完好无损；
(f)自清洁：玻璃钢瓦的表面致密光滑，本身不易吸附灰尘，一经雨水冲刷便洁净如新，不会出现积垢后被雨水冲刷得斑斑驳驳的现象；
(g)安装方便：经试验，安装面积100m2的屋面，粘土瓦需要约一个月，玻璃钢瓦需要7―10天。
片状模塑料注射成型工艺(SMC)作为自动化程度较高的玻璃钢成型工艺，其制造的制品重量轻、强度高、尺寸精确而不易变形，适用于生产表面质量要求高、产量大、厚度均匀的制品，可实现规模化生产。新型SMC屋面瓦系列产品是根据国内房屋斜坡顶的要求设计制造，有40余种规格、型号。具有的优点：可根据屋顶结构拼装而成，施工方便；产品表面可喷涂亚光金属漆；根据用户要求确定颜色效果，并具有良好耐老化性能；产品为波浪式设计，立体感强，产品无变形，连接牢靠，配合精密，防水性能好；产品轻便，可以大大降低房屋承重；产品强度高，拆卸方便，可重复使用。
3 研制过程
3.1 产品设计
为了能够在满足性能要求的情况下大限度的减轻产品重量，降低对房屋的负荷，对该产品进行了三维数模设计及电脑模拟分析，图1、图2和图3分别是6mm石棉瓦、1mm彩钢瓦和3mm玻璃钢瓦的力学性能分析图。从图1~图3对比可以看出，在同等载荷、相同约束的条件下，玻璃钢瓦的大应变是石棉瓦的1/3、彩钢瓦的1/8。所以，使用SMC屋面瓦能够承受更高的载荷，使房屋更安全、结实、耐用。
3.2 材料与工艺研发
阻燃性是建材制品重要的性能指示之一。普通玻璃钢材料的阻燃性都比较低，因此在SMC材料研发过程中，通过在SMC配方中引入高填充的阻燃型复合填料体系、添加特殊的分散与降粘等工艺助剂，实现阻燃性能指标符合国际、国内建筑业的标准要求。
为实现生产高效率、规模化的目标，引入快速固化的引发体系，成功开发出快速固化SMC材料，产品成型周期从240g降低至180g。
根据SMC屋面瓦规模化生产的需要，在模压成型过程中采用快速成型专用液压机和模具，并辅以自动栽料机、自动投料/取件机械手等设备；产品表面涂装采用全封闭喷漆与高温烘烤线和专用的面漆系统并辅以自动喷涂机械手；从模压成型到二次加工、表面处理和涂装、高温烘烤、组装、包装全线实现流水作业。
4 发展趋势及前景预测
随着科学技术和经济文化的发展，生活水平不断提高以及审美观念的变化，对屋面结构应具有的功能有限更深一步认识，对环境美化和建筑装饰提出了越来越高的要求。近年来国内大中城市的住宅建设、房地产开发、别墅区及度假村的迅猛发展，带来了建筑形式的千姿百态，坡顶房屋以其多样的建筑风格，斑斓的装饰色彩而得到人们的青睐。
随着我国屋面建筑形式“平改坡”趋势的不断增大，对屋面瓦的需求将会有大幅度的增长。SMC彩色屋面瓦以其重量轻、防水性能好、成本低、使用寿命长、节能等优势，将会在赢得巨大的市场。玻璃钢瓦的市场决定于建筑市场，据了解，“十五”期间，我国建筑业仅用于住宅的投资增长率每年保持在20%以上，每年新建住宅面积达10亿平方米，新建住宅的80%以上为多层住宅，如果民用住宅建筑按砖混结构的六层楼房计算，每年屋面材料的需用量为1.33亿平方米。随着坡屋建筑的不断增加，SMC彩色屋面瓦的市场前景非常可观。
