土木工程-合成高分子材料
土工合成材料在地基处理中的应用
土工合成材料在地基处理中的应用1.引言地基处理是土木工程中至关重要的一环，它涉及到对土壤进行增强、改良和稳定的一系列工程措施。
而土工合成材料作为新兴材料在地基处理中起着重要的作用。
本文将介绍土工合成材料在地基处理中的应用以及其优势。
2.土工合成材料的基本概念土工合成材料是一种由合成纤维和高分子材料构成的地工合成材料，其具有良好的物理性能和化学性能。
常见的土工合成材料包括土工布、土工网、土工膜等。
3.土工合成材料的应用场景3.1填土加固在地基处理中，土工合成材料可被用作填土加固的一种有效手段。
通过将土工合成材料与原土夹层相互作用，可以提高土壤的抗剪强度和抗渗性能，从而达到填土加固的效果。
3.2地基防渗土工合成材料由于其优异的抗渗性能，可以被广泛应用于地基防渗工程中。
通过在地基和基础周围应用土工合成材料，可以有效地阻止地下水和土壤的渗透，保护基础的稳定性和安全性。
3.3垂直排水土工合成材料还可以用于地基的垂直排水处理。
通过在地下水位高的地区应用土工合成材料，可以有效地将水从地下引导到地表，从而降低地下水位，减轻地基的不均匀沉降。
4.土工合成材料的优势4.1可持续性与传统的地基处理方法相比，土工合成材料具有更长的使用寿命和更好的耐久性。
其采用环保材料制造，对环境的影响较小，具有良好的可持续性。
4.2施工便捷性土工合成材料施工简单、快捷，不需要大量的人力和物力资源。
相比传统的地基处理方法，土工合成材料可以大大减少施工时间和成本。
4.3效果可控性土工合成材料的性能可以通过调整材料的种类、规格和施工方式来控制和调整，从而实现地基处理效果的可控性。
5.结论土工合成材料在地基处理中具有广泛的应用前景和优势。
通过合理选择土工合成材料，并结合具体的土壤条件和工程要求，可以实现地基增强、改良和稳定的效果，提高工程的安全性和可持续性。
因此，在今后的工程实践中，土工合成材料将发挥越来越重要的作用。
《土木工程材料(第3版)》教学课件第1章 绪论 土木工程材料的基本性质
进入20世纪后，由于社会生产力突飞猛进，以及材料科学与工 程学的形成和发展，土木工程材料不仅性能和质量不断改善，而且品 种不断增加，以有机材料为主的化学建材异军突起，一些具有特殊功 能的新型土木工程材料也应运而生。
五、抗渗性
材料抵抗压力水或其他液体渗透的性质。
材料的抗渗性用渗透系数K表示，一般用抗渗标号P表示。如 P2、P4、P10分别表示可抵抗0.2、0.4、1.0 MPa 压力水不 渗漏。
1.3 材料与水有关的性质
六、抗冻性
材料在含水状态下能经受多次冻融循环而不破坏、强 度不显著下降，且质量也不显著减少的性质。
P+D=1
开口孔隙率PK 材料内开口孔隙体积占总体积的百分率。 PK＝VK/V0 闭口孔隙率PB 材料内闭口孔隙体积占总体积的百分率。 PB＝VB/V0
VP=VK+VB P=PK+PB
1.1 材料的基本物理性质
3.空隙率（P’）－－散粒或粉状材料在堆积状 态下，颗粒间空隙体积（VS）占材料堆积体积 （V’0）的百分率。
材料在吸水饱和状态下，所吸水的体积占材料干燥状态
下的体积的百分比。
Wv=
mb－mg× V0
1 ρw
×100％
ρw －水的密度； V0 －材料干燥状态下的体积，
cm3或m3。
1.3 材料与水有关的性质
2.吸湿性：材料在潮湿空气中吸收水分的性质,用含水率
表示。
Wh=
土木工程材料
17、时效强化：经过时效处理后的钢材的屈服强度和极限强度提高，塑性和冲击韧性有所降低，弹性模量得以恢复的现象
18、钢材的热处理：退火、正火、淬火、回火
材料
1、土木工程材料按照化学成文分为：无机材料，有机材料（植物材料、沥青材料、合成高分子材料），复合材料（无机材料与有机材料经过有机复合制成的材料，金属材料与无机非金属材料经过复合制成的材料）；按材料在建筑物或构筑物中的功能分类：承重材料非承重材料保温隔热材料，吸声隔声材料、防水材料、装饰材料
2、《中华人民共和国标准化法》将我国标准分为国家标准（GB/T），行业标准（JGJ），地方标准（DB），企业标准（QB）
冲击韧性是指刚才抵抗冲击荷载变形的能力，通常用冲击韧性值ak来表示ak=mg（H-h）/A
当温度下降到一定范围内时，冲击韧性突然下降，钢材的断裂呈脆性，这一现象称为钢材的冷脆性。这时的温度范围称为脆性临界温度。脆性临界温度越低，钢材的低温冲击韧性越好，越能在低温下承受冲击荷载
因时效导致钢材性能改变的程度称为实效敏感性。
图中B上点是这一阶段的应力首次下降前的最高应力，称为上屈服强度ReH；B下点是不计初始瞬时效应是屈服阶段的最低应力，成为下屈服强度（ReL）
下屈服强度的实际意义：钢材受力达到屈服点后，变形即迅速发展，尽管尚未破坏但已不能满足使用要求。设计中一般以下屈服强度作为钢材容许应力取值的依据。
9、材料的耐水性是指材料长期在水的作用下不破坏、强度也不显著降低的性质。
KR=fb/fg
一般材料在吸水后水分会减弱其内部结合力，从而造成强度的下降
土木工程材料教学课件第--十-章有机高分子材料
塑料的主要组分，不仅起着胶结其他组分的作用，而 且决定了塑料的类型、性能、用途和成本等。
2、填料与增强材料
化学性质不活泼得分状、片装或纤维状的固体物质，可 改善或提高塑料的强度、硬度、耐热性等性能；减低成 本，其掺量为30%~70%。
3、增塑剂
分子量小、熔点低和难挥发的有机化合物，可则噶塑料 的柔软性和可塑性、降低玻璃化温度和粘流温度。
❖ 应用于结构材料：
➢ 桥梁，如人行天桥等； ➢ 轻结构建筑物，玻璃钢、聚合物混凝土等； ➢ 混凝土的增强筋等。
二、高分子材料简介
❖ 定义：
➢ 高分子材料的主要组成是高分子化合物 ➢ 高分子化合物是由一种或多种简单低分子化合
物聚合而成的，也叫聚合物或高聚物。
高分子化合物的组成
高分子化合物（聚合物）是由一种或几种 小分子化合物（单体），通过聚合反应，以共 价键连接若干个重复结构单元成形的分子量很 大的化合物。
4、其他助剂：
包括着色剂、抗老剂、稳定剂、固化剂、润滑剂等。
二、 塑料的分类
1．按使用特性分类
❖ 通用塑料 指产量大、用途广、成型性好、价格低的 塑料，如聚乙烯、聚丙烯、酚醛等。
❖ 工程塑料 指能承受一定外力作用，具有良好的机械 性能和耐高、低温性能，尺寸稳定性较好，可以用 作工程结构的塑料，如聚酰胺、聚砜等。
➢ 化学组成：合成高分子主要由碳、氢元素组成，同 时也含有少量杂原子，如：氧、氮、硫、磷、硅、 钛等。
➢ 单体组成：烃、羧酸、酯、醚等有机化合物及其衍 生物。
按高分子主链组成，聚合物的分类
❖ 碳链聚合物 主链上只含碳元素，如聚乙烯、 聚氯乙稀、聚苯乙烯、聚丙烯酸酯、丁苯橡胶、 氯丁橡胶等。
❖ 杂链聚合物 主链上除碳元素外，还含有O、N、 P、S等元素，如聚酯树脂、环氧树脂等。
合成高分子材料
合成高分子材料分子量在10~10°之间的大分子称高分子，由高分子化合物构成的材料称高分子材料。
一般将高分子材料划分为无机高分子材料和有机高分子材料两大类。
无机高分子材料如石棉、石墨、金刚石等。
有机高分子材料又划分为天然高分子材料和人工合成高分子材料两类。
天然高分子材料是指其基本组成物质为生物高分子的各种天然材料，如棉、毛、丝、皮革等。
而合成高分子材料则是指其基本组成物质为人工合成的高分子化合物的各种材料，如酚醛树脂、氯丁橡胶、醋酸纤维等。
合成高分子材料通常分为合成树脂、合成橡胶和合成纤维三大类。
用作建筑材料的高分子化合物主要是合成树脂，它是组成塑料、涂料和胶黏剂的主要材料，其次是合成橡胶，而合成纤维则用的很少。
高分子材料具有密度小、比强度高、加工性能好、耐化学腐蚀性能优良等特点。
建筑物通过使用高分子材料，可以获得更好的使用性能、装饰性能和耐久性能，并且有助于达到更好的节能效果。
1、合成高分子材料概述高分子化合物又称高聚物或聚合物，其分子量很大。
一个大分子往往由许多相同的简单的结构单元通过共价键重复连接而成。
例如，聚氯乙烯分子是由许多氯乙烯结构单元重复连接而成，这种结构很长的大分子称为“分子链”，是重复的结构单元。
因为由重复连接而成的线型大分子像一条链子，故称重复结构单元为“链节”，而同一结构单元的重复次数n则称之为“聚合度”。
聚合度可由几百至几千。
聚合物的分子量则是重复结构单元的分子量与聚合度的乘积。
2合成高分子聚合物的制备（合成方法）合成高分子化合物是由不饱和的低分子化合物（称为单体）聚合而成。
常用的聚合方法有加成聚合和缩合聚合两种。
1.加成聚合加成聚合反应是由许多相同或不相同的单体（通常为烯类）,在加热或催化剂的作用下产生连锁反应，各单体分子中的双键打开，并互相连接起来成为高聚物。
所生成的高聚物具有和单体类似的组成结构，其中n代表单体的数目，称为聚合度，聚合度愈高，分子是愈大。
加成聚合反应的特点是反应过程中不产生副产物，加聚反应生成的高分子化合物称聚合树脂，它们多在原始单体名称前冠以“聚”字命名。
一、聚合物的分类-土木工程学院
2. 聚合物的物理状态
在不同温度下呈现出玻璃态、高弹态、粘流态三种物 理状态.
<1>玻璃态：非晶态聚合物在低于某一温度时,分子动 能很低,大分子链的运动和分子链段的旋转都被冻结, 聚合物在外力作用下,产生的变形较小,弹性模量较大.
聚合物保持玻璃态的温度上限 称为玻璃化温度〔Tg〕.如温 度继续下降,当聚合物表现为 不能拉伸或弯曲的脆性时的温 度称为"脆化温度",简称"脆点".
2. 聚合物的物理状态
对于结晶化的聚合物,其变形与 温度的关系如图11-3所示.
结晶聚合物中虽然有无定形相 的存在,但由于结晶相承受的应 力要比非结晶相大得多,所以在 Tg温度其变形并不发生显著改 变,只有到了熔点Tm,晶格被破 坏,晶区熔融,聚合物直接进入 粘流态〔如图中曲线1所示〕, 或先进入高弹态再进入粘流态 〔如图中曲线2所示〕.
常用的聚合物命名方法为习惯命名法,该法主要是根 据聚合物的化学组成来命名,比较简单.
对于由同一种单体经加聚反应而制得的聚合物,通常 是在其单体名称前冠以"聚"字.如聚乙烯等.而有两 种或两种以上单体经加聚反应而得到的聚合物,则称 为××共聚物,如丙烯腈—苯乙烯的共聚体,可称为腈 苯共聚物.
对于缩聚物,常常是在其原料的名称之后缀以"树脂" 二字.
1. 建筑塑料的常用品种
〔3〕聚苯乙烯〔PS〕塑料——结晶聚合物 聚苯乙烯是由苯乙烯单体聚合而成.聚苯乙烯的透明
度高达88～90%,有光泽,易于着色,化学稳定性高,耐 水,耐光,导热系数不随温度变化,具有较高的绝热能 力,成型加工方便,价格较低.但是聚苯乙烯性脆,抗 冲击性差,易燃,耐热性差. 为改善聚苯乙烯的抗冲击性和耐热性,发展了一些改 性聚苯乙烯,ABS是其中最重要的一种,它是丙烯腈、 丁二烯、苯乙烯三种单体的共聚体,丙烯腈使ABS具 有良好的化学稳定性和表面硬度,丁二烯使ABS坚韧 和具有良好的耐低温性能,苯乙烯则赋予ABS良好的 加工性能.ABS的总体性能取决于这三种单体的组成 比例.
土木工程材料ppt课件
粘流态是聚合物成型时的状态。 完全结晶的聚合物的温度-变形曲线有所不同， 在熔点Tm以前不出现高弹态，而是保持结晶态；当温 度升高到熔点以上时，若分子量足够大，则出现高弹 态，若分子量很小，则直接进入粘流态。
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图7-7 结晶聚合物温度-形变曲线
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㈡塑料管 塑料管是指采用塑料为原料，经挤出、注塑、焊 接等工艺成型的管材和管件。与传统的镀锌钢管和铸 铁管相比，塑料管具有耐腐蚀、不生锈、不结垢、重 量轻、施工方便和供水效率高等优点。常用的塑料管 包括硬质聚氯乙烯管、聚乙烯管、聚丙烯管、ABS（丙 烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物）管、聚丁烯管、玻璃钢 管以及铝塑等复合塑料管。
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二、建筑中常用的塑料制品 塑料既可用做防水、隔热保温、隔声和装饰等功 能材料；也可制成玻璃纤维或碳纤维增强塑料，用做 结构材料。 ㈠塑料门窗 塑料门窗是由硬质聚氯乙烯型材经切割、焊接、 拼装、修整而成的门窗制品，与传统的钢、木门窗相 比，塑料门窗具有美观耐用、安全、节能等一系列优 点。
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㈡聚合物的物理状态及性能特点 聚合物的各种物理状态可以根据形变能力与温度 关系曲线—温度-变形曲线进行划分。按温度区域可划 分为玻璃态、高弹态和粘流态三种物理形态。
图7-6 非晶聚合物温度-形变曲线
（Ma、Mb—分子量可编，辑pptMa ＜ Mb ）
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玻璃态是塑料的使用状态，常温处于玻璃态的聚 合物都可用作塑料。
1-分子量低；2-分子量较搞
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在室温下，聚合物总是处于玻璃态、高弹态和粘 流态三种状态之一，不同聚合物可能处于不同的物理 状态，表现出不同的力学性能。
土木工程材料重点知识概括
土木工程材料第一章1.土木工程材料：指土木工程中使用的各种材料与制品2.土木工程材料的分类：按来源：天然材料与人造材料；按部位：屋面、墙体和地面材料等；按功能：结构材料和功能材料；按组成物质：无机材料、有机材料和复合材料无机材料：金属材料 黑色金属、有色金属非金属材料 天然石材、烧土制品、胶凝材料、混凝土与砂浆有机材料：植物材料、沥青材料、合成高分子材料复合材料：无机非金属材料与有机材料复合、金属材料与无机非金属材料复合金属材料与有机材料复合3.材料的组成化学组成：化学组成是指构成材料的化学成分(元素或化合物)。
物相组成：物相是具有相同物理、化学性质，一定化学成分和结构特征的物质。
4.材料的结构和构造：泛指材料各组成部分之间的结合方式与其在空间排列分布的规律。
材料的结构按尺度X 围可分为:宏观结构：是指用肉眼或放大镜可分辨出的结构状况，其尺度X 围在10-3m 级以上。
介观结构(显微结构、纳米结构〕：是指用光学显微镜和一般扫描透射电子显微镜所能观察到的结构，是介于宏观和微观之间的结构。
尺度X 围在10-3m~10-9m 。
按尺度X 围，还可分为显微结构和纳米结构。
显微结构是指用光学显微镜所能观察到的结构，其尺度X 围在10-3m~10-7m 。
纳米结构是指一般扫描透射电子显微镜所能观察到的结构。
其尺度X 围在10-7m~10-9m 。
微观结构指原子或分子层次的结构。
分为晶体和玻璃体。
晶体是质点〔原子、分子、离子〕按一定规律在空间重复排列的固体，具有一定的几何形状和物理性质。
晶体质点间结合键的特性决定晶体材料的特性。
玻璃体是熔融物在急冷时，质点来不与按一定规律排列而形成的内部质点无序排列的固体或固态液体。
材料的构造：是指具有特定性质的材料结构单元的相互搭配情况。
5.密度：指材料在绝对密实状态下，单位体积的质量。
m p v= 近似密度：指材料在包含闭口孔隙条件下，单位体积的质量。
'm p v = 表观密度〔容重〕：指材料在自然状态下，单位体积的质量。
土木工程材料的基本性质
金属材料
有 机 材 料 复 合 材 料
植物质材料 沥青材料 高分子材料 无机非金属材 料和有机材料 的复合
建筑结构材 料
砖混结构 ：石材，砖，水泥混凝土， 钢筋 钢木结构：建筑钢材，木材
砖及砌块：普通砖、空心砖，硅酸盐 及砌块 墙板：混凝土墙板、石膏板、 复合墙板 防水材料：沥青及其制品 绝热材料：石棉、矿棉，玻璃棉、膨 胀珍珠岩石 吸声材料；木丝板、毛毡，泡沫塑料 采光材料：窗用玻璃 装饰材料：涂料、塑料装饰材料、铝 材
建 筑 材 料
墙体材料
建筑功能材 料
第一篇
绪论
二、土木工程材料分类
2、按功能及用途分类 建筑结构材料：承重、传力 建筑功能材料：非承重、非传力 防水材料、装饰材料、保温材料、遮 挡及分隔等墙体材料
第一篇
绪论
三、建筑结构材料的主要种类
1、水泥混凝土及其组成材料 水泥、砂、石、掺合料、外加剂、水。 2、承重墙体材料及其组成材料、地基用材料 水硬性及气硬性胶凝材料、建筑砂浆、砖 （主要为烧结砖及部分蒸养砖和免烧砖）。 3、钢材 板材、管材、型钢、钢筋及钢绞线、高 强螺拴及锚具。
五、土木工程材料的基本性质
（二）、力学性质
3、脆性和韧性 脆性：材料受力达到一定程度后，无明显塑性变形， 便突然破坏的性质。 如：混凝土、玻璃、陶瓷等。 特点：抗压强度高，抗冲击、抗拉、抗振、抗折（弯） 强度低。 韧性：材料在振动或冲击作用下，能吸收较大能量， 并产生较大变形而不突然破坏的性质。 如：低碳钢、合金钢、木材、某些高分子材料等。 特点：抗拉、抗折（弯）强度高。 Wk 冲击韧性指标： k A
1、强度 强度与应力的关系 强度是材料在应力作用下抵抗外力破 坏的能力，它表征材料的力学本性， 是材料本身的性质（抗拉、抗压、抗 剪、抗弯）。 应力是施加于材料上的单位面积的作 用力，是表征外力对材料的作用，与 材料本性无关（压应力、拉应力、剪 应力、弯应力）。
土工材料
土工材料土工材料是指用于土木工程、建筑工程以及环境工程中的衬砌、防护、过滤、分离等工程处理的特殊材料。
它们的主要作用是增强土体的稳定性，改善土壤的物理、力学性质，防止土壤的侵蚀和渗透，从而保证工程的安全和稳定性。
土工材料主要包括土工合成材料、土工膜、土工格栅、土工织物和土工护坡。
下面我们逐一介绍。
一、土工合成材料：土工合成材料是一种由高分子合成纤维和草编织物结合而成的材料。
它在土木工程中起着重要的作用。
土工合成材料具有极强的拉伸强度和抗撕裂能力，能够有效地增强土体的稳定性和抗渗性。
它还具有优良的耐老化性能和抗化学腐蚀能力，能够在各种恶劣环境条件下长期稳定运行。
二、土工膜：土工膜是一种采用高分子材料制成的具有防渗、隔离和保护功能的薄膜。
它具有很高的渗透阻力和抗渗性能，能够有效地阻止土壤中的水分渗透，防止土壤侵蚀、滋养土壤和表面水源污染。
三、土工格栅：土工格栅是一种由高分子合成材料制成的具有方孔或圆孔结构的网状材料。
它具有高强度、刚度和抗拉强度，能够有效地增加土体的强度和稳定性。
土工格栅还具有优良的过滤、分离和排水功能，能够防止土壤颗粒的混凝，保持土壤的通透性和透水性。
四、土工织物：土工织物是一种由高分子纤维材料通过编织而成的网状材料。
它具有均匀的孔隙结构和良好的排水、过滤和分离功能，能够有效地防止土壤的侵蚀和析出，保护土壤的稳定性和水源质量。
五、土工护坡：土工护坡是一种采用土工材料组成的护坡结构。
它具有良好的培土、固土和防滑功能，能够有效地防止地面的坡面侵蚀和滑坡，保护坡体和基础的安全。
土工材料在土木工程和建筑工程中的应用越来越广泛，它们不仅能够改善土壤的力学性质，增加土体的稳定性，而且能够保护环境、提高工程质量，减少工程费用。
因此，在选择土工材料时，需要根据具体工程的要求和材料的性能特点，进行合理的选择和应用。
总的来说，土工材料在土木工程和建筑工程中起着非常重要的作用。
它们能够有效地增强土体的稳定性，改善土壤的物理、力学性质，防止土壤的侵蚀和渗透，保证工程的安全和稳定性。
土工合成材料地基施工工艺
1. 1.总则1. 1. 1.适用范围土工合成材料适用于加固软弱地基,使之形成复合地基,可提高土体强度，显著地减少沉降，提高地基的稳定性;用于公路、铁路路基作加强层,防止路基翻浆、下沉；用于堤岸边坡,可使结构坡角加大,又能充分压实作挡土墙后的加固,可代替砂井。
此外，还可用于河道和海港岸坡的防冲;水库、渠道的防渗以及土石坝、灰坝、尾矿坝与闸基的反滤层何取代砂石级配良好的反滤层，达到节约投资、缩短工期、保证安全使用的目的。
1. 1. 1.编制参考标准及规范1.中华人民共和国国家标准《建筑工程施工质量验收统一标准》（GB50300- 2001;2.中华人民共和国国家标准《建筑地基基础工程施工质量验收规范》（GB 50202-2002;3.中华人民共和国行业标准《建筑地基处理技术规范》（JGJ 79-2002;4.中华人民共和国国家标准《短纤针刺非织造土工布》（GB /T 17639-1998;5.中华人民共和国国家标准《长丝纺粘针刺非织造土工布》（GB /T 17639-1998;6.中华人民共和国国家标准《长丝机织土工布》（GB /T 17640--1998;7.中华人民共和国国家标准《裂膜丝机织土工布》（GB /T 17641--1998;8.中华人民共和国国家标准《非织造复合土工布》（GB /T 17642--1998;9.中华人民共和国国家标准《聚乙烯土工膜》（GB /T 17643--1998;10.中华人民共和国国家标准《聚氯乙烯土工膜》（GB /T 17688--1998;11.中华人民共和国国家标准《塑料土工格栅》（GB /T 17689--1998;12.中华人民共和国国家标准《塑料扁丝编制土工布》（GB /T 17690-19981. 1.术语1.土工合成材料岩土工程和土木工程中所应用的高分子聚合物材料的总称。
2.土工织物透水性土工合成材料。
按制造方法不同分为织造土工织物和非织造无纺土工织物。
合成高分子材料
合成高分子材料合成高分子材料主要包括合成树脂、合成橡胶和合成纤维三大类。
合成树脂主要用于制备建筑塑料、建筑涂料和胶粘剂等，是用量最大的合成高分子材料。
合成橡胶主要用于防水密封材料、桥梁支座和沥青改性材料等，用量仅次于合成树脂。
合成纤维主要用于土工织物、纤维增强水泥、纤维增强塑料和膜结构用膜材料等，用量也在不断增加。
高分子化合物的概述基本知识一、基本概念高分子化合物又称高聚物或聚合物，其分子量很大，一般为104～106。
其分子往往由许多相同的、简单的结构单元，通过共价键重复连接而成。
其中每个单元称为“链节”，结构单元的重复数量称为“聚合度”。
二、聚合物的分类按聚合物的来源：天然聚合物和合成聚合物；按分子结构：线型聚合物和体型聚合物；按聚合物受热的行为：热塑性聚合物和热固性聚合物；按主链元素：碳链高分子（主链只含碳元素）、杂链高分子（主链含碳、氧、氮、磷等元素）、元素有机高分子（主链不含碳元素）和无机高分子（主链不含有机元素）。
三、聚合物的命名天然聚合物用专有名称，如纤维素、淀粉、蛋白质等；合成聚合物在单体名称前加上“聚”字，例如聚氯乙烯、聚苯乙烯等；也可在原料名称后加“树脂”、“橡胶”、“纤维”等来命名.四、聚合反应由低分子单体合成聚合物的反应叫做聚合反应。
聚合反应按单体和聚合物在组成和结构上发生的变化，分为加聚反应和缩聚反应两大类。
加聚反应：以单体通过加成的方式，聚合形成聚合物的反应。
缩聚反应：含有两个以上官能团的单体，通过官能团间的反应生成聚合物的反应。
缩聚反应聚合物分子链增长过程是逐步反应，同时伴有低分子副产物如水、氨、甲醇等的生成。
聚合物的结构与性质一、聚合物的分子结构分为为线型聚合物和体型聚合物。
（一）线型聚合物定义：线型聚合物的大分子链排列成线状主链（如图8－1a），有时带有支链（如图8－1b），且线状大分子间以分子间力结合在一起。
具有线型结构的聚合物包括全部加聚树脂和部分缩聚树脂。
特性：具有线型结构的树脂，强度较低，弹性模量较小，变形较大，耐热、耐腐蚀性较差，且可溶可熔。
07合成高分子材料
广州大学 廖原
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是指以合成或天然高分子 化合物（树脂）为主要原 料，与其它原料在一定条 件下经混炼、塑化、成型， 且在常温下保持产品形状 不变的材料。
广州大学 廖原
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7.2.1塑料
建筑上所用的塑料制品有塑料门窗；
– 塑料装饰材料（如塑料地板、塑料墙纸、塑料墙板、 塑料天花板、塑料地毯等）； – 塑料管材及管件； – 玻璃钢制品； – 塑料异型材（如塑料门窗拉手配件、楼梯塑料扶手、 楼梯塑料踏步、塑料踢脚板和嵌条、塑料窗帘盒、 电线塑料护盒等）； – 屋顶采光板； – 泡沫塑料等。
7.2.2建筑胶粘剂
2．胶粘机理
– – – – （1）机械结合力 （2）物理吸附力 （3）化学键结合力 （4）扩散作用
广州大学 廖原
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7.2.2建筑胶粘剂
3．常用胶粘剂
– – – – （1）环氧树脂胶粘剂 万能胶 （2）聚醋酸乙烯乳液胶粘剂 白乳胶 （3）聚氨酯胶粘剂 （4）硅酮密封胶
• • • • ①良好的抗老化性能 ②良好的变形性能 ③良好的压缩循环性能 ④耐热、耐寒性能好
广州大学 廖原 第11页，共33页
7.2.3涂料
什么是涂料？
– 涂料是指涂敷于物体表面，在一定条件下形 成连续完整的薄膜，能均匀地覆盖并良好的 附着在被涂物体表面的物质。 – 涂料的用途非常广泛，我们把用于建筑 领域的涂料，称为建筑涂料。
缺点
– （1）易老化 – （2）可燃性及毒性 – （3）耐热性差
老化 是指高分子化合物在阳光、空气、热以 及环境介质中的酸、碱、盐等作用下，分子 组成和结构发生变化，致使其性质变化，如 失去弹性、出现裂纹、变硬、脆或变软、发 粘失去原有的使用功能的现象。
新型建筑材料在土木工程施工中的应用
新型建筑材料在土木工程施工中的应用一、引言新一代建筑材料随着科学技术的发展，在土木工程施工中的应用越来越多，有助于提高施工质量和改善施工安全。
本文针对当前施工新材料的应用，从以下几方面探讨相关的土木工程施工中的应用：①新型建筑材料在土木工程施工中的应用；②新型建筑材料的优缺点；③新型建筑材料在施工中的优势；④新型建筑材料的使用限制。
二、新型建筑材料在土木工程施工中的应用1、高分子材料高分子材料是目前土木工程施工中最常用的新型建筑材料之一，主要用于拌合新材料，以提高高分子材料的性能和结构强度。
高分子材料如聚氨酯、聚乙烯和乙烯基树脂等，可以用作建筑外墙的保温材料，可以减少建筑外墙的热量损失，极大的提高建筑物能量效率，是采用新能源建筑的最佳选择。
2、混凝土材料混凝土材料是另一种重要的新型建筑材料，主要用于土木工程施工时作为结构组件，如墙体、桥梁和柱等。
混凝土材料具有较高的抗老化、抗冲击和耐腐蚀性能，使得它可以用于大跨度结构和结构施工，以获得更好的结构性能。
三、新型建筑材料的优缺点1、新型建筑材料的优点新型建筑材料主要优点是：①可以提高施工质量和改善施工安全；②可以减少施工过程中的污染和耗费；③可以减少施工现场的噪声污染；④可以提供更好的施工效率和施工质量；⑤环保性能良好。
2、新型建筑材料的缺点新型建筑材料的主要缺点是：①价格较高；②应用技术要求较高；③施工、维护和更换频繁，可能会增加施工成本；④新型建筑材料可能会出现形变、裂缝等缺陷，影响结构完整性。
四、新型建筑材料在施工中的优势1、提高施工质量新型建筑材料能更好地满足不同环境的需求，如耐水抗大气等，具有良好的韧性和抗渗性。
使用新型建筑材料，可以在一定程度上提高施工质量，确保施工安全。
2、更好的环保性能新型建筑材料具有良好的环保性能。
使用新型建筑材料，可以减少装配前的污染，减少结构工程施工所产生的污染。
3、更好的施工效率新型建筑材料具有良好的施工性能，施工简单，可以提高施工效率；新型建筑材料也具有良好的模型制作性能，可以大大缩短施工工期，更好地满足用户使用需求。
土木工程材料第12章 高分子合成材料
12.3 建筑涂料
建筑涂料是指涂覆于建筑构件表面，与之能很 好粘结并形成完整保护膜，起保护、装饰、特殊 功能作用或几种作用兼而有之的材料。 12.3.1 涂料的组成与分类
1.涂料的组成 涂料主要由基料（为主要成膜物质，又称胶粘 剂）、颜料（为次要成膜物质，包括体质颜料、 着色颜料、白色颜料等）、分散介质（溶剂）及 助剂等组成。
高分子与低分子化合物相比较，分子量非常高。 由于这一突出特点，聚合物显示出了特有的性能， 表现为“三高一低一消失”。既是：高分子量、 高弹性、高粘度、结晶度低、无气态。因此这些 特点也赋予了高分子材料（如复合材料、橡胶等） 高强度、高韧性、高弹性、绝缘、耐腐蚀等特点。
12.1.2 高聚物的分类 1.按聚合物链节在空间排列的几何形状分类， 分为线型和体型两种。
胶粘剂一般由下列粘料、稀释剂（溶剂）、固 化多，按应用方法可分为热固
型、热熔型、室温固化型、压敏型等；按应用对象 分为结构型、非结构型或特种胶；接形态可分为水 溶型、水乳型、溶剂型以及各种固态型等。 12.4.2 常用的建筑胶粘剂
1.按照用途不同，我国建筑胶粘剂大致可以分为 如下几类： （1）建筑装修用胶粘剂 （2）建筑密封胶粘剂 （3）建筑结构及化学灌浆用胶粘剂 （4）建筑防腐用胶粘剂
12.1.3 高聚物的老化 在使用过程中，聚合物会由于阳光、热、空气（ 氧和臭氧）等因素的作用而发生结构或组成的变 化，从而引起各种性能的劣化，此现象称为高聚 物的老化。老化的具体表现如：变色、失去光泽 、变硬、变脆、龟裂、变软、发粘、变形、斑点 、强度降低、溶解度、透光率、透气性、耐热、 耐寒性的下降或丧失、绝缘性的破坏等多种形式 。上述变化并不同时出现。但是，老化却是不可 逆转的。
1.热塑性塑料 （1）聚氯乙烯塑料（PVC） （2）聚乙烯塑料（PE） （3）聚丙烯塑料（PP） （4）聚苯乙烯塑料（PS） （5）聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA） （6）ABS塑料 （7）乙烯—四氟乙烯共聚物（ETFE膜） （8）聚四氟乙烯（PTFE）
建筑高分子材料
土木工程材料 第7章 建筑高分子材料
热固性塑料
酚醛塑料(PF) 环氧塑料(EP)
聚酯塑料 有机硅塑料(SI)
耐磨性好，绝缘性、耐热性、耐蚀性
也强都度很较好高。，用韧于性制较作好电，工尺器寸材稳(定如性插高头、， 开缺耐电强长具性点度关绝期；久有是和等缘使良性优性表)性用好好良，脆面能；的，的装，耐添电耐。耐饰不磨加绝用热高材耐性增缘于、温料碱较塑性制耐(、5。高0剂和备寒隔0；-可憎增，声6可0以水强具隔0在oC大性塑有热1)和幅；料优材00度耐防o良、料C等提腐的泡火下。 沫高蚀其能塑韧力料性很、浇；强注有；塑较粘料好结、的强粘度耐结高水剂。性和。缺涂主点料：要等机用。 缺于械点玻强是璃度稍钢较有和低毒树。性脂可。混制凝成土耐热。缺、耐点：水、耐耐碱
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土木工程材料 第7章 建筑高分子材料
建筑高分子材料
合成高分子材料是以人工合成的高分子化合物(聚合物)为基 础材料，添加各种辅助材料制成的有机高分子材料。常用的高 分子材料：塑料；橡胶；胶粘剂。
应用于结构材料：
❖ 轻结构建筑物，玻璃钢、聚合物混凝土等； ❖ 混凝土的增强筋等。 应用于非结构材料： ❖ 装饰板材；涂料；防水、保温、隔声材料；各种管材和异性材。
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土木工程材料 第7章 建筑高分子材料
指产量大、用途广、成型性好、价格低的塑料，如聚乙烯、 通用塑料
聚丙烯、酚醛等。
按
使
指能承受一定外力作用，具有良好的机械性能和耐高、低
用 工程塑料 温性能，尺寸稳定性较好，可以用作工程结构的塑料，如
特
性
聚酰胺等。
分
指具有特种功能，可用于特殊应用领域的塑料。如氟塑料
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土木工程材料 第7章 建筑高分子材料
土工复合材料
土工复合材料
土工复合材料是一种由土工合成材料和土工格栅结构组成的新型复合材料，具
有优异的抗拉性能、耐腐蚀性能和抗渗透性能，被广泛应用于土木工程、水利工程、环境工程等领域。
土工复合材料的研究和应用，为工程建设提供了新的思路和技术手段。
首先，土工复合材料的主要组成部分是土工合成材料。
土工合成材料是一种由
高分子材料和无机材料混合制成的复合材料，具有较高的抗拉强度和抗渗透性能。
通过改变土工合成材料的配方和生产工艺，可以获得不同性能的土工合成材料，以满足不同工程环境的需求。
其次，土工复合材料的另一个重要组成部分是土工格栅结构。
土工格栅结构是
一种由高强度聚合物材料制成的格栅状结构，具有优异的抗拉性能和耐腐蚀性能。
土工格栅结构可以有效地增强土体的抗拉强度和抗剪强度，提高土体的稳定性和承载能力。
土工复合材料的应用范围非常广泛。
在土木工程中，土工复合材料常常用于加
固土体、防止土体侵蚀和改善土体的排水性能。
在水利工程中，土工复合材料可以用于防渗堤坝、加固河堤和修复水利设施。
在环境工程中，土工复合材料可以用于土壤修复、固体废物填埋场的覆盖和土地整治等方面。
总的来说，土工复合材料具有优异的性能和广泛的应用前景，是一种具有发展
潜力的新型复合材料。
随着科学技术的不断进步和工程建设的不断发展，相信土工复合材料将会在更多领域得到应用，并为人类社会的可持续发展做出更大的贡献。
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第7章合成高分子材料本章学习指导本章共2个知识点。
本章的学习目标是：⑴熟悉合成高分子材料的性能特点及主要的高分子材料品种；⑵熟悉土木工程中合成高分子材料的主要制品及应用，包括塑料型材、管材及胶粘剂。
本章的难点是从合成高分子材料的组成来理解它的性能，正确地根据工程实际选用合适的合成高分子材料。
建议在学习中通过对比来理解不同种类的高分子材料的性能及应用。
历史回顾铝塑复合板20世纪60年代，为满足对材料轻、薄、表面质量好，以及提高成型性能减少加工成本的要求，德国技术人员利用工字钢原理发明了铝塑复合板。
铝塑复合板是以塑料为芯层，外贴铝板的三层复合板材，并在表面施加装饰材料或保护性涂层。
铝塑复合板以质量轻、装饰性强、施工方便的特点，在国内外得到广泛应用。
基础知识7.1 合成高分子材料的分子特征和性能特点7.1.1 合成高分子材料的分子特征7.1.2 合成高分子材料的性能特点7.1.1 合成高分子材料的分子特征高分子化合物按其链节在空间排列的几何形状，可分为线型聚合物和体型聚合物两类，其中线型聚合物包括线型和支链型，见下图。
线型结构的合成树脂可反复加热软化，冷却硬化，故称为热塑性树脂。
体型结构的合成树脂仅在第一次加热时软化，并且分子间产生化学交联而固化，以后再加热不会软化，故称为热固性树脂。
聚合物的合成是将小的有机单体，通过聚合反应，连接成分子量很大的聚合物，按聚合反应方式的不同，分为加聚聚合与缩聚聚合。
聚合物分子形状示意图7.1.2 合成高分子材料的性能特点一般合成高分子材料有七方面的性能优点：优良的加工性能；质轻；导热系数小；化学稳定性较好；功能的可设计性强；出色的装饰性能；电绝缘性好。
需说明的是，高分子材料经特殊工艺改性也可导电。
合成高分子材料有三方面的性能缺点：易老化。
可燃性。
高分子材料一般属于可燃的材料，部分高分子材料燃烧时发烟，还会产生有毒气体。
一般可通过改进配方制成自熄和难燃甚至不燃的产品，但其防火性仍比无机材料差。
耐热性较差。
使用温度偏高会促进其老化，甚至分解；有的塑料受热会发生变形，在使用中要注意其使用温度的限制。
观察与讨论合成高分子材料的分子特征和性能特点线槽为何不用橡胶请观察橡胶与塑料的变形与温度的关系（下图），讨论线槽为何用塑料而不用橡胶。
线槽为何不用橡胶从非晶态聚合物的变形与温度的关系图可见，聚合物在低于某一温度时，会变得象硬脆的玻璃，此时聚合物处于玻璃态，抗冲击性能很差，随着温度升高，聚合物的模量下降，弹性增加，聚合物由高弹态转变为玻璃态的温度称为玻璃化温度（Tg），当温度继续升高至某一数值时，聚合物的模量急剧下降，并产生塑性变形，此温度称为聚合物的粘流态温度（Tf），聚合物的加工成型就是在此温度下进行的。
在室温下，橡胶是处于玻璃化温度（Tg）以上，而塑料则是处于玻璃化温度（Tg）以下，橡胶在使用温度下的模量比塑料要小2个数量级，所以用橡胶作线管或线槽就会太软，受到外力作用很容易变形，所以只能用塑料来制造线管和线槽。
工程实例分析合成高分子材料的分子特征和性能特点PVC下水管破裂原因分析广东某企业生产硬聚氯乙烯下水管，在广东省许多建筑工程中被使用，由于其质量优良而受到广泛的好评，当该产品外销到北方时，施工队反应在冬季进行下水管安装时，经常发生水管破裂的现象。
经技术专家现场分析，认为主要是由于水管的配方所致，因为该水管主要是在南方建筑工程上使用，由于南方常年的温度都比较高，该PVC的抗冲击强度可以满足实际使用要求，但北方的冬天，温度会下降到零下几十度，这时PVC材料变硬、变脆，抗冲击强度已达不到要求。
北方市场的PVC下水管需要重新进行配方，生产厂家经改进配方，在PVC配方中多加抗冲击改性剂，解决了水管易破裂的问题。
PVC下水管破裂原因分析7.2 土木工程常用的合成高分子材料7.2.2 胶粘剂7.2.1 建筑塑料和土工合成材料基础知识7.2.1 建筑塑料和土工合成材料1. 塑料的组成及特性2. 土木工程常用塑料3. 土工合成材料1. 塑料的组成及特性塑料是以聚合物为基本材料，加入各种添加剂后，在一定温度和压力下混合、塑化、成型的材料或制品的总称。
塑料具有以下特性：质量轻、比强度高、可塑性好、耐腐蚀性好、耐水性好、耐热性差、热膨胀系数高、易老化、可燃等。
2. 土木工程常用塑料常用塑料的种类有：聚氯乙烯（PVC）、聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）、聚苯乙烯（PS）、丙烯睛-丁二烯-苯乙烯树脂（ABS）塑料等。
塑料在土木工程中常用于制作塑料门窗、管材和型材等。
(1)塑料门窗塑料门窗分为全塑门窗及复合塑料门窗两类，全塑门窗多采用改性聚氯乙烯树脂制作。
(2)塑料管材和型材塑料管有热塑性塑料管和热固性塑料管两大类。
管材3. 土工合成材料土工合成材料是以人工合成的聚合物为原料制成的各种类型产品，是岩土工程中应用的合成材料的总称。
可置于岩土或其他工程结构内部、表面或各种结构层之间，具有加强、保护岩土或其他结构功能的一种新型工程材料。
如：土工网、有纺土工织物、塑料排水板（带）等。
观察与讨论7.2.1 建筑塑料和土工合成材料塑料管与镀锌铁管优缺点比较请观察使用两年后的塑料管和镀锌铁管的照片，如图A和图B所示，对其优缺点予以比较。
图A 塑料管图B 镀锌铁管塑料管与镀锌铁管优缺点比较从图A和图B中可见，镀锌铁管已生锈，产生污垢。
塑料管内壁光滑如新，水的流动摩擦阻力很小，而且不会生锈，所以用塑料管作为上水管，不仅可以减少输水的水头损失，减少能耗，而且没有管内的锈蚀和污垢产生，使水的卫生标准提高。
工程实例分析7.2.1 建筑塑料和土工合成材料聚碳酸酯（PC）阳光板的应用聚碳酸酯（PC）阳光板有极好的透光性，大量用于大型展馆的采光天幕和外罩，故也称之为阳光板；聚碳酸酯的透光率可以达93％，耐热、耐冲击性非常优良，虽然其表面硬度稍低，但PC制品表面涂耐磨层后，可以克服这一缺点，适中的成本和价格，使得PC已开始应用于建筑工程上的采光板。
广州体育馆屋顶用阳光板基础知识7.2.2 胶粘剂胶粘剂是能将各种材料紧密地粘结在一起的物质的总称。
用胶粘剂粘结建筑构件、装饰品等不仅美观大方，工艺简单，还能将不同材料的构件很容易地联结在一起并有足够的结合强度，此外粘合剂还可以起到隔离、密封和防腐蚀等作用。
1. 胶粘剂的基本组成材料2. 常用胶粘剂胶粘剂的基本组成材料有粘料、固化剂、填料和稀释剂等。
此外，为使胶粘剂具有更好的性能，还应加入一些其他的添加剂，如增韧剂、抗老化剂、增塑剂等。
1. 胶粘剂的基本组成材料2. 常用胶粘剂胶粘剂可分为热塑性树脂胶粘剂和热固性树脂胶粘剂，也可分为溶剂型和水基型。
(1)热塑性树脂胶粘剂(2)热固性树脂胶粘剂(3)合成橡胶胶粘剂(1)热塑性树脂胶粘剂聚醋酸乙烯胶粘剂是常用的热塑性树脂胶粘剂，俗称白乳胶。
它是一种使用方便、价格便宜，应用广泛的一种非结构胶。
它对各种极性材料有较高的粘附力，但耐热性、对溶剂作用的稳定性及耐水性较差，只能作为室温下使用的非结构胶。
还需指出的是，原广泛使用的聚乙烯醇缩醛胶粘剂已被淘汰。
因为它不仅容易吸潮、发霉，而且会有甲醛释放，污染环境。
(2)热固性树脂胶粘剂1). 不饱和聚酯树脂胶粘剂它主要由不饱和聚酯树脂、引发剂（室温下引发固化反应的助剂）、填料等组成，改变其组成可以获得不同性质和用途的胶粘剂。
不饱和聚酯树脂胶粘剂的粘接强度高，抗老化性及耐热性好，可在室温下和常压下固化，但固化时的收缩大，使用时须加入填料或玻璃纤维等。
不饱和聚酯树脂胶粘剂可用于粘接陶瓷、玻璃、木材、混凝土和金属等结构构件。
2). 环氧树脂胶粘剂它主要由环氧树脂、固化剂、填料、稀释剂、增韧剂等组成。
改变胶粘剂的组成可以得到不同性质和用途的胶粘剂。
环氧树脂胶粘剂的耐酸、耐碱侵蚀性好，可在常温、低温和高温等条件下固化，并对金属、陶瓷、木材、混凝土、硬塑料等均有很高的粘附力。
在粘接混凝土方面，其性能远远超过其它胶粘剂，广泛用于混凝土结构裂缝的修补和混凝土结构的补强与加固。
(3)合成橡胶胶粘剂1) 氯丁橡胶胶粘剂它是目前应用最广的一种橡胶胶粘剂，主要由氯丁橡胶、氧化锌、氧化镁、填料、抗老化剂和抗氧化剂等组成。
氯丁橡胶胶粘剂对水、油、弱碱、弱酸、脂肪烃和醇类都具有良好的抵抗力，可在－50～＋80℃的温度下工作，但具有徐变性，且易老化。
建筑上常用在水泥混凝土或水泥砂浆的表面上粘贴塑料或橡胶制品等。
2) 丁腈橡胶胶粘剂它的最大的优点是耐油性好，剥离强度高，对脂肪烃和非氧化性酸具有良好的抵抗力。
根据配方的不同，它可以冷硫化，也可以在加热和加压过程中硫化。
为获得良好的强度和弹性，可将丁腈橡胶与其它树脂混合使用。
丁腈橡胶胶粘剂主要用于粘接橡胶制品，以及橡胶制品与金属、织物、木材等的粘结。
观察与讨论7.2.2 胶粘剂大理石面板粘结力低的原因分析某工程外墙装修采用大理石面板，需使用挂石胶粘结，该胶粘剂的粘结强度达到20MPa，但实际测得的粘结强度远低于此值，观察大理石表面，发现不够清洁。
讨论粘结力低的原因。
大理石面板粘结力低的原因分析大理石表面不够清洁，是导致粘结强度不够的主要原因。
胶粘剂能够将材料牢固粘结在一起，是因为胶粘剂与材料间存在粘结力。
一般认为粘结力主要来源于以下几个方面：①机械粘结力胶粘剂涂敷在材料的表面后，能渗入材料表面的凹陷处和表面的孔隙内，胶粘剂在固化后如同镶嵌在材料内部。
正是靠这种机械锚固力将材料粘结在一起。
②物理吸附力胶粘剂分子和材料分子间存在的物理吸附力，即范德华力将材料粘结在一起。
③化学键力某些胶粘剂分子与材料分子间能发生化学反应，即在胶粘剂与材料间存在有化学键力，是化学键力将材料粘结为一个整体。
对不同的胶粘剂和被粘材料，粘结力的主要来源也不同，当机械粘结力、物理吸附力和化学键力共同作用时，可获得很高的粘结强度。
工程实例分析7.2.2 胶粘剂硅胶密封胶失效某工程采购单组分硅胶密封胶计划用作窗的密封，由于某种原因，该工程延迟了半年才施工，使用时发现胶粘剂无法施工。
单组分的密封胶贮存稳定性较差，是因为固化剂与粘合剂预先混合在一起，随着贮存时间的增加，固化剂分解变性的趋势增加，导致胶粘剂固化失效，所以其贮存的有效期较短。
防治措施①若使用单组分硅胶密封胶，即买即用，尽量减少贮存时间；②使用双组分密封胶。
双组分的密封胶贮存稳定性好，固化时间短，且固化时间可调节。
创新能力培养人们把玻璃纤维增强塑料称之为玻璃钢。
它具有玻璃般的透明或半透明，又具有钢铁般的高强度。
它是以玻璃纤维或其他织物增强的高分子树脂。
玻璃钢密度小、强度大，比钢铁结实，比铝轻；具有良好的耐酸碱腐蚀特性；不具磁性；瞬间耐高温，且是优良的绝热材料。
玻璃钢应用广泛。
美国波音747飞机上，采用玻璃钢制造的零件就达1万多种。