膜结构选材七问(四):涂层、防火与透光率
——决定十年后膜面长什么样的三个变量
摘要:类别和等级定下来之后,还有一批配套性能决定造价,也决定十年后的样子。这一篇讲三件事:面层(防污面层)如何决定膜材的耐候寿命与自洁性;为什么
G、P、E 三类膜材都标 B1 级,P 类却仍要单独做防火评估;以及做采光顶时,除了透光率还必须看的一个指标——雾度。
一、面层决定耐候寿命
各类膜材的耐候性能差异非常明确:
|
膜材类型
|
使用寿命
|
老化表现
|
|
表面涂层为 PTFE 的 G 类膜材、E 类膜材
|
超过 25 年
|
表面涂层老化表现为变色、龟裂、涂层脱落,纤维裸露,强度低下
|
|
表面涂层为 PVC 的 P 类膜材
|
一般 10 年
|
同上
|
|
P 类表面再覆盖 PVDF、PVF 等保护层
|
可能达到或超过 15 年
|
同上
|
从 10 年到 15 年,差别就在那层面料上。PVDF、PVF、TiO₂ 这些面层的作用是提高耐候性和自洁性,成本增加有限,但对十年后的外观和强度保持影响很大。对使用年限有明确要求、又不愿为 G 类整体买单的项目,加保护面层的 P 类是最经济的折中。
二、老化之后会怎样
P 类膜材在使用一定年限后,会出现表面涂层变色、龟裂、脱落与纤维裸露。检测与工程实践表明,抗拉强度与撕裂强度仍有一定保持率,但断裂延伸率下降、弹性模量上升(膜材变硬)。
这带来三个直接影响:
第一,老化膜材仍具备一定承载能力。定期检查、及时发现并局部更换,比“到期整体换”更经济——多数工程还没到必须整体换的程度。
第二,用新膜材参数做的分析不能简单外推到老化末期。膜材变硬之后变形能力下降,同样的变形量会换来更大的应力,褶皱和撕裂的敏感性都上升。后期评估不能拿新膜材的弹性模量往回套。
第三,维护方案应当和选材同步确定。巡检周期、张力复测安排、局部补强的做法,都应该在方案阶段就写清楚,而不是竣工后再补。膜结构的维护成本,实质上是在选材阶段就已经决定了的。
三、同样是 B1 级,差别很大
G、P、E 三类膜材的防火等级均为 B1 级(难燃),符合 GB 8624《建筑材料及制品燃烧性能分级》的要求。但耐火表现并不相同:
|
膜材类型
|
耐火表现
|
|
G 类膜材
|
离火自熄,无明火滴落,不蔓延
|
|
E 类膜材
|
离火自熄,无明火滴落,不蔓延
|
|
P 类膜材
|
被引燃后产生带明火的熔融滴落物,易引燃下方可燃物
|
结论很清楚:P 类膜材被引燃后会产生带明火的熔融滴落物。所以膜结构下方如果有可燃物——停车棚下堆放的物品、临时设施、周边绿化、干挂植被——P 类膜材的防火风险要单独评估,不能只看“标称 B1 级”就放行。
这一条对停车棚类项目尤其要留意:车棚下面停的是车,车是易燃物。
防火性能应按 GB 8624 规定进行测试并确定等级。需要提醒的是,GB
8624-2025 已于 2025 年 12 月 31 日发布,将于 2027 年 1 月 1 日实施替代 GB 8624-2012,跨年项目要留意过渡期要求,避免送审时标准换版。
四、透光之外还有雾度
做采光项目时,只看“透光率 93%”是不完整的,必须同时看雾度。
雾度的定义是:入射光透过薄膜后偏离入射方向一定角度(一般规定为 2.5°)以上的漫透射通量与总透射通量之比。雾度越大,清晰度越低,成像越朦胧。
对同一块 ETFE 膜,透光率和雾度是两个独立的指标,可以出现“透光率很高但雾度也高”的情况——光都过去了,但全是散射光,看外面的东西是一团糊。阳光房、采光顶、观景廊道这类需要看清外部的项目,雾度往往比透光率更影响使用体验。新型低雾度 ETFE 产品的雾度已可低至个位数百分比,清晰度相比早期产品有明显提升。
五、高透光的新路线:网格覆膜
对“既透明又高强度”的追求,催生了新型高透膜材:
|
膜材
|
构造与特性
|
|
ETFE 薄膜
|
透光率高、雾度低;新型低雾度产品的雾度可低至个位数百分比
|
|
PAR 网格覆膜
|
聚芳酯纤维织物基材表面复合聚合物薄膜。PAR 是一种高性能液晶聚合物纤维,具有高强度、高模量、耐高温、耐磨及抗蠕变特性,用于航空航天、高性能海洋绳缆等
|
|
STFE 网格覆膜
|
聚芳酯纤维网格 + 复合含氟聚合物透明膜。抗拉强度相当于中等强度 P 类膜材;弹性模量较大,不易拉伸变形;网格有视线消隐效果,适合大片安装
|
网格覆膜的思路和传统膜材正好相反:ETFE 靠薄膜本身承载,网格覆膜靠高强纤维承载、靠覆膜提供透明性。它解决的是普通织物类膜材“强度上去了就不透光”的矛盾——网格的视觉通透感天然带有一定的视线消隐效果,也正因为如此,大面积安装时连接构造要单独设计。
系列导航:本篇解决“配套性能怎么定”。下一篇解决“参数从哪来”——为什么膜材的力学参数不能照抄厂家,单轴模量为什么不能代替双轴模量,裁剪补偿值和撕裂指标该怎么取。
资料来源与说明:本文膜材耐候年限、防火表现等依据 CECS 158:2015《膜结构技术规程》相关条文及现行工程建设标准编写;燃烧性能分级按 GB
8624 执行;文中“老化影响”与“雾度”为工程通行认识与工程经验性归纳,具体项目仍须由试验与正式设计文件确定。本系列共七篇,可独立阅读。
|