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钛材与建筑

钛是1791年英国科学家从矿石中发现的,但直到1936年才用镁还原法生产出海绵钛,1948年开始工业生产,目前已广泛应用开国民经济各领域,发挥着巨大的作用。

传统的金属建材,尤其是屋顶材料的发展是依铜、表面处理过的钢板、铝、不锈钢和钛的顺序发展的。随着时代的前进,人们对城市建筑物的要求,尤其对建筑物的美观性要求越来越高;伴随建筑工业的发展,近年来建筑师追求使用比传统材料更高级的建筑材料。钛的一系列优异特性使之能完全满足建筑材料的许多性能要求,因而倍受建筑师和建筑业的青睐。

一、建筑钛的使用性能

建筑师们选择钛作建材,虽然是考虑了多种因素,但主要是基于钛的一系列可用作建材的特性。

1.能满足建材轻量化的要求

钛的密度小,约为钢的60%,铜的50%,铝的1.7倍,但具有和普通钢几乎相同的强度,作为建筑可以减重70%~75%,容易吊装,并可使建筑物的重心下移,提高建筑物的整体抗震能力。

2.抗蚀性能好

钛具有良好的耐蚀性:能抵御城市污染、工业辐射和极端的侵蚀。因此,适合在海洋气候环境中使用。

3 热膨胀系数低

与其它金属建筑材料相比,钛的热胀系数小,约为不锈钢的50%,铝的30%,与玻璃、砖、水泥和石头的接近,适于其共用,并可在设计上突出钛与玻璃的特点。钛的热应力非常低,是不锈钢的1/2,铝的1/3。钛可作为整体材料使用,不需要接缝来补尝热胀冷缩。

4.无环境污染

随着社会发展,人们对环保的要求越来越高,对回归大自然的愿望越来越强烈,由于钛耐蚀性好,可以100%回收,不会污染环境,符合环保要求,可称得上绿色环保材料。

5 使用寿命长

钛用作建筑材料、装饰材料,能抗百年腐蚀而不用维护和修理。从这一角度讲明显优于其它金属。这种优点在高度腐蚀环境(如滨海城市和工业区)尤为突出。考虑到钛的寿命周期长,它的长期成本性能超过所有不锈钢,钛建材是不需要维护材料,钛建筑物也就无须保养措施。

6.加工性、焊接性能好

钛易加工成薄板,焊接性能好。钛本身具有闪亮的银白色光泽,通过处理,可获得更加光亮的表面。为了达到更加漂亮的装饰效果,可通过刻蚀、阳极氧化处理获得不同的图案和色彩,并可根据需要,把屋顶做成各种形状,再加上彩色的色彩,会使整个建筑物成为一个完美的艺术品。

二、钛在建筑领域中的应用实例

建筑用钛方面,日本处于领先地位。建筑用钛在日本已有28年历史,有上百例建筑物。在各种各样的钛建筑中,除屋项外,还有大厦的外壁、幕墙、封檐板、天棚、港湾设施、桥梁、海底隧道、装饰物、纪念碑、栏杆、管道、防蚀包覆等。钛在建筑领域开辟了新的发展空间。

作为全球最大的钛公司Timet推动了钛在建筑领域应用的进程,不仅能提供各种各样的产品,而且还提出了100年质量保证。

目前,美国、西班牙、荷兰、加拿大、英国、比利时、瑞士、法国均有建筑物使用了钛作屋顶和幕墙。瑞典、新加坡和埃及等国家的一些新的用钛建筑也在建设中。阿布扎比机场也先用了钛,且用量近百吨。该机场是世界上第一个用钛作为建筑结构材料的应用范例。