非金屬（GRC）材料箱變外殼性能研究

【摘要】非金屬GRC復合材料作為箱式變電站外殼用材是一種新興材料，較傳統(tǒng)的鋼板、鋁板、不銹鋼以及彩鋼板等材料具有明顯的優(yōu)點，在箱變外殼中的應用也隨之不斷的擴大和發(fā)展。本文將著重分析非金屬GRC復合材料箱變外殼性能，從材料的特點、材料應用等角度分析非金屬GRC材料的性能。

【關(guān)鍵詞】非金屬GRC材料；箱變外殼；性能研究

自上世紀60年代開始，隨著箱式變電站的研究、開發(fā)與應用，我國也從上世紀70年代逐步開始研發(fā)和生產(chǎn)箱式變電站。在社會經(jīng)濟發(fā)展中箱式變電站起到了巨大的支持作用。其外殼材料，即箱變外殼用材也隨著科學技術(shù)的不斷發(fā)展而有所發(fā)展，從最初的普通鋼板和鋁板，到不銹鋼板和彩鋼板，直到目前應用和推廣較多的非金屬GRC復合材料，可以說箱式變電站箱變外殼用材的發(fā)展經(jīng)歷著革命性的變革。目前，除箱體重的底架采用傳統(tǒng)的鋼制材料外，在隔室板以及門等組件中都已經(jīng)采用非金屬GRC復合材料。非金屬GRC復合材料之所以能夠得到如此快的推廣應用與其優(yōu)越的性能和特點不無關(guān)系，與城市土建變電站相比，其在成本和用地中具有明顯的優(yōu)勢，相對于后者的10%-20%，這一優(yōu)勢能夠充分和城市的配套實施相匹配，如城市綠化帶、人行道、高架橋甚至于居民小區(qū)和一些公園等。非金屬GRC箱式變電站在城市基建項目審批方面更加的便捷。過去由于受到技術(shù)等諸多方面的因素影響，非金屬箱體僅僅限于10KV箱式變電站，但隨著非金屬箱體的不斷發(fā)展和應用范圍的推廣，已經(jīng)能夠在20KV、35KV箱式變電站中使用，并逐漸應用與中性點電阻柜以及電站用消弧線圈柜和110KV高壓電熔補償柜箱體等。非金屬箱體因其優(yōu)越的性能和使用優(yōu)點正逐漸的應用與其他行業(yè)中，如電信戶外站箱體、天然氣戶外燃氣調(diào)壓站箱體等。

1、非金屬GRC復合材料的特點

非金屬GRC，也即玻纖增強水泥，其英文為Glass fiber reinforced cement。非金屬GRC屬于復合材料的一種，最早于上世紀70年代被發(fā)明與國外，是一種低堿度硫鋁酸鹽水泥為材料，同時附加具有較大彈性模量的抗堿玻璃纖維作為增強材料，附加一些添加劑如丙烯酸乳液等，各種配料在精密的工藝手段和科學的配比過程中，噴射注入而形成的新型復合材料。

非金屬GRC復合材料在近幾十年得到推廣應用，尤其是在歐美國家以及日本等發(fā)達國家被大力推廣應用。非金屬GRC復合材料最大的優(yōu)點是輕型、高韌性和高強性，近幾年，其優(yōu)點被人們不斷的發(fā)掘，尤其是在建筑領(lǐng)域的推廣應用，獨占鰲頭。在其他領(lǐng)域的應用也在不斷的推廣和使用，如一些戶外移動設(shè)備的外殼。以非金屬GRC復合材料制作的外殼在戶外或者其他惡劣條件下具有抗暴曬、抗腐蝕、抗風化、抗輻射、抗凍裂、抗沖擊以及防火阻燃、防凝露、隔熱性能優(yōu)良等特點從而具有使用壽命長、無需維修的優(yōu)點，在實踐應用和制作中，非金屬GRC復合材料還具有較強的可塑性和工序簡單，易于成型的特點。隨著多學科技術(shù)的不斷融入到非金屬GRC復合材料的生產(chǎn)制作工藝中，其在外形、裝飾、色彩等方面呈現(xiàn)出多樣化，滿足了人們對于美觀等審美要求。整體而言，非金屬GRC材料箱變外殼具有經(jīng)濟、美觀、成本和價格低廉的特點。在城市環(huán)境塑造和維護過程中，非金屬GEC材料的多樣性為城市的觀賞性和裝飾性提供了可能，同時借助其防腐、隔熱、隔音、抗輻射以及防凝露等特點而為城市居民生活質(zhì)量的提高提供了幫助。

2、非金屬GRC材料性能分析

非金屬GRC材料制作的箱變箱體材料相比于傳統(tǒng)水泥而言在抗腐蝕性、抗火性和維護等方面都優(yōu)于傳統(tǒng)水泥和金屬制作的箱變箱體，但在抗內(nèi)部燃燒性和壽命周期兩方面，非金屬GRC材料相對于傳統(tǒng)水泥土而言略顯不足，但優(yōu)于金屬材料在箱變箱體中的應用。非金屬GRC材料的主要性能參數(shù)見下表：

3、非金屬GRC材料的由來及其制造工藝

非金屬GRC材料是由增強材料耐堿性的玻璃纖維、黏結(jié)材料低堿度的硫酸鋁硅酸鹽塊干水泥、以及細沙和相關(guān)添加劑等，按照專業(yè)的配料配方組合成之后，使用專業(yè)的混合噴射澆筑設(shè)備澆筑在規(guī)定尺寸的模型中，形成需要規(guī)格的成形。其形成的主要原理和步驟為：壓縮空氣驅(qū)動氣馬達時，增強材料玻璃纖維就通過輸送管道進入到切割腔內(nèi)，被主動輾輪上的切割刀片切斷。然后，在高壓空氣的作用下，高壓槍經(jīng)過噴射頭經(jīng)切割為2cm左右長的玻璃纖維段噴射出去，同時，機座的另一端設(shè)置有水泥漿的噴射槍，通過水泥擠壓泵將水泥漿擠壓到噴射頭內(nèi)，在高壓的作用下將水泥漿噴射出在空氣中得到霧化。玻璃纖維段的噴射頭和水泥漿的噴射頭之間有一定的夾角，確保水泥漿和玻璃纖維段能夠在空氣中得到均勻的混合，混合均勻的液體進入到模型中形成需要的成形。在混有玻璃纖維的水泥漿沒有完全固化之前，使用瓦工經(jīng)常使用的抹子反復的抹，直到抹平為止，之后在將表面進行緊壓，直到初步出現(xiàn)固化，成形基本形成為止。水泥在固化的過程中是需要放熱的，因此在夏天溫度高于30攝氏度的時候，可以在材料的上表面灑水進行有效的保養(yǎng)。在冬天溫度較低的時候，水泥漿的凝固時間可以較長，在這種情況下可以在水泥漿中加入一定比例的速凝劑等，或者在其旁邊放一個移動式的火爐，以使周邊的溫度升高加速固化的過程，同時還可以通過在成形外表面覆蓋塑料薄膜的形式進行保溫，經(jīng)過10-12小時的保溫可以脫掉薄膜，在這種情況下形成的成形可能強度比較低，但是可以用于整體的搭建施工。制定能夠達到制定指標強度的成形，通常需要的時間為6-7天，溫度應該不低于3攝氏度。

4、小結(jié)

非金屬GRC材料不同于其他的一般材料，相對于金屬材料其具有明顯的優(yōu)勢特征，并且其性能方面具有明顯的優(yōu)勢，制作工藝相對比較簡單。相信隨著其認可度的不斷提升，這種材料會具有廣闊的應用空間。

參考文獻

[1]許林軍，肖存杰，陳茜.艦艇艙室中7種非金屬材料燃燒時煙霧中主要無機有害氣體定量分析.中華航海醫(yī)學與高氣壓醫(yī)學雜志，2009年2期

[2]李志剛，王慧明，王芳芳.濕熱作用對聚氨酯材料力學性能影響的研究.科學技術(shù)與工程，2013年8期