[发明专利]复合窗热应力变形的解决方法及其结构

说明书

技术领域

本发明涉及建筑材料技术领域，尤其是涉及一种复合窗热应力变形的解决方法及其结构 。

背景技术

PVC塑料的导热系数约0.14，与木材的0.12～0.3相近，但耐腐蚀性和耐白蚁等虫蛀的性 能是木材所无法比拟的，因此，它成为制作节能门窗的较理想的材料。

已有技术生产的铝塑复合窗的复合形式是以塑料型材为主，通过滚压铝合金型材方式， 让锯齿状的铝型材燕尾槽咬入到塑料型材体内，两种型材紧密咬合，纵向不能移动，将二者 紧密连接在一起。由于PVC塑料型材与铝合金型材的热膨胀系数不一致，还由于铝塑复合型 材的使用环境中存在室内、室外温差，这些因素会导致内外两种型材热胀冷缩不均匀，从而 使复合型材发生“热应力变形”；且塑、铝型材的强度极其不匹配，包含三个方面：a.抗风 压强度不匹配；b.使用寿命的不匹配，主要是塑料型材在太阳光中的紫外线照射下极容易产 生老化、龟裂、变色、抗冲击强度下降等问题，塑料型材的表面硬度很弱，不耐磕碰，塑料 型材的刚度很差；c.塑料型材之间连接靠的是化学粘接力，铝塑复合后型材之间是无法焊接 的。因为铝合金型材与塑料型材的使用寿命是极不相等的，所以，一旦塑料型材损坏，整个 窗就要报废。

现在普遍使用的铝木复合窗主要有两种：以木材为主体材料的叫“铝包木窗”，成本很 高；以铝合金型材为主体材料的叫“木包铝窗”，取前者的装饰效果而已。两种铝木复合窗 都采用“卡扣”式连接方式，其中用在“铝包木窗”是合理的，因为它的木材粗大，且采用 不太容易变形的松木，而用在“木包铝窗”上就是不合理的，因为它的木材只是一层约一 厘米厚的硬木板，在温度和湿度的共同作用下很容易变形。

热应力变形是指窗的框材由于温度的作用而发生的纵向弯曲，原因是室内外存在温度差 ，导致框材的内外表面热胀冷缩不均匀，理论上，用任何材料制作的门窗在使用中都不可避 免地要发生“热应力变形”现象，即使是用单一材料制作门窗也不能避免，关键是要看变形 量有多大，是否损坏了门窗的结构，是否影响了门窗的使用性能。由于复合型材大都是由两 种或两种以上的材质特性差异很大的材料紧密连接而成，变形量很大，热应力变形现象就严 重。

例如：假定夜间室内外温度都是25度，室内外的铝型材和中间的隔热条PA的长度都是4 米，夏天中午太阳直射时，室外铝型材表面温度将达到65度，室内铝型材在空调的作用下平 均温度大约是30度，中间隔热条PA的平均温度大约是40度，根据热胀冷缩计算公式：Δ S＝L*(T2-T1)*§，其中ΔS是材料长度的绝对变化量；L是物体原来的长度；T2是变化后的温 度；T1是起始温度；§是材料的热胀冷缩系数。那么，ΔS(PA) ＝4m*(40-25)*0.0000235＝0.00141m，就是1.41毫米；ΔS(外铝) ＝4m*(65-25)*0.000023＝0.00368m，也就是3.68毫米；ΔS(内铝) ＝4m*(30-25)*0.000023＝0.00046m，也就是0.46毫米；3.68-1.41＝2.27毫米， 3.68-0.46＝3.22毫米。由于是采用“滚压复合”，锯齿状的铝型材燕尾槽咬入到隔热条体内 ，三种型材紧密咬合，纵向不能移动，这时室外铝型材“热胀”出的长度只有以使自己弯曲 成外圆来消化了，所以，复合型材就会向室内弯曲。

如果门窗安装时采用弹性连法，后果只能是门窗的气密性降低；如果门窗安装时采用传 统的直接抹水泥砂浆的硬固定连接法，轻则影响扇的开关，重则发生玻璃开裂，墙体也可能 被顶裂缝。

采用已有技术制作铝塑复合窗，室内塑料型材的净伸长量ΔS(塑) ＝4m*(30-25)*0.000087＝0.00174m，就是1.74毫米，3.68-1.74＝1.94毫米，虽然变形量小于断 桥铝型材，但由于采用同样的滚压复合方式，铝、塑型材之间纵向不能移动，仍然会产生“ 热应力变形”现象；如果不是复合型材，则室内ΔS(铝)≈ 4m*(55-25)*0.000023＝0.00276m，3.68-2.76＝0.92毫米，弯曲很小，可以忽略不计。