论鸡蛋的双层膜结构的作用

众所周知鸡蛋是有双层膜，可是有没有人思考过，双层膜的具体作用是什么呢？为什么又要在鸡蛋大端分开形成气层呢？而且煮熟的鸡蛋双层膜依旧在鸡蛋大头分开而形成气层。如果说为了物质渗透，那么一层膜不是更容易进行渗透么？如果说为了固定，那么一层膜直接充满整个鸡蛋壳不也就固定好了么？接下来就是我要论述的话题了：鸡蛋的两层膜一层是细胞膜，另一层则是与鸡蛋壳构成壳膜结构。

一、壳膜结构优点。

鸡蛋壳主要成分为碳酸钙，形状为椭球型，也就是鸡蛋上的每一条线都可以理解为是抛物线相连接。而抛物线结构可以完美的将力分散出去，就好像是众筹原理，一个点可以最大限度的与周围相连，将其受到的力最大可能的分散到周围，那样相当于四周一定的区域都来帮助这个点分担这部分力，从而发挥团结的作用，使承受力大大增强。

但是碳酸钙这种物质有点类似于混凝土，承受的极限压力远远大于极限拉力，但是钢筋混凝土中的钢筋承担了拉力。是不是我可以这样理解，碳酸钙就相当于混凝土，而膜结构就相当于是钢筋，但是又优于钢筋。因为钢筋混凝土无论怎样配置钢筋都可以认为是钢筋对混凝土的形变起约束作用，也就是约束混凝土。所以除了标准的约束混凝土如钢管混凝土其余的钢筋混凝土由于钢筋的间距问题以及钢筋间混凝土的承载力问题均达不到完美的约束作用。而钢管混凝土由于钢管的直径问题所以受到一定的限制，而且实心混凝土中间部分受到的剪力和弯矩都很小，会形成材料浪费。相对来说壳膜结构产生的浪费就少：

1.它能充分利用材料的特性。首先鸡蛋膜处于结构的最外层，完全替结构承担拉力，没有保护层，而钢筋混凝土里的保护层不承担拉力，一旦结构发生形变就会遭到破坏，从而不能继续承受荷载，所以膜结构相当于省去保护层部分。同时还可以减少钢筋的用量甚至是不用钢筋，或者是减少壳的厚度。那样就节省了很多材料也降低了结构整体的重量。

2.它不容易出现裂缝。在膜的塑性变形之内，即使混凝土碎裂也会包含在膜内，而不会出现掉落的情况。就比如鸡蛋壳碎裂以后不会一块一块的掉落，而是继续粘在鸡蛋上，也就说明，如果膜壳结构发展到成熟期的话，即使是壳碎裂也不会膜壳分离，这当然是结构破坏较小的情况，当结构破坏较大时，还是会破碎的。

二、壳膜结构的缺点

壳膜结构优点多多，那么缺点呢？缺点就是施工工艺复杂，而且暂时没有合适的膜材料，那么膜材料需要满足哪些条件呢：

1.合适的膜材料首先考虑拉力。膜壳结构中膜负责提供拉力，这就要求膜可以半替代或者是完全替代钢筋来提供拉力。

2.膜与混凝土的热膨胀系数相似。从而导致温度变化不会使膜壳分离。

3.膜与混凝土的连接问题。

4.暴露在空气下的防腐蚀问题。

5.如何施工问题等。

我觉得我们完全可以参考鸡蛋壳膜。鸡蛋膜是一个很神奇的东西，它与鸡蛋壳紧紧相连，而且热膨胀系数很相近。即使是煮熟鸡蛋，一般也不会出现壳膜分离的情况。而且如果把鸡蛋膜揭掉，就会发现鸡蛋壳的内面并不光滑，而是非常粗糙。这就大大增加了鸡蛋壳与膜的接触面积。虽然鸡蛋膜不能防腐蚀，但是这依旧能为我们提供很多思路：

1.一般化学键能承受的拉力大于金属键大于分子间作用力。这就是为什么蛛丝还有鸡蛋膜能承受很大拉力的原因，所以考虑合成物质有机物什么的我认为会更容易一些。比如沥青黏性很大，而且又不容易变质，但是是液体。而我们需要的就是类似这种拉力大粘性大但是却不能产生太大的变形的。那样与混凝土的连接就会变得容易很多。

2.而且在连接方面，我们可以试着把混凝土表面凿毛，那样就可以增大与混凝土之间的接触面积。而且可以尝试像纤维混凝土那样渗透进去（如果渗透的话，我认为液体最好，即可以分布均匀，又不会出现丝线堆叠在一起而不能发挥作用的现象，还可以降低混凝土的总体重量虽然微乎其微，然后再发生化学反应形成丝线从而提供拉力，当然这一切的前提是有合适的物质并且它不与混凝土里原有的成分反应）。

3.结构施工问题，一般现有的壳结构是先用钢筋绑扎成需要的形状，然后再支模浇筑混凝土，简单地说就是用一小块一小块平面的拼接来构成壳整体结构，工程量有点大。（我并不是想说什么有办法能减小工程量，因为工程成本不可能太小，所以工程量减小就意味着材料或者是其他费用的增加，没有什么是完美的，所以大幅度减小基本上是不可能的，但是小范围内减小是有可能的。我只是想说我所设想的一种理论，当然我是一个空有理论的人，但是我不认为我的理论是错的，只能是跟现实是有差距的。我也想把它实现，但是一个人力量太小，所以我才把我的理论尽可能的阐述出来，其实我也没有做过，我感觉我的理论工程量也很大，很麻烦，但是……好吧，我只是想简单的阐述一下我的理论，对于以上言论深表歉意，我只是单纯的认为工程量大而已，其实每一个工程的工程量都不小，如果有什么影响到别人的请原谅我不善表达，对不起各位了。）。现在膜结构已经进入市场，很多地区都已经开始应用了，但我认为膜结构并不是它的最完美形态，当然我也不能说壳膜结构就是最完美的形态，因为没有最好只有更好，但应该是进化形态。因为膜抗拉能力强，但是没有固定的形态，所以需要一些东西来支撑它的形态，所以使用会受到限制。而如果壳膜结构技术成熟的话将没那么多限制。我个人认为是不是可以采用喷射混凝土从而把混凝土均匀的喷在膜上，那样就可以形成膜壳结构，其实如果膜最开始是液体的话也可以考虑把膜喷在混凝土上，当然是具体结构具体分析。我记得前几年好像是看见过吹膜技术，具体情况记不太清了，但是给我的印象就是像吹气球一样，一吹膜结构就形成了，这种膜结构应该具有很大的弹性，就是感觉可以给吹的膜内面喷射一定量的混凝土，然后再喷射上膜结构，就相当于用膜结构将混凝土包起来，形成约束混凝土。但是膜内面喷射混凝土是不是不容易施工呢。如果不容易施工那么将混凝土喷在外面的话就得考虑膜与混凝凝土的粘结问题，以及膜与膜的粘结问题。当然这一切都依赖于材料的发展。虽然上层膜能承担的拉力很小，塑性变形很大，但是能在一定程度上控制混凝土的形变，能够更好的承载。当然这只是理论，如果实际操作的话估计会有很多问题需要解决。

4.最后的防锈倒似乎是最简单的问题了，碰上防锈剂即可。

三、膜壳结构的发展

考虑到壳膜结构未来的发展问题主要是材料的发展问题，如果膜承载力足够，就可以增加壳的厚度，如果混凝土强度足够那么就可以适当降低壳的厚度。如果膜的抗拉承载力不够，那么就可以搭配钢筋使用，就是简单的例如在钢筋混凝土上喷膜。如果材料发展好了，我认为壳膜结构前景还是很不错的。其实我认为壳技术已经很成熟了，但是壳膜技术的发展空依旧不小，当然也是依赖于技术的发展。我个人认为壳膜结构前景还不错，所以我说那么多还是希望它能得到很好的发展。

当然膜壳结构说是约束混凝土又不完全是约束混凝土，当然如果膜材料很便宜的话也可以考虑多面喷膜和混凝土全方位喷膜，虽然说膜主要是承担拉力，但是在混凝土其余面施加约束也能增加结构的适用性，安全性和耐久性，也就是用膜将混凝土结构包起来，形成约束混凝土。也可以考虑给任何混凝土部件都尝试喷膜，都会产生不错的效果，但是如果膜太贵的话那样成本就太高了。似乎说了那么多都是材料的事，与结构没什么关系。但是也不完全是材料的关系，因为膜壳结构还没有相应的实验数据支持。也就是膜到底能承受多大的拉力，又能为混凝土提供多大的拉力，膜壳结构最适宜的壳厚是多少，承载力多少，徐变多少，能不能满足结构的要求,结构的整体性，抗震什么的等等一系列问题，这都有待于去考证。

鸡蛋的双层膜还有固定作用（当然这个不是本次论证的重点），鸡蛋的外膜与鸡蛋壳紧紧相连，而外膜与内膜相连，仅仅在鸡蛋大头分开而形成气囊，这就固定了鸡蛋在鸡蛋壳中的位置不变，也避免了细胞膜与鸡蛋壳的摩擦，从而起到固定作用。因为细胞膜有细胞膜的作用，而外膜就有外膜的作用，二者不可混淆。