木塑復(fù)合材料在建筑中的應(yīng)用

周麗紅 （西安墻體材料研究設(shè)計院，陜西 西安 710061）

1 引言

木塑復(fù)合材料（WPC）是由聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）、聚氯乙烯類（PVC）熱塑性高分子聚合物與廢舊木材、竹材及農(nóng)作物秸稈等植物纖維、一定比例的無機填料以及助劑（潤滑劑、偶聯(lián)劑、抗氧化劑等）混合，經(jīng)擠壓、模壓或注塑加工工藝成型的一種復(fù)合材料。

木塑復(fù)合材料（WPC），從20世紀(jì)90年代中后期開始在我國發(fā)展，我國木塑復(fù)合材料產(chǎn)業(yè)化推廣比國外晚十多年。WPC 最初是作為出口商品包裝材料在國內(nèi)發(fā)展起來的，后來應(yīng)用于戶外公園、景區(qū)等，在建筑墻體中的應(yīng)用是近幾年才發(fā)展起來的。目前WPC廣泛應(yīng)用于戶外工程，如森林、濕地公園建設(shè)、墻體外裝飾材料、內(nèi)墻體裝飾、天花吊頂及廚衛(wèi)家具等。經(jīng)過二十多年的發(fā)展，我國木塑復(fù)合材料經(jīng)過飛速的發(fā)展，產(chǎn)量增長接近300倍，到2017 年我國木塑產(chǎn)品產(chǎn)量接近300 萬t，占世界總產(chǎn)量的三分之二，生產(chǎn)、銷售、消費以及出口均居于世界第一，木塑復(fù)合材料/制品年總產(chǎn)量和消費總量已大大超越木塑復(fù)合材料傳統(tǒng)強國美國、歐盟和日本。

木塑板材是以植物纖維、熱塑性塑料與其他助劑按一定比例混合后經(jīng)熱擠壓成型的板材。木塑裝飾墻板是安裝在墻面上的裝飾用的木塑復(fù)合板。當(dāng)用于民用建筑室內(nèi)墻面裝飾工程時稱為室內(nèi)裝飾墻板，當(dāng)用于建筑室外墻面裝飾工程時稱為室外裝飾墻板。木塑復(fù)合材料在裝配式建筑中的應(yīng)用目前主要有四種：一種是應(yīng)用于墻體的外裝飾材料，有外掛板，空心外墻裝飾板；二是應(yīng)用于墻體的內(nèi)裝飾材料，有輕質(zhì)發(fā)泡裝飾板；三是木塑復(fù)合墻板；四是作為輕鋼龍骨組合墻體材料層。

2 室外裝飾墻板

木塑墻板應(yīng)用于外墻體裝飾是近7、8 年在我國發(fā)展起來的，國外木塑外墻裝飾板的應(yīng)用也較少。而且裝飾墻板的產(chǎn)品質(zhì)量和使用年限各個廠家的產(chǎn)品差異性非常很大，質(zhì)量也是參次不齊。各個廠家的產(chǎn)品質(zhì)保年限30年、25年、15年、10年的都有，國內(nèi)一些大的品牌廠家的不同產(chǎn)品的質(zhì)保年限會比較長些。前幾年有很多廠家的木塑產(chǎn)品的質(zhì)量非常差，導(dǎo)致產(chǎn)品安裝上后應(yīng)用幾年就出現(xiàn)問題。

作為建筑墻體的外裝飾材料，首先應(yīng)該滿足建筑的安全性和功能性的要求。木塑室外裝飾墻板，適用于抗震設(shè)防烈度不大于8 度地區(qū)的低層或部分多層民用建筑室外墻面裝飾工程中。包括低層裝配式木屋、民宿、度假屋、房屋修繕等領(lǐng)域。

室外墻板的安裝方法，目前沒有標(biāo)準(zhǔn)的木塑外裝飾板的安裝技術(shù)要求，各個廠家的安裝方法也不盡相同。廣東省地方標(biāo)準(zhǔn)《木塑墻板安裝技術(shù)規(guī)范》DB44/T1289-2014，對木塑裝飾墻板的安裝做了相關(guān)的規(guī)定。

對于不同安裝高度、空心塊材基層墻體的安裝方法、墻體修繕改造工程等沒有具體的要求和規(guī)定。龍骨一般分木塑龍骨、木龍骨、鋼龍骨及鋁合金龍骨。對于跨度大的，采用鋼龍骨；對于跨度小的采用鋁合金龍骨。龍骨的高度一般在20mm～30mm之間。調(diào)查發(fā)現(xiàn)，外墻有保溫性能要求時，保溫材料（A 級玻璃棉板或氈）有安裝在龍骨的內(nèi)側(cè)，也有安裝在龍骨與龍骨中間的，但這樣保溫材料不連續(xù)性，對墻體的保溫性能有一定的影響。國內(nèi)目前木塑裝飾板基本上應(yīng)用于3層～4層及以下建筑及戶外的獨棟獨體建筑中。

2.1 設(shè)計要求

木塑裝飾板的密度約為1200kg/m3～1300kg/m3，木塑復(fù)合板通過龍骨與基層連接，預(yù)埋件的設(shè)置應(yīng)符合現(xiàn)行行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《人造板材幕墻工程技術(shù)規(guī)范》JGJ336 的規(guī)定。室外墻面裝飾工程設(shè)計應(yīng)包括：室外裝飾墻板選型；室外墻面裝飾系統(tǒng)性能設(shè)計；龍骨設(shè)置要求；室外裝飾墻板安裝設(shè)計；卡扣、緊固件及錨栓設(shè)置要求；懸掛物體的構(gòu)造措施；收邊、收口、陰角、陽角等特殊部位的構(gòu)造設(shè)計；防水、防潮和防火等構(gòu)造設(shè)計。其中裝飾系統(tǒng)的性能設(shè)計包括防火設(shè)計、熱工設(shè)計、防雷設(shè)計、抗風(fēng)壓性能以及抗震性能設(shè)計。

2.2 建筑防火性能要求

《建筑防火規(guī)范》GB50016-2014 及其他標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范對外墻保溫及裝飾材料的規(guī)定和要求主要有：①建筑外墻的裝飾層應(yīng)采用燃燒性能為A級的材料，但建筑高度不大于50m時，可采用B1級材料；對內(nèi)保溫外墻系統(tǒng)，保溫系統(tǒng)應(yīng)采用不燃材料做防護層；②采用燃燒性能為B1級的保溫材料時，防護層的厚度不應(yīng)小于10mm；對夾心墻系統(tǒng)，內(nèi)部沒有空腔時，當(dāng)保溫材料的燃燒性能為B1、B2級時，保溫材料兩側(cè)的墻體應(yīng)采用不燃材料且厚度均不應(yīng)小于50mm；③對外墻外保溫系統(tǒng)，建筑的外墻外保溫系統(tǒng)應(yīng)采用不燃材料在其表面設(shè)置防護層，防護層應(yīng)將保溫材料完全包覆。采用B1、B2級保溫材料時，防護層厚度首層不應(yīng)小于15mm，其他層不應(yīng)小于5mm。基層墻體與裝飾層之間有空腔時，（除設(shè)置人員密集場所的建筑外）建筑高度大于24m時，保溫材料的燃燒性能應(yīng)為A級；建筑高度不大于24m時，保溫材料的燃燒性能不應(yīng)低于B1級。對人員密集場所建筑，外墻保溫材料的燃燒性能應(yīng)為A 級；④建筑的內(nèi)、外保溫系統(tǒng)，宜采用燃燒性能為A 級的保溫材料；⑤一體化保溫裝飾板相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求裝飾面板應(yīng)采用A級不燃材料。《外墻外保溫工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》JGJ144-2019中規(guī)定的飾面層是可為涂料或飾面砂漿這種不燃材料。

按照上述規(guī)定，對于木塑外墻裝飾板的燃燒性能不應(yīng)低于B1，不應(yīng)用于人員密集的建筑外墻，且不能作為外墻外保溫材料的防護層。木塑板材的燃燒性能等級一般最多能夠達到B1級，按照木塑外墻裝飾板一般的安裝方式，在保溫材料或基層墻體與外裝飾材料之間會留有20mm～30mm的空腔。因此可見，木塑外墻裝飾板只可應(yīng)用于部分24m 以下的低層或多層建筑，且一般情況下，要求外保溫墻體應(yīng)采用A級不燃性能的保溫材料，如圖1所示。

圖1 木塑墻體外裝飾板

3 室內(nèi)裝飾墻板

按照《建筑內(nèi)部裝修時設(shè)計防火規(guī)范》GB50222-2017的要求，對室內(nèi)裝飾裝修材料的燃燒性能等級應(yīng)符合《建筑材料及制品燃燒性能分級》GB8624 的分類規(guī)定，并檢測確定。特別的場所墻面裝修材料一般都要求采用A 級不燃燒性能，民用建筑的墻面裝修材料應(yīng)根據(jù)應(yīng)用場所的不同要求采用A 級或B1級材料。按照規(guī)定，B2等級的材料是不能用于墻體內(nèi)裝修材料的。

對于木塑墻體內(nèi)裝飾板，目前大部分廠家生產(chǎn)的木塑裝飾板的燃燒性能都是B2等級的，也有部分廠家的產(chǎn)品的能夠達到B1，但并不多。達到B1級的產(chǎn)品基本上是加了較多的阻燃劑，相應(yīng)的產(chǎn)品價格會比B2級的價格高出很多。所以在應(yīng)用的過程中，應(yīng)根據(jù)不同的應(yīng)用場所要求選擇裝飾板材。

墻體內(nèi)裝飾板的安裝一遍采用龍骨卡件或龍骨螺釘固定。內(nèi)墻裝飾板有PVC發(fā)泡木塑板、PP發(fā)泡木塑板以及竹塑復(fù)合板（竹材含量＞50%）。目前市場上以竹塑板材和PVC發(fā)泡板材居多。聚氯乙烯分子鏈組成中，約含有57%質(zhì)量分?jǐn)?shù)的氯元素，賦予材料良好的阻燃性，有限氧指數(shù)約為47，在強烈火源中著火，也可以自熄。但PVC 高溫下會釋放有害物質(zhì)，不適合作為環(huán)保型木塑復(fù)合材料基體；而PP（聚丙烯）燃燒一般不會產(chǎn)生有毒氣體。PP比PVC 更容易燃燒，加入阻燃劑的PP的性能較好，更適合作為環(huán)保型木塑復(fù)合材料基體，如圖2所示。

圖2 木塑墻體內(nèi)裝飾板

4 木塑復(fù)合墻板

木塑復(fù)合墻板是在擠出的木塑型材內(nèi)部填充保溫材料，這種墻板會加入石粉（碳酸鈣、滑石粉）等無機原料，與PVC 樹脂（或其他樹脂）為原料，加入適量的助劑，經(jīng)混合、高溫擠出成型的板材。

這種墻板集圍護、保溫裝飾于一體。墻板厚度基本上在100mm～150mm 之間，長度可以根據(jù)需要定制。據(jù)有關(guān)數(shù)據(jù)檢測，這種木塑墻體構(gòu)件的燃燒性能達到B1級難燃性，耐火極限可以達到2h。

4.1 木塑復(fù)合墻板適用范圍

對住宅建筑，根據(jù)《建筑設(shè)計防火規(guī)范》GB50016 中第5.1.2條和《住宅建筑規(guī)范》GB50368 中第9.2.1 條規(guī)定，難燃性墻體構(gòu)件只能用于耐火等級為四級的住宅建筑非承重外墻和耐火等級為三級的住宅建筑的內(nèi)隔墻。《住宅建筑規(guī)范》GB50368 第9.2.2條規(guī)定，四級耐火等級的住宅建筑最多允許建造層數(shù)為3層，三級耐火等級的住宅建筑最多允許建造層數(shù)為9層。可見這種墻板適用于3 層及以下，耐火等級為四級的住宅建筑外墻和疏散走道隔墻，以及耐火等級為3級及以下的住宅建筑內(nèi)隔墻。

對公共建筑，按照《建筑設(shè)計防火規(guī)范》GB50016 的5.1.2 條規(guī)定：難燃性的墻體構(gòu)件只能應(yīng)用于耐火等級為四級的民用建筑的非承重外墻和電梯墻、單元墻和分戶墻，以及所有的內(nèi)隔墻。根據(jù)5.3.1 條規(guī)定，耐火等級四級的建筑層數(shù)不大于2 層。可見這種墻板適用于2層及以下的耐火等級四級的公共建筑外墻及內(nèi)隔墻。

對工業(yè)建筑，根據(jù)《建筑設(shè)計防火規(guī)范》GB50016 第3.2.1 條規(guī)定，難燃燒性能的墻體構(gòu)件只能應(yīng)用于耐火等級為三級、四級的廠房和倉庫的非承重外墻以及內(nèi)隔墻。

木塑復(fù)合墻板還可以作為保溫裝飾一體化板材，與主體結(jié)構(gòu)通過可靠的連接，與基層墻體一起形成具有保溫裝飾的墻體體系，可以應(yīng)用于裝配式建筑。具體應(yīng)用范圍應(yīng)根據(jù)防火規(guī)范及相關(guān)建筑結(jié)構(gòu)要求確定，如圖3所示。

圖3 木塑復(fù)合墻板型材（內(nèi)部可填充保溫材料）

4.2 木塑復(fù)合墻板及體系設(shè)計和技術(shù)要求

國家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)對自承重的建筑外圍護墻板沒有統(tǒng)一的性能指標(biāo)要求。根據(jù)建筑《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》GB50009、《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》GB50011、《建筑用木塑復(fù)合板應(yīng)用技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》JGJ/T478-2019、《建筑用木塑復(fù)合板應(yīng)用技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》JGJT478-2019等標(biāo)準(zhǔn)的要求，以及《建筑工業(yè)化系列標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用實施指南》裝配式建筑指南（鋼結(jié)構(gòu)建筑）2016SSZN-GJG相關(guān)規(guī)定，對應(yīng)用于裝配式建筑的木塑復(fù)合墻板體系的技術(shù)要求歸納如下：

木塑復(fù)合板工程應(yīng)滿足設(shè)計使用年限內(nèi)的安全性、功能性、耐久性、裝飾性的要求，木塑復(fù)合板及配件的使用壽命應(yīng)匹配。室外墻面裝飾工程實際應(yīng)包括：室外裝飾墻板選型；室外墻面裝飾系統(tǒng)性能設(shè)計（包括防火設(shè)計、熱工設(shè)計、抗風(fēng)壓設(shè)計、抗震設(shè)計、防雷等）；龍骨設(shè)置要求；室外裝飾墻板安裝設(shè)計；卡扣緊固件及錨栓設(shè)置要求；懸掛物體的構(gòu)造措施；收邊、收口、陰角陽角、門窗洞口等特殊部位的構(gòu)造設(shè)計；防水、防潮及防火等構(gòu)造設(shè)計。

4.2.1 安全性能要求

安全性能要求包括抗風(fēng)性能要求、抗震性能要求、耐撞擊性能要求和防火性能要求。外墻系統(tǒng)抗風(fēng)設(shè)計主要應(yīng)遵循《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》GB50009 中第8.1.1 條有關(guān)圍護結(jié)構(gòu)風(fēng)荷載的規(guī)定；抗震性能應(yīng)滿足《非結(jié)構(gòu)構(gòu)件抗震設(shè)計規(guī)范》JGJ339第3.2條規(guī)定；耐撞擊性能要求應(yīng)符合《建筑幕墻》GB/T21086 第5.1.7 條規(guī)定；外墻系統(tǒng)防火構(gòu)造應(yīng)符合《建筑設(shè)計防火規(guī)范》GB50016中第6.7條規(guī)定。

4.2.2 功能性要求

功能性要求包括水密性要求，氣密性要求，隔聲性能要求和熱工性能四個方面。外墻的水密性能要求參考《建筑幕墻》GB/T21086 相關(guān)規(guī)定；氣密性要求參考《建筑幕墻》GB/T21086 相關(guān)規(guī)定；隔聲性能要求應(yīng)符合《民用建筑隔聲設(shè)計規(guī)范》GB50118的相關(guān)規(guī)定；熱工性能要求應(yīng)符合《民用建筑熱工設(shè)計規(guī)范》GB50176 及JGJ132JGJ26JGJ134JGJ75 等相關(guān)建筑節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)的要求。

4.2.3 耐久性能要求

不同材料，對耐久性能指標(biāo)要求也不盡相同。對外墻耐久性能要求參照《外墻用非承重纖維增強水泥板》JC/T396 附錄C規(guī)定。

5 木塑-組合墻體材料層

木塑板材由于燃燒性能最高為B1級，不管作為墻體外裝飾材料，還是直接作為復(fù)合墻體，其應(yīng)用受限較大。因此，也有廠家將木塑板材產(chǎn)品應(yīng)用于輕鋼龍骨組合墻體中，作為組合墻體的一部分與不燃性能的材料配合使用，組合墻體的保溫材料一般選用不燃燒的玻璃棉或巖棉類產(chǎn)品。這樣可以提高整個墻體的耐火極限及燃燒性能等級。