玄武巖纖維增強復合路面鋪裝板在景觀工程中的應用問題研究與探討

基于工程應用實踐，從生產(chǎn)、施工、使用多個角度調(diào)研分析目前玄武巖纖維增強復合路面鋪裝板在建筑景觀工程中應用存在的問題；針對目前存在的問題，從產(chǎn)品設計、生產(chǎn)、施工、維護多角度探討了下一步改進方案和研究方向。

玄武巖纖維增強復合路面鋪裝板； 景觀工程； 拉擠成型； 生產(chǎn)工藝； 施工問題； 褪色

TU318A

市政工程市政工程

［定稿日期］2024-06-04

［基金項目］四川省建筑設計研究院有限公司科技項目（項目編號：KYYN202316）

［作者簡介］任霞（1986—），女，本科，工程師，主要從事項目管理、裝配式建筑及新材料新產(chǎn)品研發(fā)工作。

［通信作者］李莉（1987—），女，本科，高級工程師，主要從事研發(fā)項目管理、裝配式建筑及新材料新產(chǎn)品研發(fā)工作。

0" 引言

在大力發(fā)展旅游產(chǎn)業(yè)、加強生態(tài)宜居城市建設的行業(yè)背景下，景觀棧道、觀景臺、景觀廊橋等景觀工程被大規(guī)模建設，木質(zhì)、竹質(zhì)板材產(chǎn)品也被大規(guī)模用作景觀工程的路面鋪裝板。但是，大量工程調(diào)研發(fā)現(xiàn)，目前使用的木板、竹板多為防腐木、木塑板等產(chǎn)品，存在易腐爛、易變形、易發(fā)霉、防滑性能差等缺點，導致一般3～5年均需對板材系統(tǒng)進行更新維護，造成了大量的資源浪費，也給人民生活帶來諸多不便。為解決傳統(tǒng)景觀工程中木質(zhì)、竹質(zhì)路面鋪裝板易腐爛、易變形、易發(fā)霉、防滑性能差等缺點，綜合性能優(yōu)異的玄武巖纖維增強復合路面鋪裝板被研發(fā)應用景觀工程。

基于玄武巖纖維增強復合路面鋪裝板的工程應用實踐，在調(diào)研分析和技術交流的基礎上，對目前玄武巖纖維增強復合路面鋪裝板在工程應用中存在的問題調(diào)研和多角度分析研究，并提出下一步改進方案和研究方向，促進玄武巖纖維增強復合路面鋪裝板改進升級，助力于科技成果轉(zhuǎn)化和大規(guī)模推廣應用，共推建筑業(yè)和旅游業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。

1" 玄武巖纖維增強復合路面鋪裝板

玄武巖纖維增強復合路面鋪裝板是以連續(xù)玄武巖纖維或纖維織物為增強相，聚合物樹脂為基體相，兩種材料通過拉擠等復合工藝制成的具有恒定截面的路面鋪裝板［1］，如圖1所示。具有傳統(tǒng)木材、竹材無法比擬的優(yōu)異性能［2］，且能通過附加表面材料等方式制作成具有仿木材、竹材一樣的紋理質(zhì)感。

（1）輕質(zhì)高強：重量不到鋼材的1/3，強度是鋼材的1～3倍。

（2）性能穩(wěn)定：不開裂、不變形、不翹曲。

（3）耐久性好，可適用于惡劣環(huán)境：卓越的耐水、耐堿、耐紫外線、耐凍融，適用于嚴寒地區(qū)、高原地帶、沿海地區(qū)、高寒濕熱地區(qū)。

（4）綠色環(huán)保：原材料玄武巖纖維是天然玄武巖石料高溫熔融后、經(jīng)高速拉制的而成的一種新型無機綠色高性能纖維材料，被稱為21世紀無污染的“綠色工業(yè)原材料”；制成的路面鋪裝板也無放射性元素，無有毒材料，零醛、無氣味。

（5）顏色紋理可定制，長度可定制，最長可達6 m。

2" 生產(chǎn)問題

目前，玄武巖纖維增強復合路面鋪裝板多采用拉擠工藝進行生產(chǎn)，如圖2所示，該工藝將連續(xù)玄武巖纖維、仿木材或竹材紋理質(zhì)感的表面材料通過牽引裝置牽引，依次通過混合了固化劑和樹脂的樹脂膠槽、預成型裝置、加熱固化成型裝置，使樹脂固化并使板材定型；最后，根據(jù)所需產(chǎn)品的長度進行切割，得到玄武巖纖維增強復合路面鋪裝板。

生產(chǎn)調(diào)研發(fā)現(xiàn)，玄武巖纖維在牽引裝置中的定位是通過設置有多道連續(xù)孔洞的裝置進行定位（圖3），每道定位孔洞密集、截面小、數(shù)量多，目前僅靠人工進行一一穿纖入洞定位（圖4），其存在每個孔洞的纖維數(shù)量控制不準、人工穿纖難度大、穿纖時間長、生產(chǎn)效率低等問題。

此外，生產(chǎn)出來的玄武巖纖維增強復合路面鋪裝板存在表面不光滑、有折痕、局部泛白、色澤不均勻、表面毛刺、反光度高、表面材料局部覆蓋不均等問題，如圖5所示。

（1）原材料質(zhì)量不佳、材料混合不均勻：如果使用的玄武巖纖維原料質(zhì)量不穩(wěn)定或存在雜質(zhì)，可能會導致生產(chǎn)出的產(chǎn)品表面不光滑，出現(xiàn)毛刺等問題；如果生產(chǎn)過程中材料混合不均勻，也可能會導致產(chǎn)品色澤不均勻。

（2）模具問題和切割工藝不當：例如模具磨損或不干凈，會導致產(chǎn)品表面出現(xiàn)毛刺或色澤不均勻；如果切割工藝不當，也可使產(chǎn)品邊緣產(chǎn)生毛刺。

（3）生產(chǎn)工藝控制不當：在加熱固化成型過程中，如果溫度和時間控制不當，可能會導致產(chǎn)品表面出現(xiàn)缺陷，如色澤不均勻、表面不平整等；壓板時間過長或溫度過高使產(chǎn)品受到過長時間的高溫作用時，表面會變白；表面附加材料牽引覆蓋不到位，就會出現(xiàn)產(chǎn)品表面材料局部覆蓋不均、表面折痕等問題。

（4）由于產(chǎn)品的主要成分之一是聚合物樹脂，其固化成型后會具有較高的反光度。因此，當路面鋪裝板設計的顏色較淺時，最后產(chǎn)品的反光度就會較高。

3" 施工問題

現(xiàn)場施工調(diào)研發(fā)現(xiàn)，玄武巖纖維增強復合路面鋪裝板施工過程中存在幾點問題：

（1）材料在長期堆放及運輸過程中出現(xiàn)變形或損壞。

（2）表面不平整，如圖6所示，主要原因包括基礎不平整、龍骨安裝不平整。

市政工程任霞，李莉， 王學翔： 玄武巖纖維增強復合路面鋪裝板在景觀工程中的應用問題研究與探討

（3）龍骨未按設計布置，間距過大，導致板材因跨度過大（懸挑長度過長），正常使用時，板材撓度大甚至下陷，影響行走舒適感，特別是角部位置，如圖7所示。

（4）板縫大小不一致，端部不平整，板材上方任意增加螺釘?shù)裙潭绊懨烙^，如圖8、圖9所示。

4" 正常使用問題

根據(jù)目前已建成的工程調(diào)研發(fā)現(xiàn)，玄武巖纖維增強復合路面鋪裝板正常使用1年以后存在褪色的現(xiàn)象，如圖10所示。分析原因為：

（1）陽光和氣候條件影響：戶外環(huán)境往往面臨著強烈的陽光照射，長期暴露在強烈陽光下的玄武巖纖維增強復合路面鋪裝板容易受到紫外線的影響，導致表面顏色褪色；另外，戶外環(huán)境還伴隨著各種氣候條件，如高溫、多雨、寒冷等，這些氣候條件也可能加速板材表面顏色的退化。

（2）污染物影響：大氣中的污染物眾多，各類污染物、塵土、樹葉等會附著在玄武巖纖維增強復合路面鋪裝板表面，在板材表面形成污垢層，污垢長期附著，會致使板材顏色變暗或發(fā)黃。

（3）化學反應：玄武巖纖維增強復合路面鋪裝板會遇到周圍環(huán)境中的化學物質(zhì)，與這些化學物質(zhì)發(fā)生反應，例如酸雨、化學溶液等，這些化學反應都可能引起棧道板表面顏色的變化。

5" 下一步改進方案與路徑

基于玄武巖纖維增強復合路面鋪裝板在景觀工程中應用存在上述問題，建議從幾個方面進行改進：

（1）改進生產(chǎn)設備及生產(chǎn)工藝。可研發(fā)一種自動定位、穿纖的智能裝備，實現(xiàn)牽引裝置中纖維自動穿孔引線，提高生產(chǎn)效率的同時，也提高生產(chǎn)質(zhì)量、降低生產(chǎn)成本；并嚴格檢查生產(chǎn)設備質(zhì)量，防止模具松動、磨損、不干凈等情況發(fā)生。

（2）注重生產(chǎn)質(zhì)量把控。生產(chǎn)過程中嚴格控制玄武巖纖維、樹脂、表面附加材料的質(zhì)量，并確保原材料中不含雜質(zhì)，規(guī)避產(chǎn)品表面不光滑；對生產(chǎn)過程中的各個環(huán)節(jié)進行嚴格控制，確保混合、攪拌、成型等環(huán)節(jié)的操作正確無誤，對熱處理工藝進行優(yōu)化，確保熱處理過程中產(chǎn)品表面不被氧化，規(guī)避產(chǎn)品色澤不均；采用先進的切割技術，如激光切割等，減少產(chǎn)品邊緣毛刺；嚴格控制成型溫度和時間，規(guī)避產(chǎn)品局部泛白、色澤不均等問題。同時研究也發(fā)現(xiàn)，選用深色帶木紋的表面材料或者色漿，能形成更為自然的仿木材、竹材的紋理的質(zhì)感，有效降低由于樹脂原材料導致的產(chǎn)品表面反光現(xiàn)象。

（3）注重施工質(zhì)量把控。安裝前，注重產(chǎn)品質(zhì)量檢查，若有質(zhì)量問題應及時進行更換。路面鋪裝板安裝時，應按設計和標準要求，保證路基穩(wěn)定、均質(zhì)、平整；保證龍骨的安裝間距和平整度，嚴格控制安裝誤差；保證板材的安裝穩(wěn)定牢固，安裝過程中可采用統(tǒng)一的拼縫定位器進行拼縫定位，保證拼縫大小一致，美觀；嚴格把控現(xiàn)場切割質(zhì)量，保證板材斷面切割平整。

（4）采取有效措施，防止產(chǎn)品褪色。可通過提高產(chǎn)品的耐色牢度指標來提高產(chǎn)品在光照條件的顏色穩(wěn)定性，加強產(chǎn)品質(zhì)量控制；同時可選擇具有良好耐候性、抗紫外線性能的材料作為表面材料；也可在生產(chǎn)工藝中，采用先進的涂覆工藝，采用耐候性和防紫外線的涂覆材料，如納米材料涂層，以增強棧道板表面的抗污染和抗化學反應能力，保護材料不受紫外線照射和氣候條件的侵蝕，防止污染物和化學物質(zhì)滲透到棧道板內(nèi)部，從而減緩顏色退化的速度；此外，還應建立定期清潔和維護程序，使用專用的清潔劑或清潔工藝，以確保棧道板表面的污染物和污垢得到及時清除，同時保護板材表面的涂層和耐候性。

參考文獻

［1］" 四川省景觀路面纖維增強復合材料板應用技術標準： DBJ51/T024-2017［S］.成都：西南交通大學出版社，2023.

［2］" 陳軻，薛平，孫華，等.樹脂基復合材料拉擠成型研究進展［J］.中國塑料，2019，1（33）：116-123.