木塑复合材料在建筑中的应用

2021-03-08周丽红西安墙体材料研究设计院陕西西安710061

砖瓦 2021年1期

周丽红（西安墙体材料研究设计院，陕西西安 710061）

1 引言

木塑复合材料（WPC）是由聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）、聚氯乙烯类（PVC）热塑性高分子聚合物与废旧木材、竹材及农作物秸秆等植物纤维、一定比例的无机填料以及助剂（润滑剂、偶联剂、抗氧化剂等）混合，经挤压、模压或注塑加工工艺成型的一种复合材料。

木塑复合材料（WPC），从20世纪90年代中后期开始在我国发展，我国木塑复合材料产业化推广比国外晚十多年。WPC 最初是作为出口商品包装材料在国内发展起来的，后来应用于户外公园、景区等，在建筑墙体中的应用是近几年才发展起来的。目前WPC广泛应用于户外工程，如森林、湿地公园建设、墙体外装饰材料、内墙体装饰、天花吊顶及厨卫家具等。经过二十多年的发展，我国木塑复合材料经过飞速的发展，产量增长接近300倍，到2017 年我国木塑产品产量接近300 万t，占世界总产量的三分之二，生产、销售、消费以及出口均居于世界第一，木塑复合材料/制品年总产量和消费总量已大大超越木塑复合材料传统强国美国、欧盟和日本。

木塑板材是以植物纤维、热塑性塑料与其他助剂按一定比例混合后经热挤压成型的板材。木塑装饰墙板是安装在墙面上的装饰用的木塑复合板。当用于民用建筑室内墙面装饰工程时称为室内装饰墙板，当用于建筑室外墙面装饰工程时称为室外装饰墙板。木塑复合材料在装配式建筑中的应用目前主要有四种：一种是应用于墙体的外装饰材料，有外挂板，空心外墙装饰板；二是应用于墙体的内装饰材料，有轻质发泡装饰板；三是木塑复合墙板；四是作为轻钢龙骨组合墙体材料层。

2 室外装饰墙板

木塑墙板应用于外墙体装饰是近7、8 年在我国发展起来的，国外木塑外墙装饰板的应用也较少。而且装饰墙板的产品质量和使用年限各个厂家的产品差异性非常很大，质量也是参次不齐。各个厂家的产品质保年限30年、25年、15年、10年的都有，国内一些大的品牌厂家的不同产品的质保年限会比较长些。前几年有很多厂家的木塑产品的质量非常差，导致产品安装上后应用几年就出现问题。

作为建筑墙体的外装饰材料，首先应该满足建筑的安全性和功能性的要求。木塑室外装饰墙板，适用于抗震设防烈度不大于8 度地区的低层或部分多层民用建筑室外墙面装饰工程中。包括低层装配式木屋、民宿、度假屋、房屋修缮等领域。

室外墙板的安装方法，目前没有标准的木塑外装饰板的安装技术要求，各个厂家的安装方法也不尽相同。广东省地方标准《木塑墙板安装技术规范》DB44/T1289-2014，对木塑装饰墙板的安装做了相关的规定。

对于不同安装高度、空心块材基层墙体的安装方法、墙体修缮改造工程等没有具体的要求和规定。龙骨一般分木塑龙骨、木龙骨、钢龙骨及铝合金龙骨。对于跨度大的，采用钢龙骨；对于跨度小的采用铝合金龙骨。龙骨的高度一般在20mm～30mm之间。调查发现，外墙有保温性能要求时，保温材料（A 级玻璃棉板或毡）有安装在龙骨的内侧，也有安装在龙骨与龙骨中间的，但这样保温材料不连续性，对墙体的保温性能有一定的影响。国内目前木塑装饰板基本上应用于3层～4层及以下建筑及户外的独栋独体建筑中。

2.1 设计要求

木塑装饰板的密度约为1200kg/m3～1300kg/m3，木塑复合板通过龙骨与基层连接，预埋件的设置应符合现行行业标准《人造板材幕墙工程技术规范》JGJ336 的规定。室外墙面装饰工程设计应包括：室外装饰墙板选型；室外墙面装饰系统性能设计；龙骨设置要求；室外装饰墙板安装设计；卡扣、紧固件及锚栓设置要求；悬挂物体的构造措施；收边、收口、阴角、阳角等特殊部位的构造设计；防水、防潮和防火等构造设计。其中装饰系统的性能设计包括防火设计、热工设计、防雷设计、抗风压性能以及抗震性能设计。

2.2 建筑防火性能要求

《建筑防火规范》GB50016-2014 及其他标准规范对外墙保温及装饰材料的规定和要求主要有：①建筑外墙的装饰层应采用燃烧性能为A级的材料，但建筑高度不大于50m时，可采用B1级材料；对内保温外墙系统，保温系统应采用不燃材料做防护层；②采用燃烧性能为B1级的保温材料时，防护层的厚度不应小于10mm；对夹心墙系统，内部没有空腔时，当保温材料的燃烧性能为B1、B2级时，保温材料两侧的墙体应采用不燃材料且厚度均不应小于50mm；③对外墙外保温系统，建筑的外墙外保温系统应采用不燃材料在其表面设置防护层，防护层应将保温材料完全包覆。采用B1、B2级保温材料时，防护层厚度首层不应小于15mm，其他层不应小于5mm。基层墙体与装饰层之间有空腔时，（除设置人员密集场所的建筑外）建筑高度大于24m时，保温材料的燃烧性能应为A级；建筑高度不大于24m时，保温材料的燃烧性能不应低于B1级。对人员密集场所建筑，外墙保温材料的燃烧性能应为A 级；④建筑的内、外保温系统，宜采用燃烧性能为A 级的保温材料；⑤一体化保温装饰板相关标准要求装饰面板应采用A级不燃材料。《外墙外保温工程技术标准》JGJ144-2019中规定的饰面层是可为涂料或饰面砂浆这种不燃材料。

按照上述规定，对于木塑外墙装饰板的燃烧性能不应低于B1，不应用于人员密集的建筑外墙，且不能作为外墙外保温材料的防护层。木塑板材的燃烧性能等级一般最多能够达到B1级，按照木塑外墙装饰板一般的安装方式，在保温材料或基层墙体与外装饰材料之间会留有20mm～30mm的空腔。因此可见，木塑外墙装饰板只可应用于部分24m 以下的低层或多层建筑，且一般情况下，要求外保温墙体应采用A级不燃性能的保温材料，如图1所示。

图1 木塑墙体外装饰板

3 室内装饰墙板

按照《建筑内部装修时设计防火规范》GB50222-2017的要求，对室内装饰装修材料的燃烧性能等级应符合《建筑材料及制品燃烧性能分级》GB8624 的分类规定，并检测确定。特别的场所墙面装修材料一般都要求采用A 级不燃烧性能，民用建筑的墙面装修材料应根据应用场所的不同要求采用A 级或B1级材料。按照规定，B2等级的材料是不能用于墙体内装修材料的。

对于木塑墙体内装饰板，目前大部分厂家生产的木塑装饰板的燃烧性能都是B2等级的，也有部分厂家的产品的能够达到B1，但并不多。达到B1级的产品基本上是加了较多的阻燃剂，相应的产品价格会比B2级的价格高出很多。所以在应用的过程中，应根据不同的应用场所要求选择装饰板材。

墙体内装饰板的安装一遍采用龙骨卡件或龙骨螺钉固定。内墙装饰板有PVC发泡木塑板、PP发泡木塑板以及竹塑复合板（竹材含量＞50%）。目前市场上以竹塑板材和PVC发泡板材居多。聚氯乙烯分子链组成中，约含有57%质量分数的氯元素，赋予材料良好的阻燃性，有限氧指数约为47，在强烈火源中着火，也可以自熄。但PVC 高温下会释放有害物质，不适合作为环保型木塑复合材料基体；而PP（聚丙烯）燃烧一般不会产生有毒气体。PP比PVC 更容易燃烧，加入阻燃剂的PP的性能较好，更适合作为环保型木塑复合材料基体，如图2所示。

图2 木塑墙体内装饰板

4 木塑复合墙板

木塑复合墙板是在挤出的木塑型材内部填充保温材料，这种墙板会加入石粉（碳酸钙、滑石粉）等无机原料，与PVC 树脂（或其他树脂）为原料，加入适量的助剂，经混合、高温挤出成型的板材。

这种墙板集围护、保温装饰于一体。墙板厚度基本上在100mm～150mm 之间，长度可以根据需要定制。据有关数据检测，这种木塑墙体构件的燃烧性能达到B1级难燃性，耐火极限可以达到2h。

4.1 木塑复合墙板适用范围

对住宅建筑，根据《建筑设计防火规范》GB50016 中第5.1.2条和《住宅建筑规范》GB50368 中第9.2.1 条规定，难燃性墙体构件只能用于耐火等级为四级的住宅建筑非承重外墙和耐火等级为三级的住宅建筑的内隔墙。《住宅建筑规范》GB50368 第9.2.2条规定，四级耐火等级的住宅建筑最多允许建造层数为3层，三级耐火等级的住宅建筑最多允许建造层数为9层。可见这种墙板适用于3 层及以下，耐火等级为四级的住宅建筑外墙和疏散走道隔墙，以及耐火等级为3级及以下的住宅建筑内隔墙。

对公共建筑，按照《建筑设计防火规范》GB50016 的5.1.2 条规定：难燃性的墙体构件只能应用于耐火等级为四级的民用建筑的非承重外墙和电梯墙、单元墙和分户墙，以及所有的内隔墙。根据5.3.1 条规定，耐火等级四级的建筑层数不大于2 层。可见这种墙板适用于2层及以下的耐火等级四级的公共建筑外墙及内隔墙。

对工业建筑，根据《建筑设计防火规范》GB50016 第3.2.1 条规定，难燃烧性能的墙体构件只能应用于耐火等级为三级、四级的厂房和仓库的非承重外墙以及内隔墙。

木塑复合墙板还可以作为保温装饰一体化板材，与主体结构通过可靠的连接，与基层墙体一起形成具有保温装饰的墙体体系，可以应用于装配式建筑。具体应用范围应根据防火规范及相关建筑结构要求确定，如图3所示。

图3 木塑复合墙板型材（内部可填充保温材料）

4.2 木塑复合墙板及体系设计和技术要求

国家标准、行业标准对自承重的建筑外围护墙板没有统一的性能指标要求。根据建筑《建筑结构荷载规范》GB50009、《建筑抗震设计规范》GB50011、《建筑用木塑复合板应用技术标准》JGJ/T478-2019、《建筑用木塑复合板应用技术标准》JGJT478-2019等标准的要求，以及《建筑工业化系列标准应用实施指南》装配式建筑指南（钢结构建筑）2016SSZN-GJG相关规定，对应用于装配式建筑的木塑复合墙板体系的技术要求归纳如下：

木塑复合板工程应满足设计使用年限内的安全性、功能性、耐久性、装饰性的要求，木塑复合板及配件的使用寿命应匹配。室外墙面装饰工程实际应包括：室外装饰墙板选型；室外墙面装饰系统性能设计（包括防火设计、热工设计、抗风压设计、抗震设计、防雷等）；龙骨设置要求；室外装饰墙板安装设计；卡扣紧固件及锚栓设置要求；悬挂物体的构造措施；收边、收口、阴角阳角、门窗洞口等特殊部位的构造设计；防水、防潮及防火等构造设计。

4.2.1 安全性能要求

安全性能要求包括抗风性能要求、抗震性能要求、耐撞击性能要求和防火性能要求。外墙系统抗风设计主要应遵循《建筑结构荷载规范》GB50009 中第8.1.1 条有关围护结构风荷载的规定；抗震性能应满足《非结构构件抗震设计规范》JGJ339第3.2条规定；耐撞击性能要求应符合《建筑幕墙》GB/T21086 第5.1.7 条规定；外墙系统防火构造应符合《建筑设计防火规范》GB50016中第6.7条规定。

4.2.2 功能性要求

功能性要求包括水密性要求，气密性要求，隔声性能要求和热工性能四个方面。外墙的水密性能要求参考《建筑幕墙》GB/T21086 相关规定；气密性要求参考《建筑幕墙》GB/T21086 相关规定；隔声性能要求应符合《民用建筑隔声设计规范》GB50118的相关规定；热工性能要求应符合《民用建筑热工设计规范》GB50176 及JGJ132JGJ26JGJ134JGJ75 等相关建筑节能标准的要求。

4.2.3 耐久性能要求

不同材料，对耐久性能指标要求也不尽相同。对外墙耐久性能要求参照《外墙用非承重纤维增强水泥板》JC/T396 附录C规定。