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(jì)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(jī)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(fèi)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(fèi)總量已大大超越木塑復(fù)合材料傳統(tǒng)強(qiáng)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(shí)稱為室內(nèi)裝飾墻板，當(dāng)用于建筑室外墻面裝飾工程時(shí)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(gè)廠家的產(chǎn)品差異性非常很大，質(zhì)量也是參次不齊。各個(gè)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(huì)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(gè)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(duì)木塑裝飾墻板的安裝做了相關(guān)的規(guī)定。

對(duì)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(duì)于跨度大的，采用鋼龍骨；對(duì)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(shí)，保溫材料（A 級(jí)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(duì)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(dú)棟獨(dú)體建筑中。

2.1 設(shè)計(jì)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(jì)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(jì)；龍骨設(shè)置要求；室外裝飾墻板安裝設(shè)計(jì)；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(jì)；防水、防潮和防火等構(gòu)造設(shè)計(jì)。其中裝飾系統(tǒng)的性能設(shè)計(jì)包括防火設(shè)計(jì)、熱工設(shè)計(jì)、防雷設(shè)計(jì)、抗風(fēng)壓性能以及抗震性能設(shè)計(jì)。

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(duì)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(jí)的材料，但建筑高度不大于50m時(shí)，可采用B1級(jí)材料；對(duì)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(hù)層；②采用燃燒性能為B1級(jí)的保溫材料時(shí)，防護(hù)層的厚度不應(yīng)小于10mm；對(duì)夾心墻系統(tǒng)，內(nèi)部沒有空腔時(shí)，當(dāng)保溫材料的燃燒性能為B1、B2級(jí)時(shí)，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(duì)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(hù)層，防護(hù)層應(yīng)將保溫材料完全包覆。采用B1、B2級(jí)保溫材料時(shí)，防護(hù)層厚度首層不應(yīng)小于15mm，其他層不應(yīng)小于5mm?；鶎訅w與裝飾層之間有空腔時(shí)，（除設(shè)置人員密集場所的建筑外）建筑高度大于24m時(shí)，保溫材料的燃燒性能應(yīng)為A級(jí)；建筑高度不大于24m時(shí)，保溫材料的燃燒性能不應(yīng)低于B1級(jí)。對(duì)人員密集場所建筑，外墻保溫材料的燃燒性能應(yīng)為A 級(jí)；④建筑的內(nèi)、外保溫系統(tǒng)，宜采用燃燒性能為A 級(jí)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(jí)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(duì)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(hù)層。木塑板材的燃燒性能等級(jí)一般最多能夠達(dá)到B1級(jí)，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(huì)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(jí)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(shí)設(shè)計(jì)防火規(guī)范》GB50222-2017的要求，對(duì)室內(nèi)裝飾裝修材料的燃燒性能等級(jí)應(yīng)符合《建筑材料及制品燃燒性能分級(jí)》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(jí)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(jí)或B1級(jí)材料。按照規(guī)定，B2等級(jí)的材料是不能用于墻體內(nèi)裝修材料的。

對(duì)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(jí)的，也有部分廠家的產(chǎn)品的能夠達(dá)到B1，但并不多。達(dá)到B1級(jí)的產(chǎn)品基本上是加了較多的阻燃劑，相應(yīng)的產(chǎn)品價(jià)格會(huì)比B2級(jí)的價(jià)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(qiáng)烈火源中著火，也可以自熄。但PVC 高溫下會(huì)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(huì)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(huì)加入石粉（碳酸鈣、滑石粉）等無機(jī)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?cái)D出成型的板材。

這種墻板集圍護(hù)、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(dá)到B1級(jí)難燃性，耐火極限可以達(dá)到2h。

4.1 木塑復(fù)合墻板適用范圍

對(duì)住宅建筑，根據(jù)《建筑設(shè)計(jì)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(jí)為四級(jí)的住宅建筑非承重外墻和耐火等級(jí)為三級(jí)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(jí)耐火等級(jí)的住宅建筑最多允許建造層數(shù)為3層，三級(jí)耐火等級(jí)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(jí)為四級(jí)的住宅建筑外墻和疏散走道隔墻，以及耐火等級(jí)為3級(jí)及以下的住宅建筑內(nèi)隔墻。

對(duì)公共建筑，按照《建筑設(shè)計(jì)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(jí)為四級(jí)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(jí)四級(jí)的建筑層數(shù)不大于2 層?？梢娺@種墻板適用于2層及以下的耐火等級(jí)四級(jí)的公共建筑外墻及內(nèi)隔墻。

對(duì)工業(yè)建筑，根據(jù)《建筑設(shè)計(jì)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(jí)為三級(jí)、四級(jí)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(jì)和技術(shù)要求

國家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)自承重的建筑外圍護(hù)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(jì)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(shí)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(duì)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(jì)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(shí)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(jì)（包括防火設(shè)計(jì)、熱工設(shè)計(jì)、抗風(fēng)壓設(shè)計(jì)、抗震設(shè)計(jì)、防雷等）；龍骨設(shè)置要求；室外裝飾墻板安裝設(shè)計(jì)；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(jì)；防水、防潮及防火等構(gòu)造設(shè)計(jì)。

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(jì)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(hù)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(jì)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(jì)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(gè)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(jì)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(jì)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(duì)耐久性能指標(biāo)要求也不盡相同。對(duì)外墻耐久性能要求參照《外墻用非承重纖維增強(qiáng)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(jí)，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(gè)墻體的耐火極限及燃燒性能等級(jí)。