玄武巖纖維增強(qiáng)復(fù)合路面鋪裝板在景觀工程中的應(yīng)用問題研究與探討

基于工程應(yīng)用實(shí)踐，從生產(chǎn)、施工、使用多個(gè)角度調(diào)研分析目前玄武巖纖維增強(qiáng)復(fù)合路面鋪裝板在建筑景觀工程中應(yīng)用存在的問題；針對(duì)目前存在的問題，從產(chǎn)品設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、施工、維護(hù)多角度探討了下一步改進(jìn)方案和研究方向。

玄武巖纖維增強(qiáng)復(fù)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(xiàng)目］四川省建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司科技項(xiàng)目（項(xiàng)目編號(hào)：KYYN202316）

［作者簡(jiǎn)介］任霞（1986—），女，本科，工程師，主要從事項(xiàng)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(jí)工程師，主要從事研發(fā)項(xiàng)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(qiáng)生態(tài)宜居城市建設(shè)的行業(yè)背景下，景觀棧道、觀景臺(tái)、景觀廊橋等景觀工程被大規(guī)模建設(shè)，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(diǎn)，導(dǎo)致一般3～5年均需對(duì)板材系統(tǒng)進(jìn)行更新維護(hù)，造成了大量的資源浪費(fèi)，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(diǎn)，綜合性能優(yōu)異的玄武巖纖維增強(qiáng)復(fù)合路面鋪裝板被研發(fā)應(yīng)用景觀工程。

基于玄武巖纖維增強(qiáng)復(fù)合路面鋪裝板的工程應(yīng)用實(shí)踐，在調(diào)研分析和技術(shù)交流的基礎(chǔ)上，對(duì)目前玄武巖纖維增強(qiáng)復(fù)合路面鋪裝板在工程應(yīng)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(jìn)方案和研究方向，促進(jìn)玄武巖纖維增強(qiáng)復(fù)合路面鋪裝板改進(jìn)升級(jí)，助力于科技成果轉(zhuǎn)化和大規(guī)模推廣應(yīng)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(qiáng)復(fù)合路面鋪裝板

玄武巖纖維增強(qiáng)復(fù)合路面鋪裝板是以連續(xù)玄武巖纖維或纖維織物為增強(qiáng)相，聚合物樹脂為基體相，兩種材料通過拉擠等復(fù)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(qiáng)：重量不到鋼材的1/3，強(qiáng)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(yán)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(jī)綠色高性能纖維材料，被稱為21世紀(jì)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(dá)6 m。

2" 生產(chǎn)問題

目前，玄武巖纖維增強(qiáng)復(fù)合路面鋪裝板多采用拉擠工藝進(jìn)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(yù)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(jìn)行切割，得到玄武巖纖維增強(qiáng)復(fù)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(shè)置有多道連續(xù)孔洞的裝置進(jìn)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(jìn)行一一穿纖入洞定位（圖4），其存在每個(gè)孔洞的纖維數(shù)量控制不準(zhǔn)、人工穿纖難度大、穿纖時(shí)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(qiáng)復(fù)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(huì)導(dǎo)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(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品色澤不均勻。

（2）模具問題和切割工藝不當(dāng)：例如模具磨損或不干凈，會(huì)導(dǎo)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(dāng)，也可使產(chǎn)品邊緣產(chǎn)生毛刺。

（3）生產(chǎn)工藝控制不當(dāng)：在加熱固化成型過程中，如果溫度和時(shí)間控制不當(dāng)，可能會(huì)導(dǎo)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(shí)間過長或溫度過高使產(chǎn)品受到過長時(shí)間的高溫作用時(shí)，表面會(huì)變白；表面附加材料牽引覆蓋不到位，就會(huì)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(huì)具有較高的反光度。因此，當(dāng)路面鋪裝板設(shè)計(jì)的顏色較淺時(shí)，最后產(chǎn)品的反光度就會(huì)較高。

3" 施工問題

現(xiàn)場(chǎng)施工調(diào)研發(fā)現(xiàn)，玄武巖纖維增強(qiáng)復(fù)合路面鋪裝板施工過程中存在幾點(diǎn)問題：

（1）材料在長期堆放及運(yùn)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(chǔ)不平整、龍骨安裝不平整。

市政工程任霞，李莉， 王學(xué)翔： 玄武巖纖維增強(qiáng)復(fù)合路面鋪裝板在景觀工程中的應(yīng)用問題研究與探討

（3）龍骨未按設(shè)計(jì)布置，間距過大，導(dǎo)致板材因跨度過大（懸挑長度過長），正常使用時(shí)，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?，影響美觀，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(qiáng)復(fù)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?yàn)椋?/p>

（1）陽光和氣候條件影響：戶外環(huán)境往往面臨著強(qiáng)烈的陽光照射，長期暴露在強(qiáng)烈陽光下的玄武巖纖維增強(qiáng)復(fù)合路面鋪裝板容易受到紫外線的影響，導(dǎo)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(huì)附著在玄武巖纖維增強(qiáng)復(fù)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(huì)致使板材顏色變暗或發(fā)黃。

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

5" 下一步改進(jìn)方案與路徑

基于玄武巖纖維增強(qiáng)復(fù)合路面鋪裝板在景觀工程中應(yīng)用存在上述問題，建議從幾個(gè)方面進(jìn)行改進(jìn)：

（1）改進(jìn)生產(chǎn)設(shè)備及生產(chǎn)工藝?？裳邪l(fā)一種自動(dòng)定位、穿纖的智能裝備，實(shí)現(xiàn)牽引裝置中纖維自動(dòng)穿孔引線，提高生產(chǎn)效率的同時(shí)，也提高生產(chǎn)質(zhì)量、降低生產(chǎn)成本；并嚴(yán)格檢查生產(chǎn)設(shè)備質(zhì)量，防止模具松動(dòng)、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(yán)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(duì)生產(chǎn)過程中的各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行嚴(yán)格控制，確保混合、攪拌、成型等環(huán)節(jié)的操作正確無誤，對(duì)熱處理工藝進(jìn)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(jìn)的切割技術(shù)，如激光切割等，減少產(chǎn)品邊緣毛刺；嚴(yán)格控制成型溫度和時(shí)間，規(guī)避產(chǎn)品局部泛白、色澤不均等問題。同時(shí)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(dǎo)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(yīng)及時(shí)進(jìn)行更換。路面鋪裝板安裝時(shí)，應(yīng)按設(shè)計(jì)和標(biāo)準(zhǔn)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(yán)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(jìn)行拼縫定位，保證拼縫大小一致，美觀；嚴(yán)格把控現(xiàn)場(chǎng)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?？赏ㄟ^提高產(chǎn)品的耐色牢度指標(biāo)來提高產(chǎn)品在光照條件的顏色穩(wěn)定性，加強(qiáng)產(chǎn)品質(zhì)量控制；同時(shí)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(jìn)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(qiáng)棧道板表面的抗污染和抗化學(xué)反應(yīng)能力，保護(hù)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(xué)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(yīng)建立定期清潔和維護(hù)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(shí)清除，同時(shí)保護(hù)板材表面的涂層和耐候性。

參考文獻(xiàn)

［1］" 四川省景觀路面纖維增強(qiáng)復(fù)合材料板應(yīng)用技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)： DBJ51/T024-2017［S］.成都：西南交通大學(xué)出版社，2023.

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