木塑材料用于風(fēng)景園林景觀暨設(shè)計之要

王春鶴 吳雙依 高昊 崔熙銘

摘要：文章對木塑材料的特性進(jìn)行了介紹，描述了其在風(fēng)景園林之中的應(yīng)用前景和發(fā)展方向。研究分析了木塑材料的性能和變形特點(diǎn)，指出了木塑材料在風(fēng)景園林和戶外建筑中應(yīng)用的設(shè)計要點(diǎn)，并在其初始設(shè)計和質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)等方面給出了解決方案，通過專業(yè)設(shè)計充分發(fā)揮木塑材料的優(yōu)秀品質(zhì)，保證制造出更美觀耐久的戶外建筑和景觀。

關(guān)鍵詞：木塑;景觀;戶外;建筑;蠕變

1 木塑材料簡述

木塑材料是木塑復(fù)合材料（Wood-Plastic Composites）的簡稱，亦稱木塑（WPC）。木塑材料是近些年以來，在國內(nèi)外蓬勃興起、迅速發(fā)展的一類新型復(fù)合材料，是用高分子聚合物（如：聚乙烯、聚丙烯和聚氯乙烯等高分子材料）與30%-70%的各種天然植物纖維經(jīng)共混、擠出，制成高木質(zhì)含量的新型復(fù)合材料;再經(jīng)擠壓、模壓、注塑成型等塑料加工的方法生產(chǎn)木塑制品，亦可一步法經(jīng)共混塑化、擠出成型，加工成各種板材或型材等產(chǎn)品，是一種極具發(fā)展前途的“綠色、低碳、可循環(huán)”材料。作為新興環(huán)保材料，木塑產(chǎn)品越來越廣泛地用作建筑建材、家具家裝、物流包裝等行業(yè)。

從木塑制品和木材比較來看，合成樹脂、天然植物纖維、添加劑等原輔材料經(jīng)擠出加工成型的木塑制品外觀、質(zhì)感酷似木材，并具有和木材相似的加工和施工性能。木塑制品密度和木材接近，通常在600～1000kg/m3之間，隨植物纖維含量和發(fā)泡倍率等因素變化而有所不同。木塑制品平衡含水量約為2%，而木材的平衡含水量在12%～13%，與木材相比木塑制品具有更好的抗水、防潮、耐腐翹曲、節(jié)疤、色差大等天然缺陷。

2 木塑產(chǎn)品的應(yīng)用及發(fā)展?jié)摿?/p>

木塑產(chǎn)品已經(jīng)廣泛大量地用于室內(nèi)、外各種用途。如：木塑門、門套、百葉窗、櫥柜、衣柜、外墻掛板、天花吊頂、裝飾板、吸音板、踢腳線、地板、龍骨;景觀小品、庭院設(shè)施、戶外家具、垃圾箱、涼亭、廊架、木屋、扶手、圍欄、欄桿、立柱、休閑椅、棧道、花架、花箱、樹池、樹圍、空調(diào)架、空調(diào)罩、路標(biāo)牌、托盤、等等。

特別是木塑材料的防水防潮、耐酸堿、耐腐蝕性能優(yōu)異，在海邊高鹽地區(qū)使用，優(yōu)勢尤其顯著。木塑型料使用方便、應(yīng)用靈活，不僅可以取代木材的使用，而且是一種性能優(yōu)異的新型環(huán)保材料，應(yīng)用面非常廣闊。

3 戶外園林景觀使用木塑材料的受力變形及長期蠕變分析

3.1 木塑材料的線性熱脹冷縮變形量和吸水膨脹伸長變形量

3.2 木塑材料的蠕變性

園林景觀用料設(shè)計要點(diǎn)之一是賞心悅目。木塑材料是非常美觀的一種材料，但這種材料在長期應(yīng)力狀態(tài)下易發(fā)生蠕變，對造型的美觀影響很大，是在園林景觀用料設(shè)計時必須注意的。

3.3 木塑材料的變形

戶外木塑建筑及景觀在使用一段時間后，有些尺度較長的木塑會出現(xiàn)逐漸彎曲、下垂等變形現(xiàn)象，這是目前戶外木塑建筑及景觀中常見的缺陷。

木塑材料由建成時漂亮的直線型，在經(jīng)過幾個寒暑后逐漸彎曲變形的變形因子研究分析如下：

3.3.1 木塑的應(yīng)力及蠕變

夏季氣溫升高，木塑材料產(chǎn)生熱膨脹，較長的木塑熱膨脹伸長較大。由于兩端被固定，隨著溫度升高，所受溫度應(yīng)力增大（應(yīng)力和膨脹變形成正比），當(dāng)膨脹達(dá)到一定值后，木塑材料發(fā)生失穩(wěn)而彎曲變形并隨熱膨脹增加彎曲度（彎曲變形）增加。

木塑彎曲后，溫度應(yīng)力得到釋放;中性面應(yīng)力為零，因彎曲，凹面產(chǎn)生壓應(yīng)力，凸面產(chǎn)生拉應(yīng)力。由于拉、壓應(yīng)力的長期作用，凸、凹面分別產(chǎn)生拉伸和壓縮蠕變，使得曲率變大，在氣溫降低時也不能完全收縮恢復(fù)。如是經(jīng)過若干氣溫周期，不斷產(chǎn)生周期性蠕變疊加;隨著蠕變增加和高分子鏈的約束力逐漸達(dá)到平衡，蠕變的增量逐漸減小，達(dá)到蠕變極限。

若安裝施工在高溫季節(jié)，因和最高溫度的溫差小，基本不發(fā)生因熱膨脹而彎曲變形的情況。但在低溫季節(jié)，木塑的韌性和強(qiáng)度隨溫度下降;由于兩端被固定，木塑因降溫收縮而產(chǎn)生的溫度應(yīng)力達(dá)到最大值，往往導(dǎo)致固定處破壞。

3.3.2 吸水膨脹蠕變

降雨時節(jié)，木塑吸水膨脹。隨著長時間的吸水膨脹，木塑材料產(chǎn)生微量蠕變伸長，不可恢復(fù);并隨干濕交替周期，周期性產(chǎn)生蠕變伸長并疊加。隨著木塑內(nèi)部木質(zhì)達(dá)到可能的吸水膨脹極限及高分子材料的約束力的作用，吸水膨脹蠕變伸長的增量逐漸減小，達(dá)到蠕變極限。

4 木塑材料在園林景觀應(yīng)用及方案設(shè)計要點(diǎn)

（1）木塑材料的“彈性模量”“彎曲強(qiáng)度”“吸水率”“尺寸變化率”等指標(biāo)，是用于戶外景觀的重要技術(shù)質(zhì)量指標(biāo);對木塑材料的相關(guān)技術(shù)質(zhì)量指標(biāo)的嚴(yán)格控制，是設(shè)計作品實現(xiàn)現(xiàn)實優(yōu)良的物質(zhì)基礎(chǔ)。

（2）在景觀設(shè)計中，盡量避免采用連續(xù)長尺度設(shè)計;在較長尺度方案設(shè)計中，可以考慮在長尺度方向采用一端限制性約束，其余非限制性約束的固定方式。大面積尺寸的二維度木塑板材應(yīng)避免在戶外景觀設(shè)計中采用，可采用多支撐的拼裝式結(jié)構(gòu)。

（3）木塑材料的的防水性及外觀色澤和耐久性應(yīng)重視，以減少戶外木塑建筑及景觀建成二、三年后，木塑材料吸水變形和表面粉化褪色的現(xiàn)象。戶外因日曬雨淋，環(huán)境要求嚴(yán)苛;宜選用耐候性能優(yōu)異的無機(jī)系色料著色的木塑材料，以保證著色的耐久性。

參考文獻(xiàn)：

[1]園林景觀用聚乙烯塑木復(fù)合型材：QB/T 4161-2011[S].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2011.

[2]木塑裝飾板：GB/T 24137-2009[S].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2009.

作者簡介：王春鶴，女，1997年5月20日，遼寧省營口市鲅魚圈區(qū)，大連工業(yè)大學(xué) 藝術(shù)設(shè)計學(xué)院 ，設(shè)計學(xué)-景觀

吳雙依，女1999.3.7，河北省石家莊市，大連工業(yè)大學(xué) 藝術(shù)設(shè)計學(xué)院，環(huán)境設(shè)計專業(yè)

高昊，男，1999.8.26，遼寧省大連市，大連工業(yè)大學(xué) 藝術(shù)設(shè)計學(xué)院，環(huán)境設(shè)計專業(yè)

崔熙銘，女，1998.08.10，黑龍江省 巴彥縣，大連工業(yè)學(xué)校 藝術(shù)設(shè)計學(xué)院，環(huán)境設(shè)計專業(yè)

大連工業(yè)大學(xué) 遼寧 大連 116038