節(jié)能型園林建設(shè)中的木塑復(fù)合材料應(yīng)用研究*

崔云飛

(黑龍江工程學(xué)院環(huán)境設(shè)計(jì)系，黑龍江哈爾濱 150050)

當(dāng)前人們對(duì)于生態(tài)環(huán)境、資源消耗的關(guān)注不斷提升，而同時(shí)我國木材消耗量依舊逐年攀升，隨著經(jīng)濟(jì)加速發(fā)展，木材短缺問題已成為需要重點(diǎn)處理的關(guān)鍵問題。我國各行各業(yè)經(jīng)木材加工損耗的木屑總量每年達(dá)到數(shù)百萬噸，損耗稻糠等天然纖維每年達(dá)上千萬噸[1]，如能合理應(yīng)用這些廢舊材料，則可有效緩解資源消耗，產(chǎn)生巨大的社會(huì)效益與環(huán)保效益。

在園林工程建設(shè)過程中，通常以實(shí)木材料作為主要材料，在消耗大量森林資源的同時(shí)也增加了木材損耗率。木塑復(fù)合材料作為一種新型環(huán)保材料，主要由回收秸稈、鋸木、稻殼和聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）等材料制成，相較傳統(tǒng)木材，抗老化、耐腐蝕性能更好，同時(shí)加工方便，在園林建設(shè)中常與磚石、玻璃、金屬及混凝土等材料搭配使用，能夠廣泛應(yīng)用于節(jié)能型園林建設(shè)中的鋪裝、設(shè)施、建筑等多方面[2-3]。但園林建設(shè)實(shí)踐中，常由于安裝效益、生產(chǎn)效益等問題導(dǎo)致在應(yīng)用時(shí)受到一定限制，如何進(jìn)一步推動(dòng)木塑復(fù)合材料在節(jié)能型園林中得到廣泛應(yīng)用，成為相關(guān)學(xué)者關(guān)注的重點(diǎn)問題。

1 節(jié)能型園林的概念

節(jié)能型園林也可以稱為節(jié)約型園林，是指在設(shè)計(jì)、施工及養(yǎng)護(hù)等不同環(huán)節(jié)降低園林對(duì)資源的消耗，推動(dòng)人與自然和諧發(fā)展的新型園林景觀。近年來，節(jié)能型園林因其優(yōu)勢顯著，已成為我國城市規(guī)劃建設(shè)的新趨勢[4]。首先，節(jié)能型園林符合新時(shí)期下構(gòu)建節(jié)能社會(huì)、發(fā)展節(jié)能經(jīng)濟(jì)的目標(biāo)。隨著我國城鎮(zhèn)化進(jìn)程的不斷推進(jìn)，人們對(duì)城市園林的需求日益增加，尋求一種建設(shè)投入少、養(yǎng)護(hù)成本低的節(jié)能型園林尤為迫切。節(jié)能型理念的應(yīng)用有利于提高城市園林性價(jià)比，幫助緩解城市資源總量與人口快速增長之間的矛盾。其次，節(jié)能型園林是城市園林建設(shè)實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的主要方式。過去逆境栽植、規(guī)劃大面積草坪等違背客觀自然規(guī)律的行為，已經(jīng)被證明不符合城市園林長遠(yuǎn)發(fā)展的需求。節(jié)能型園林尊重自然、重視和諧相處的建設(shè)原則，是推動(dòng)城市園林可持續(xù)發(fā)展的重要保障。節(jié)能型園林建設(shè)與傳統(tǒng)園林的區(qū)別主要體現(xiàn)在對(duì)土地、水、能源、建材等利用方面，而木塑復(fù)合材料的應(yīng)用主要是針對(duì)園林建設(shè)中建材的節(jié)能與節(jié)約優(yōu)化。

2 園林建設(shè)中的木塑復(fù)合材料適用性分析

木塑復(fù)合材料是指以聚乙烯等替代樹脂膠黏劑、利用廢棄植物纖維混合制成的木質(zhì)材料。木塑復(fù)合材料一般需要經(jīng)過塑料加工工藝制成型材，被廣泛應(yīng)用于建筑建設(shè)、家具的制造中。由于此類材料是以比例接近的木材與塑料復(fù)合加工而成，因此同時(shí)具有兩種材料的特征，使其成為節(jié)能型園林建設(shè)的常用材料[5]。

2.1 材料基本特性

木塑復(fù)合材料的特性優(yōu)勢明顯。首先，該類材料木質(zhì)纖維含量較高，雖然屬于復(fù)合材料但可以使用木工器具完成加工。同時(shí)，由于塑料成分的作用，使其“握釘力”達(dá)到普通木材的3～4倍。其次，該類材料的彈性模量適中，表面硬度為普通木材的3～5倍，且具有良好的機(jī)械性能。再次，該類材料針對(duì)腐蝕、潮濕、蟲蛀等傳統(tǒng)木材存在的問題具有更好的應(yīng)對(duì)效果，使用壽命一般在50年以上[6]，靈活應(yīng)用助劑能夠調(diào)節(jié)材料物理化學(xué)性質(zhì)，在確保力學(xué)性能的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)材料防靜電和阻燃的效果。最后，木塑復(fù)合材料屬于可再生材料，因此在達(dá)到服役年限后可以實(shí)現(xiàn)回收、分解處理，對(duì)環(huán)境不會(huì)造成額外的負(fù)擔(dān)或危害，能夠滿足節(jié)能型園林的材料性能需求。

2.2 園林應(yīng)用特性

在園林建設(shè)過程中使用木塑復(fù)合材料時(shí)，應(yīng)確保其材料質(zhì)感、色彩滿足人們審美需求，大多可搭配其他類型建材，達(dá)到特定的美觀或使用要求。木塑復(fù)合材料可以根據(jù)使用需求，在制造階段添加不同配比的色劑，從而制作出色彩搭配各異或深淺不一的特定材料[7]。當(dāng)前園林建設(shè)中通常采用仿原木色木塑復(fù)合材料，具體色彩種類包含楓木色、紅木色、紫檀色等。園林景觀設(shè)計(jì)時(shí)可以根據(jù)場景需求，通過調(diào)整復(fù)合材料顏色以形成多變空間效果。將木塑復(fù)合材料作為表面裝飾材料時(shí)，可以通過處理使得材料表面呈現(xiàn)亞光面或光面。另外，木塑復(fù)合材料由特定工藝整體成型，可以根據(jù)需求直接制備護(hù)欄、座椅等構(gòu)件，可避免傳統(tǒng)木材加工時(shí)處理木節(jié)痕跡而導(dǎo)致的浪費(fèi)。

2.3 常見搭配方式

為提高建筑質(zhì)感，可以將木塑復(fù)合材料搭配其他建材使用，發(fā)揮各自材料特點(diǎn)，營造出多變的景觀效果。當(dāng)前園林建設(shè)中，通常使用木塑復(fù)合材料搭配混凝土、磚石、金屬或玻璃等材料構(gòu)建景觀[8]。使用木塑復(fù)合材料搭配磚石構(gòu)建景觀時(shí)，石材給人以厚重感，木材則給人以輕盈質(zhì)感，通過平行鋪設(shè)使兩者質(zhì)感相互中和，達(dá)到景觀整體明快、觀感良好的感覺。園林建設(shè)實(shí)踐中通常會(huì)在木塑復(fù)合材料表面進(jìn)行精細(xì)加工，雕刻復(fù)雜花紋，和石材天然的粗糙感形成鮮明對(duì)比，實(shí)現(xiàn)淡雅而不失豪邁的效果，兼顧剛硬與柔細(xì)的風(fēng)格。使用木塑復(fù)合材料搭配玻璃材料時(shí)，則通常選用和玻璃相似的半透明色彩，常設(shè)置于玻璃外墻、建筑門窗等部位，能夠獲得朦朧含蓄、虛實(shí)結(jié)合的裝飾韻味。

3 木塑復(fù)合材料在節(jié)能型園林建設(shè)中的應(yīng)用

3.1 場地鋪裝的應(yīng)用

園林建設(shè)中可以通過室外場地鋪裝達(dá)到延伸建筑空間的效果，具體包括平面或臺(tái)階等鋪裝方式。鋪裝材料選用方面，當(dāng)前園林建設(shè)工程以普通木材為主，該種材料貼近自然，雖然能滿足人們的精神需求和園林功能要求，但同時(shí)易受到外界環(huán)境因素影響而產(chǎn)生褪色、腐蝕和變形等問題。而使用木塑復(fù)合材料鋪設(shè)，則能夠在滿足使用需求的基礎(chǔ)上有效降低維護(hù)成本。在園林工程建設(shè)可以將木塑復(fù)合材料作為臺(tái)階踏板進(jìn)行鋪裝，并使用30mm以上厚度的材料鋪設(shè)，確保路面質(zhì)感。

徐俊杰等[9]以毛竹纖維、楊木纖維為基體，使用擠壓成型工藝生產(chǎn)超高填充聚丙烯基木塑復(fù)合材料（UHWPCs），通過比較材料的尺寸穩(wěn)定性、力學(xué)性能、蠕變性能和吸水性能，發(fā)現(xiàn)以楊木為基體獲取的材料具有更強(qiáng)的抗腐蝕性能和抗蠕變性能，同時(shí)吸水較少，在園林景觀鋪板制作中能夠發(fā)揮良好作用。

園林建設(shè)實(shí)踐中的木塑地板安裝方式主要包括架空、平地錨固這兩種。其中，架空安裝常用于登山專用道等坡度較大道路，一般連接于鋼結(jié)構(gòu)縱梁上，上方的木塑復(fù)合板材可以采用鏤空設(shè)計(jì)，使游客走過時(shí)能擁有身臨其境的感覺；平地錨固則是在地基上直接錨固木塑復(fù)合板材，可用于各種平直路面。

楊毅強(qiáng)[10]以南京鐘山風(fēng)景區(qū)景觀改造工程為例，探究了木塑復(fù)合材料地板的鋪裝質(zhì)量控制及應(yīng)用效果，結(jié)果發(fā)現(xiàn)在夏季氣候悶熱潮濕的南京地區(qū)，木塑鋪裝地板表現(xiàn)出優(yōu)異的耐腐蝕特性，且溫度適應(yīng)性好，吸濕增重率低。

需要注意的是，平臺(tái)鋪裝使用木塑復(fù)合材料時(shí)應(yīng)靈活選用鋪裝方式，結(jié)合平臺(tái)形狀、園林特色，具體確定材料表面圖案和色彩。常見的改進(jìn)鋪裝方式為使用多種小塊型材形成立體圖案，或產(chǎn)生色彩漸變，提高景觀空間感。同時(shí)，應(yīng)充分考慮到使用環(huán)境的溫度和材料性能之間關(guān)系，并合理調(diào)節(jié)材料松緊程度，盡量在使用鐵釘固定前先使用木楔敲打以提高緊密性。

3.2 景觀設(shè)施的應(yīng)用

風(fēng)景園林中設(shè)置景觀設(shè)施的目的在于提高園林觀賞性，為游客提供休憩場所，具體要素包括標(biāo)識(shí)牌、座椅和欄桿等。木塑復(fù)合材料應(yīng)用于景觀設(shè)施中，不僅成本較低，舒適度較高，而且能夠和周圍環(huán)境達(dá)到較高的融合度。

木塑復(fù)合材料用于設(shè)置標(biāo)識(shí)牌時(shí)，一般使用高亮度顏色獨(dú)立渲染需要展示的文字內(nèi)容，幫助游客快速發(fā)現(xiàn)、閱讀并理解標(biāo)示牌內(nèi)容。馮莉等[11]探究了木塑復(fù)合材料在室溫恒定下，工藝不同、材料配比不同的蠕變性能差異，結(jié)果顯示原材料木塑比是影響最顯著的參數(shù)，在30%彎曲強(qiáng)度載荷條件下，木塑比和螺桿轉(zhuǎn)速關(guān)系為顯著因素，而當(dāng)彎曲強(qiáng)度達(dá)到50%，木塑比影響效果進(jìn)一步提升，當(dāng)彎曲強(qiáng)度達(dá)到70%以上，木塑比為極顯著因素，螺桿轉(zhuǎn)速影響效果幾乎可以忽略。因而園林景觀建設(shè)時(shí)需要考慮后續(xù)材料承擔(dān)荷載，生產(chǎn)用于園林標(biāo)識(shí)牌、墻壁等板材時(shí)，需重點(diǎn)考慮材料螺桿轉(zhuǎn)速和木塑比，而在生產(chǎn)鋪板、護(hù)欄材料時(shí)，則應(yīng)重點(diǎn)考慮材料的木塑比。

蔣永濤等[12]分析了特定溫度下木塑材料的應(yīng)力松弛性能和蠕變性能，發(fā)現(xiàn)通過改進(jìn)產(chǎn)品配方，加入增強(qiáng)筋，可以有效減少木塑復(fù)合材料應(yīng)力松弛和蠕變，認(rèn)為在園林景觀建設(shè)中以木塑復(fù)合材料作為座椅設(shè)施時(shí)，可以適當(dāng)加入增強(qiáng)筋改善其受力性能。木塑材料作為座椅時(shí)，還需要綜合考慮路面鋪裝色彩和座椅色彩之間的相性，盡量采用同一系列的顏色，提高園林景觀整體性。

木塑復(fù)合材料應(yīng)用于欄桿設(shè)施時(shí)，為確保防護(hù)效果，一方面應(yīng)使用專用的高強(qiáng)度連接件，另一方面需確保預(yù)埋深度足夠，通常在300mm以上。如需要使用金屬底座，則還需要對(duì)金屬材料進(jìn)行防腐處理。園林景觀設(shè)計(jì)中使用的木塑材料常為中空結(jié)構(gòu)，為提高設(shè)施安全性，可以在中空空腔內(nèi)填充實(shí)木并使用螺絲固定。吳依然[13]綜述了木塑產(chǎn)品在園林景觀設(shè)施中應(yīng)用的關(guān)鍵影響因素，認(rèn)為長期蠕變、吸水膨脹、受熱膨脹是影響產(chǎn)品應(yīng)用效果的關(guān)鍵，并對(duì)木塑欄桿的應(yīng)用狀態(tài)開展了建模分析。

3.3 景觀建筑的應(yīng)用

園林景觀中的建筑結(jié)構(gòu)主要有景觀橋、景觀亭等，其構(gòu)造往往相對(duì)較簡單，功能要求不高，采用的建材大多以木材為主。為節(jié)約建筑成本，可以使用木塑復(fù)合材料代替木材進(jìn)行節(jié)能型園林景觀建筑的建造。

景觀橋中應(yīng)用木塑復(fù)合材料，本質(zhì)上是欄桿、地面鋪裝的延續(xù)。園林景觀中設(shè)計(jì)的景觀橋通常較為曲折，以營造特定的觀賞效果，故應(yīng)用木塑復(fù)合材料建設(shè)時(shí)也可盡量采用弧形結(jié)構(gòu)，增加景觀橋的觀賞價(jià)值。景觀橋上設(shè)置的護(hù)欄格柵也可以采用木塑復(fù)合材料，可制作成和橋梁風(fēng)格相近的波紋圖案，提高裝飾效果。

田先玲等[14]分析了特定溫度條件下木塑材料景觀橋的蠕變性能變化過程，發(fā)現(xiàn)隨時(shí)間推移，疲勞、蠕變、疲勞-蠕變相互作用三種方式產(chǎn)生不同影響效果，試驗(yàn)前期，三者影響差異不大，而隨著時(shí)間推移，疲勞產(chǎn)生應(yīng)變不斷增加，據(jù)此提出了木塑材料景觀橋使用期間的維護(hù)與設(shè)計(jì)要點(diǎn)，有效延長了木塑景觀橋的使用壽命。

園林中的景觀亭屬于常見景觀建筑之一，其能提高園林觀賞效果，并為游客提供休憩場所。使用木塑復(fù)合材料建設(shè)景觀亭時(shí)，可以從立體、平面角度同時(shí)分析。其中，從立面角度來看，景觀亭可以分為多檐、單檐兩類，多檐建筑更顯莊重，而單檐建筑則更顯輕巧；平面角度上，景觀亭可以分為八角、六角和四角，隨角數(shù)量增加，景觀亭更顯活潑。故而，對(duì)于特定的園林風(fēng)格，可合理搭配平面與立面的設(shè)計(jì)方案。葉俊東[15]介紹了木塑復(fù)合材料在城市園林景觀亭與景觀廊等小品中的應(yīng)用特性，指出替代天然木材建造景觀亭時(shí)，可避免傳統(tǒng)木材易老化開裂、褪色等問題；而搭配使用木塑材料的景觀廊，則既能提供良好、輕盈的休憩場所，也能在綠色植物映襯下形成別致的觀賞性景觀氛圍。

木塑復(fù)合材料應(yīng)用于景觀建筑時(shí)，在工藝要求上要高于傳統(tǒng)木質(zhì)材料。施工時(shí)需要首先精準(zhǔn)確定安裝位置，再劃線記錄，而后按照從下到上、從左到右的順序開展安裝。節(jié)能型園林中的墻板固定龍骨通常可以使用木龍骨，射釘?shù)那度氡壤龖?yīng)保持在3/4以上，以確保安全性，且單塊墻板的射釘數(shù)量一般不少于10枚。

4 結(jié)語

綜合前文所述，木塑復(fù)合材料具有良好的應(yīng)用性能，在節(jié)能型園林建設(shè)過程中具備廣闊的應(yīng)用前景。實(shí)際應(yīng)用時(shí)，應(yīng)當(dāng)選擇色彩、質(zhì)感以及造型與園林整體建設(shè)風(fēng)格相契合的木塑復(fù)合材料，確保園林景觀統(tǒng)一協(xié)調(diào)，同時(shí)降低造價(jià)、減輕對(duì)環(huán)境的負(fù)擔(dān)。目前，木塑復(fù)合材料在節(jié)能型園林的景觀建筑、地面鋪裝和景觀設(shè)施等方面已取得一定的應(yīng)用成果，但仍有較大發(fā)展空間。相信隨著相關(guān)技術(shù)研究的深入，木塑復(fù)合材料在園林建設(shè)工作中一定能發(fā)揮更大作用，為城市環(huán)境的優(yōu)化提供更大助力。