论文部分内容阅读
[摘 要]随着社会经济水平的不断提高，建筑行业也正处于如火如荼的关键期。在建筑行业高速发展的今天，很多人都更加注重建筑物的环保性能，因此木塑复合材料逐渐被应用在建筑模板之中，使得模板的刚性和韧性得到了明显的提升。基于此，本文将对木塑复合材料在建筑模板中的应用进行简明的探析，并对其性能的改进工作进行探讨，还望能对本项研究的发展提供某些值得参考的信息。
[关键词]木塑复合板；建筑模板；应用
中图分类号：F31 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）46-0130-01
引言：
上世纪末期以来，我国的建筑结构体系有了翻天覆地的变化，尤其是现浇钢混 结构在土木工程中扮演的角色愈发重要。并且伴随城市人地之间矛盾的兴起，高层建筑业层出不穷，在这种钢混结构的施工过程中必须要使用到建筑模板起到受力、支撑的作用。建筑模板虽然只是在施工过程中才会使用到的一种临时性支护结构，但是其制作和操作流程都要严格的规范，必须要按设计进行制作，从而使得混凝土结构的稳定性得以保障。木塑复合材料（以下简称WPC）应用在建筑模板之后，取得了良好的应用效果。
一、建筑模板概述
目前市面上主要有三种建筑模板，分别是胶合板、金属板和塑料板。其中胶合板的幅面较大，能够适用于各种类型的混凝土浇筑工作，并且强重比较高，因此应用范围最广。这种模板的缺陷就是综合回收利用效率较低，造成严重的木材浪费现象，而我国森林资源逐渐匮乏，因此这种模板早晚会被替代[1]。金属板的性能比较稳定，适用的范围也比较宽泛，但是这种模板的缺点就是拼缝较多，会影响到混凝土的平整度，并且这种模板的自重较大，运输起来有一定的难度，尤其是在高层建筑中必须要利用塔吊才能使用。钢模板的制作工艺比较复杂，对环境也有一定的污染性，对技术水平要求较高，因此金属板在大面积范围 内的推广工作还有待于进一步的商榷。塑料板是在前两种模板的基础上发展出来的，这种模板的主要优势就是耐水性和耐腐蚀性都极强，不会在投用过程中出现生锈的现象，且不易与水泥发生粘连。但是塑料模板的刚性欠缺，并且热膨胀系数较大，在分割的过程中会产生一些玻璃纤维，危害健康。
二、木塑复合材料的优势
WPC主要是由各种木质纤维和热塑料作为制作材料，将这些材料进行热加工从而得出复合材料。WPC在制作的时候对原材料没有严格的规定，一般木材在加工之后剩余的边角料、秸秆或者废旧塑料都可以成为基础原材，并且加工的方法非常简便，成品在使用之后还可以进行多次回收利用[2]。这种技术产生于上世纪60年代，在新世纪之后取得了广泛的应用。这种材料的此案主优势就是环保且质量较轻，不易与混凝土发生粘连，对于缓解森林能源紧张的问题有着十分重要的现实意义，并且还可以环节废弃塑料给环境带来的巨大压力。
目前，WPC主要应用在建材、家具、园林之中，其主要的优势就是质量较轻、成本较低并且强度较高，稳定性较强。在WPC外层覆盖一层塑料基质，能够使得表面的光滑度和平整度得以保障，与发生固化反应之后的混凝土容易分离开来。
竹、木胶合板一般可以回收利用3-6次，之后才可以完全实现报废，而木塑板的回收利用次数高达20次之多，甚至还可以达到30次，成本投入较低。WPC的又一显著优势就是加工起来比较方便，可以进行数次的锯、刨和粘贴，在搬运和装卸的过程中也不需要投用大量的人力。
三、建筑模板应用WPC的改进
上文已经提及WPC的多种优势，但是据研究表明，加入聚氯乙烯的符合模板的弯曲强度明显不足，价格优势也不明显。江苏有公司研究可以将高比例木粉填充在其中达到降低成本的目的，但是会导致模板的韧性降低，很容易在安装和搬运的过程中摔坏模板。针对这些问题必须要对模板的性能进行改进，使其在刚度、强度和韧性方面有明显的改善。
（一）提高WPC模板刚性的方法
通常情况下，为了增加模板的刚性，一般会采用提升模板厚度和增加无机刚性粒子的方法。提高模板厚度的方法是最有效的提高剛性的方法，虽然无形中会增加成本，但是综合长久的使用价值来看，还是具有一定优势的。增加无机刚性粒子也是一种比较常见的强化方式，木粉和PE保持在1：1的条件下，向其中增加10%的纳米SiO2可以将弯曲强度提高至180%，也可以通过添加CaCO3和粉煤灰的混合物达到提高刚性的目的[3]。但是这种方法的成本价格较高，并且操作工艺比较复杂，一般只用在大面积的板材的制造中。
（二）提高WPC模板韧性的方法
在增加模板韧性的时候，主要有以下几种方法，一是利用增韧剂使得聚合物集体中的韧性得到有效的提升，二是使用偶联剂将填料和聚合物之间的相容性进行改善，三是选择性能较高的填料并且在下料过程中严格注重物料的用量问题。出于对操作工艺和成本控制的原因，大多数企业都会选择将塑料基质与弹性体共混的方法来达到增加模板韧性的目的。但是如果将弹性体充当增韧剂的话会造成材料的模量不断下降，使得施工难度反而升高，所以在提升模板韧性的时候必须要维持原有的弹性模量不发生变化。
此前有研究表明，A669这种弹性体各方面的性能较好，主要是在聚烯烃POE的基础上接枝改性而成，将其应用在模板之中可以增加晶粒的尺寸，使得塑料和木粉之间的界面结合更加趋于优化，基质的粘度也会得到明显的提升。经试验表明，将A669的添加量控制在4%上下，可以将模板的冲击强度达到15kJ/㎡，抗弯弹性模量也可以维持在4GPa，与国家规定的模板标准相一致，达到了预期的效果。
（三）降低模板密度的方法
当模板从高空中坠落的时候，如果自身密度较大的话那么材料不能承受住重力势能，很容易发生损坏，因此必须要采取一些措施降低模板自身的密度。目前，比较常见的方法就是发泡使其形成空芯结构，发泡可分为化学发泡和物力发泡[4]。化学发泡是指发泡过程中会出现一些化学反应，并释放出CO2、N2、NH3等气体，使得聚合物内部出现发泡现象。而物力发泡是指改变发泡剂的物理性质来得到大量的气体，使得塑料自身发泡。
据研究显示，对于大多数PVC复合板来说，不能单独使用AC发泡剂，其应用效果并不明显，如果把这种发泡剂与ZnO结合使用，材料的发泡效果最好，并且还可以得到比较良好的力学性能，使得材料的密度降为原来的86%。如果是对PE复合板进行发泡反应的话，AC的使用量达到20%的时候，材料的冲击强度达到顶峰，当AC的使用量达到30%的话，弯曲强度达到顶峰。因此在选择发泡剂的时候必须要根据复合板自身的材料特点进行采购，不仅可以达到降低密度的作用，还可以使得材料的力学性能达到最佳。
四、结束语
综上所述，WPC由于自身的环保性能和力学性能的优越性，逐渐成为市场上的主流材料之一，对于缓解森林资源紧缺、保护生态环境有着十分重要的作用。也被是把WPC作为建筑模板的原材料，可以有效达到控制成本、降低施工难度的目的。并且随着经济和科技的不断发展，WPC自身在刚度、强度、韧性和密度方面都会得到逐步的改善和进步，会逐渐展现出强大的实用功能，满足各类建筑施工的实际需求，这与可持续发展理念的核心高度契合，具有良好的发展前景。
参考文献：
[1]郝建秀， 王伟宏. 木塑复合材料在建筑模板中的应用[J]. 森林工程， 2016， 32（3）：43-47.
[2]赵育红. 木塑复合材料建筑模板的应用研究[J]. 塑料科技， 2015， 43（9）：47-50.
[3]陶元福. 木塑复合材料建筑模板的研究[J]. 工程技术：全文版， 2016（10）：00001-00001.
[4]郝建秀. 建筑模板用木塑复合材料的研究[D]. 东北林业大学， 2016.
[关键词]木塑复合板；建筑模板；应用
中图分类号：F31 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）46-0130-01
引言：
上世纪末期以来，我国的建筑结构体系有了翻天覆地的变化，尤其是现浇钢混 结构在土木工程中扮演的角色愈发重要。并且伴随城市人地之间矛盾的兴起，高层建筑业层出不穷，在这种钢混结构的施工过程中必须要使用到建筑模板起到受力、支撑的作用。建筑模板虽然只是在施工过程中才会使用到的一种临时性支护结构，但是其制作和操作流程都要严格的规范，必须要按设计进行制作，从而使得混凝土结构的稳定性得以保障。木塑复合材料（以下简称WPC）应用在建筑模板之后，取得了良好的应用效果。
一、建筑模板概述
目前市面上主要有三种建筑模板，分别是胶合板、金属板和塑料板。其中胶合板的幅面较大，能够适用于各种类型的混凝土浇筑工作，并且强重比较高，因此应用范围最广。这种模板的缺陷就是综合回收利用效率较低，造成严重的木材浪费现象，而我国森林资源逐渐匮乏，因此这种模板早晚会被替代[1]。金属板的性能比较稳定，适用的范围也比较宽泛，但是这种模板的缺点就是拼缝较多，会影响到混凝土的平整度，并且这种模板的自重较大，运输起来有一定的难度，尤其是在高层建筑中必须要利用塔吊才能使用。钢模板的制作工艺比较复杂，对环境也有一定的污染性，对技术水平要求较高，因此金属板在大面积范围 内的推广工作还有待于进一步的商榷。塑料板是在前两种模板的基础上发展出来的，这种模板的主要优势就是耐水性和耐腐蚀性都极强，不会在投用过程中出现生锈的现象，且不易与水泥发生粘连。但是塑料模板的刚性欠缺，并且热膨胀系数较大，在分割的过程中会产生一些玻璃纤维，危害健康。
二、木塑复合材料的优势
WPC主要是由各种木质纤维和热塑料作为制作材料，将这些材料进行热加工从而得出复合材料。WPC在制作的时候对原材料没有严格的规定，一般木材在加工之后剩余的边角料、秸秆或者废旧塑料都可以成为基础原材，并且加工的方法非常简便，成品在使用之后还可以进行多次回收利用[2]。这种技术产生于上世纪60年代，在新世纪之后取得了广泛的应用。这种材料的此案主优势就是环保且质量较轻，不易与混凝土发生粘连，对于缓解森林能源紧张的问题有着十分重要的现实意义，并且还可以环节废弃塑料给环境带来的巨大压力。
目前，WPC主要应用在建材、家具、园林之中，其主要的优势就是质量较轻、成本较低并且强度较高，稳定性较强。在WPC外层覆盖一层塑料基质，能够使得表面的光滑度和平整度得以保障，与发生固化反应之后的混凝土容易分离开来。
竹、木胶合板一般可以回收利用3-6次，之后才可以完全实现报废，而木塑板的回收利用次数高达20次之多，甚至还可以达到30次，成本投入较低。WPC的又一显著优势就是加工起来比较方便，可以进行数次的锯、刨和粘贴，在搬运和装卸的过程中也不需要投用大量的人力。
三、建筑模板应用WPC的改进
上文已经提及WPC的多种优势，但是据研究表明，加入聚氯乙烯的符合模板的弯曲强度明显不足，价格优势也不明显。江苏有公司研究可以将高比例木粉填充在其中达到降低成本的目的，但是会导致模板的韧性降低，很容易在安装和搬运的过程中摔坏模板。针对这些问题必须要对模板的性能进行改进，使其在刚度、强度和韧性方面有明显的改善。
（一）提高WPC模板刚性的方法
通常情况下，为了增加模板的刚性，一般会采用提升模板厚度和增加无机刚性粒子的方法。提高模板厚度的方法是最有效的提高剛性的方法，虽然无形中会增加成本，但是综合长久的使用价值来看，还是具有一定优势的。增加无机刚性粒子也是一种比较常见的强化方式，木粉和PE保持在1：1的条件下，向其中增加10%的纳米SiO2可以将弯曲强度提高至180%，也可以通过添加CaCO3和粉煤灰的混合物达到提高刚性的目的[3]。但是这种方法的成本价格较高，并且操作工艺比较复杂，一般只用在大面积的板材的制造中。
（二）提高WPC模板韧性的方法
在增加模板韧性的时候，主要有以下几种方法，一是利用增韧剂使得聚合物集体中的韧性得到有效的提升，二是使用偶联剂将填料和聚合物之间的相容性进行改善，三是选择性能较高的填料并且在下料过程中严格注重物料的用量问题。出于对操作工艺和成本控制的原因，大多数企业都会选择将塑料基质与弹性体共混的方法来达到增加模板韧性的目的。但是如果将弹性体充当增韧剂的话会造成材料的模量不断下降，使得施工难度反而升高，所以在提升模板韧性的时候必须要维持原有的弹性模量不发生变化。
此前有研究表明，A669这种弹性体各方面的性能较好，主要是在聚烯烃POE的基础上接枝改性而成，将其应用在模板之中可以增加晶粒的尺寸，使得塑料和木粉之间的界面结合更加趋于优化，基质的粘度也会得到明显的提升。经试验表明，将A669的添加量控制在4%上下，可以将模板的冲击强度达到15kJ/㎡，抗弯弹性模量也可以维持在4GPa，与国家规定的模板标准相一致，达到了预期的效果。
（三）降低模板密度的方法
当模板从高空中坠落的时候，如果自身密度较大的话那么材料不能承受住重力势能，很容易发生损坏，因此必须要采取一些措施降低模板自身的密度。目前，比较常见的方法就是发泡使其形成空芯结构，发泡可分为化学发泡和物力发泡[4]。化学发泡是指发泡过程中会出现一些化学反应，并释放出CO2、N2、NH3等气体，使得聚合物内部出现发泡现象。而物力发泡是指改变发泡剂的物理性质来得到大量的气体，使得塑料自身发泡。
据研究显示，对于大多数PVC复合板来说，不能单独使用AC发泡剂，其应用效果并不明显，如果把这种发泡剂与ZnO结合使用，材料的发泡效果最好，并且还可以得到比较良好的力学性能，使得材料的密度降为原来的86%。如果是对PE复合板进行发泡反应的话，AC的使用量达到20%的时候，材料的冲击强度达到顶峰，当AC的使用量达到30%的话，弯曲强度达到顶峰。因此在选择发泡剂的时候必须要根据复合板自身的材料特点进行采购，不仅可以达到降低密度的作用，还可以使得材料的力学性能达到最佳。
四、结束语
综上所述，WPC由于自身的环保性能和力学性能的优越性，逐渐成为市场上的主流材料之一，对于缓解森林资源紧缺、保护生态环境有着十分重要的作用。也被是把WPC作为建筑模板的原材料，可以有效达到控制成本、降低施工难度的目的。并且随着经济和科技的不断发展，WPC自身在刚度、强度、韧性和密度方面都会得到逐步的改善和进步，会逐渐展现出强大的实用功能，满足各类建筑施工的实际需求，这与可持续发展理念的核心高度契合，具有良好的发展前景。
参考文献：
[1]郝建秀， 王伟宏. 木塑复合材料在建筑模板中的应用[J]. 森林工程， 2016， 32（3）：43-47.
[2]赵育红. 木塑复合材料建筑模板的应用研究[J]. 塑料科技， 2015， 43（9）：47-50.
[3]陶元福. 木塑复合材料建筑模板的研究[J]. 工程技术：全文版， 2016（10）：00001-00001.
[4]郝建秀. 建筑模板用木塑复合材料的研究[D]. 东北林业大学， 2016.