木塑外墙挂板结构与性能探究
目前，我国新型建筑围护结构材料主要有3大类：建筑板材类、建筑砌块类、非黏土砖类l】】。其中，建筑板材类的发展在某些方面可以反映出一个国家的建材工业水平和房屋建筑水平。目前我国板材产量仅占墙体材料总量的3％，建筑业对板材有相当大的需求量，发展前景十分广阔。
本研究的木塑外墙挂板属新型环保建筑板材，通过更换挤出模具及在配方中添加不同色料可获得不同截面形状及不同色彩的板材，可用作建筑内外装饰性围护结构，取代高能耗建材，起到覆盖、防护和装饰的作用。本文介绍木塑外墙挂板的结构与性能及木塑复合保温墙体的理论传热阻，期望扩大木塑外墙挂板在建筑围护结构中的应用。
1 木塑外墙挂板
在美国，木塑复合材料已经生产了几十年，其应用最广泛的是在建筑产品方面嘲。现已在各领域得以应用，如铺板、栏杆、围栏、窗户框架、外墙挂板等。其中，铺板是木塑产品中应用最早也是最多的产品之一，占木塑产品市场份额的75％I31。
而木塑外墙挂板应用相对较晚，现也随着木塑产品应用领域的扩大逐步发展起来，预计木塑外墙挂板将成为未来建筑外墙装饰材料的新宠。
1.1 木塑外墙挂板的生产以稻壳／PE复合外墙挂板为例，将经表面改性处理的稻壳粉与聚乙烯（PE）、助剂（包括硬脂酸润滑剂、酞青蓝、酞青绿、抗紫外线吸收剂等）按照60：38：2的比例及先后顺序加入到高速混合机内混合，混合时间控制在5 8 min。再将经上述过程混合的原料加入到造粒机料斗中喂料造粒，然后将造好的粒料加入到挤出机料斗中，通过双螺杆挤出机塑化挤出成型。将挤出的材料按照不同的要求进行切割，并将一部分木塑外墙挂板进行打磨处理，以适应不同的应用要求。
1.2 木塑外墙挂板的结构与安装
1.2.1 木塑外墙挂板的结构在查阅国内外相关木塑产品的基础上，总结归纳了3类目前市场上常见的木塑外墙挂板，其截面结构形状见图1。本文采用图1（a）结构生产木塑外墙挂板，并对其性能进行了测试分析。1.2.2 木塑外墙挂板的安装方法首先，采用不锈钢螺钉将第l层木塑外墙挂板固定在预先安装好的龙骨（龙骨间距400—600 mm）上，并使其紧紧地咬合住。再按照由下而上的安装顺序，将第2层挂板插接扣合到第1层挂板上，以保证雨水沿挂板流下，而不进入到挂板内部。应注意需在两挂板之间留出6 10mm的空隙，使其能自由伸缩，以防止热胀冷缩引起挂板翘曲变形。带引导槽的木塑外墙挂板安装细节见图2，采用带引导槽【图l（a）]的木塑外墙挂板建成的木塑活动房见图3。
1.3 木塑外墙挂板的性能
1.3.1 力学性能主要测试了4种木塑外墙挂板的力学性能，分别是稻壳／PE复合外墙挂板（分表面打磨和未打磨，以表面打磨为主）、尿不湿边角料／木粉复合挂板和回收牛奶盒／木粉复合挂板。
采用深圳新三思微型控制电子万能力学实验机（CMT4204）、液压式木材万能试验机（MWE一40A）进行小板条试样试验，结果见表l。由表1可见，4种木塑外墙挂板的抗弯强度、抗冲击韧性相对稍低。建议将其作为隔墙类装饰材料，用于非承重一些场合。
1.3.2 表面防水性能用于围护结构的木塑挂板经常会受到雨水、露水、雾水等的侵袭，如果表面防水能力差，会引起建筑围护结构（含保温层）的受潮、失效，甚至会导致室内物件发生霉变及滋生细菌，从而影响建筑的耐久性和室内卫生环境，因此要求其具有一定的防水能力。接触角是判断防水性能优劣的主要衡量指标 。
采用德国DSAIO0表面接触角测量仪对4种木塑外墙挂板的表面接触角进行测试，结果见表2。图4是4种木塑外墙挂板的表面接触角实拍图。从表2可以看出，4种木塑外墙挂板的接触角均接近或超过90。，即表层具有一定的防水能力。
1.3.3 热物理性能建筑材料的热物理性能是建筑围护结构热工设计中十分重要的指标。目前国内外木塑复合材料的研究主要集中在生产配方与工艺设备、界面相容性及改性、耐老化性能、物理力学性能、发泡等方面。关于木塑复合材料热物性参数的研究几乎是空白，无法为以木塑作为围护结构的房屋其热工计算提供依据，因此有必要对木塑材料的热物理参数进行测试。
采用ISOMET model 2104热特性分析仪『导热性量程为0-3～2.0 W／（m·K）1进行热工参数测定，试验期间温度波动范围控制在±2℃，测试结果见表3。由表3可见：
（1）4种木塑外墙挂板的热物理性能参数相近，其中导热系数随密度的增加而增大。另外，由于回收牛奶盒，木粉复合材料中含有少量铝箔而使其导热系数比其它3种材料偏大。
（2）木塑外墙挂板的热物理性能参数远远优于建筑钢材，后者的导热系数、导温系数分别是前者的130～193倍、53—76倍。一般而言，材料的导热系数、导温系数越小越好（导温系数小的材料对热环境的改变反应缓慢，有助于建筑内温度的稳定）嘲；与钢筋混凝土、夯实黏土这些传统建材相比，木塑外墙挂板的导热系数、导温系数稍小；与常用墙体覆盖面板（石膏板、水泥刨花板）相比，其密度、导热系数、导温系数都很接近。说明从热工性能方面考虑，采用木塑外墙挂板做建筑围护结构是可行的。
2 木塑复合保温墙体
2.1 木塑复合保温墙体安装与构造搭建一个钢结构框架，在钢结构框架上采用六角头自钻自攻螺钉安装木塑条作为龙骨（龙骨间距为600 mm），然后按照1.2中的方法在外部安装图1（a）截面形式的木塑挂板作为外墙围护结构。安装完外墙的木塑挂板后，在方钢结构间填充EPS保温材料，并在EPS保温材料拼接处采用建筑密封胶粘剂，以最大程度的实现该木塑复合墙体的保温隔热性能。填充完EPS后，再在内部安装木塑挂板作为内墙的围护结构。墙体结构如图5所示。1一不镑钢螺钉；2一稻壳／PE复合外墙挂板（分表面打磨和未打磨，以表面打磨为主）；3一空气层：4一EPS保温材料：5一尿不湿边角料／木粉复合挂板（为主）或回收牛奶盒／木粉复合挂板图5 木塑复合保温墙体构造示意该复合墙体中，承重体是钢结构，木塑外墙挂板属于装饰隔墙，不参与承重。墙体内外的木塑挂板截面形式相同，名义厚度均为8 mm；空气层厚度为15 mm；EPS保温层的名义厚度为50 mm，则总墙体厚度为96 mm，远小于厚度为240 mm实心砖砌筑的墙体。
2.2 木塑复合保温墙体的理想理论传热阻热量从围护结构的一侧空间传至另一侧空问所受到的总阻力称为传热阻，用 。表示，是表征围护结构保温性能的一个重要参数。传热阻尺。越大，则通过围护结构的热量越少问。
理论计算时，围护结构传热阻尺。按式（1）计算：
Ro=Ri+Σ 帜 =尺。+d1／A l+d2／A2+??+dTl／A +尺式中：R 围护结构的传热阻，m2oK／W；一内表面换热阻，通常取0.1 1 m21K／W；R _ 外表面换热阻，通常取0.04 m2oK／W；表5 不同构造墙体的传热阻比较（1）3 结语ΣR——围护结构各层材料热阻之和，m ·K／W；d 一材料层厚度，mm；A，_一材料层导热系数，W／（m·K）。
该复合保温墙体的内外墙体覆面材料有4种，实际上以2种为主，分别是表面打磨稻壳／PE复合挂板、尿不湿边角料／木粉复合挂板，其它2种作为装饰。因此，计算该复合保温墙体的传热阻时，将这2种主要材料的导热系数值代入式（1）中计算，钢结构导热系数较大，计算时忽略其影响，所得结果为理想理论传热阻，结果见表4。表4中空气问层热阻按GB50176—93《民用建筑热工设计规范》取值，由于规范只有l0、20 mm空气问层的热阻值（按冬季标准O.14、0.16 m2~K ），没有15 mm空气问层的热阻值，实际计算时按最小热阻值0.14 m2·K 选取。将该木塑复合保温墙体与传统民居建筑外墙传热阻 相比（见表5），说明该木塑复合保温墙体不论是墙体厚度，还是理论传热阻都具有一定的优势。因此，采用木塑复合材料作为建筑外墙围护结构在理论上是可行的。
3 结语
（1）木塑外墙挂板可作为隔墙类装饰材料，用于非承重的一些场合；其表面具有一定的防水能力；与常用建筑墙体面板（石膏板、水泥刨花板等）相比，这几种木塑外墙挂板的热物理性能与其相近。
（2）采用木塑复合材料（中间填充EPS板）作为内外墙体围护结构所获得的复合保温墙体厚度为96 mm，远小于厚度为240 mm实心砖砌筑的墙体。与传统民居建筑外墙相比，该木塑复合保温墙体的厚度、理论传热阻具有优势。说明从热工性能方面考虑，采用木塑外墙挂板材料做建筑围护结构是可行的。
