王峰峰
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摘要：木塑复合材料是现代园林景观中广泛应用的一种新型材料，其诸多性能优于传统木材。文章对木塑材料的特性进行了介绍，描述了其在风景园林之中的应用前景和发展方向。研究分析了木塑材料的性能和变形特点，指出了木塑材料在风景园林和户外建筑中应用的设计要点，并在其初始设计和质量标准等方面给出了解决方案，通过专业设计充分发挥木塑材料的优秀品质，保证制造出更美观耐久的户外建筑和景观。
关键词：木塑材料；风景园林；景观设计
引言
木材是可再生的、可回收的环保材料，可用于营造健康、舒适、自然的生活环境。随着人们对生活环境要求的提高，环境问题日益引起人们的重视。据统计，我国森林覆盖率接近23%，较《森林法》中规定全国森林覆盖率30%的要求还略显不足。保护森林资源要从禁止过度开采林木和寻找木材替代品着手。目前，在景观园林领域，木塑复合材料（WPC）逐渐开始替代传统木质材料，并取得了良好效果。
1木塑复合材料特点与优势
木塑复合材料是由木粉、稻壳、秸秆等废弃的天然植物材料与聚乙烯、聚丙烯等废旧热塑性塑料通过助剂熔融高压处理后加工成型的一种可循环利用的优质“代木”材料，具有传统木质材料不具备的优越性能，在现代园林中应用较为广泛。木塑复合材料的特点与在现代园林中应用的优势主要体现在以下几方面：
1.1防水防潮
在园林景观设计中，常采用木材构筑栈道、观景亭在陆地或滨水岸边等地的亲水平台，一般以防腐木为主。但是，当防腐木含水率超过最大值时，木纹理径向涨大，产生菌群，木材被腐蚀，易造成安全隐患；同时防腐木所用化学制剂还会影响水体环境。而木塑复合材料是一种可回收、可降解的绿色生物质材料，具有塑料的硬度和加工能力，同时吸水能力低，对昆虫和腐烂具有较高的抵抗力。在同样应用环境中，木塑复合材料比天然木材更耐用。木塑复合材料不仅具有天然木质感和木质纹理，而且还可根据需求定制色彩，达到与实木材料较高的相似度。在园林景观的观景台设计中，选择健康环保兼具天然木材自然特性的木塑复合材料符合与周边环境相适应的“整体性”设计原则。
1.2可塑性强
木塑复合材料触感和质感与实木不相上下，同时可塑性较强，其制品经过染色、纹理、装饰等加工技术处理后，具有超越木材本身性能限制的独特形式表现力。现今，我国主要采用木塑挤出成型技术，即将木质纤维与热塑性塑料经预处理后通过一定形状的口模将其连续挤出及冷却成型的一种成型工艺，可根据需要制备各种管材、板材、片材等。木塑复合材料抗压和抗弯曲性能强，这种特性使其在实际使用过程中可根据复杂地形和用户的需求等进行灵活调整，有助于实现现代园林设计中的理想设计方案。
1.3生态环保、经济实用
木塑复合材料采用的原材料为低成本的废弃天然植物与塑料，可回收利用；且安装、施工便捷，可节省人工成本；无需防腐处理与日常维修养护，可减少维护成本。在现代园林景观设计中，栈道使用木塑复合材料较多。在2008年北京奥运会鸟巢广场设计中栈道铺设面积达50?000?m2，而每使用1?t木塑产品就相当于减少6万个废弃塑料袋的污染，相当于少砍伐1.5棵30年树龄的桉树，几十年后还可回收循环利用。奥运会主场馆户外设计采用木塑栈道契合低碳、环保、绿色的理念，充分体现了北京奥运会所倡导的“绿色奥运、科技奥运、人文奥运”三大理念。木塑复合材料不含苯物质和甲醛系胶黏剂，可有效避免对环境和人体的伤害。可替代木材，可循环利用，大大节约了木材使用量，符合可持续发展国策。
2木塑材料的变形
2.1木塑的应力及蠕变
夏季气温升高，木塑材料产生热膨胀，较长的木塑热膨胀伸长较大。由于两端被固定，随着温度升高，所受温度应力增大，当膨胀达到一定值后，木塑材料发生失稳而弯曲变形并随热膨胀增加弯曲度增加。木塑弯曲后，温度应力得到释放；中性面应力为零，因弯曲，凹面产生压应力，凸面产生拉应力。由于拉、压应力的长期作用，凸、凹面分别产生拉伸和压缩蠕变，使得曲率变大，在气温降低时也不能完全收缩恢复。如是经过若干气温周期，不断产生周期性蠕变叠加；随着蠕变增加和高分子链的约束力逐渐达到平衡，蠕变的增量逐渐减小，达到蠕变极限。若安装施工在高温季节，因和最高温度的温差小，基本不发生因热膨胀而弯曲变形的情况。但在低温季节，木塑的韧性和强度随温度下降；由于两端被固定，木塑因降温收缩而产生的温度应力达到最大值，往往导致固定处破坏。
2.2吸水膨胀蠕变
降雨时节，木塑吸水膨胀。随着长时间的吸水膨胀，木塑材料产生微量蠕变伸长，不可恢复；并随干湿交替周期，周期性产生蠕变伸长并叠加。随着木塑内部木质达到可能的吸水膨胀极限及高分子材料的约束力的作用，吸水膨胀蠕变伸长的增量逐渐减小，达到蠕变极限。
2.3木塑材料的不可恢复变形量
木塑材料的不可恢复变形量大小是材料受力变形及几种蠕变综合叠加的复杂结果。较长木塑两端被固定约束时，随着木塑材料各种变形和蠕变的叠加，在建成时漂亮的直线型材料，逐渐出现明显的弯曲；并在若干寒暑干湿交替之后达到尺寸基本稳定、弯曲度不再增加。
2.4木塑材料变形的应力计算和蠕变方程
木塑材料中的高分子聚合物相对木质部份吸水率要低二个数量级以上，木塑材料中的木质部分相对高分子聚合物线膨胀系数要低一个数量级以上；在推定公式模型时，高分子聚合物的吸水量忽略不计，木质部份的热膨胀也忽略不计；同时假定前题是将木塑材料视作理想的均一材料，并对一维木塑材料作理论计算。
3木塑材料在园林景观应用及方案设计要点
（1）木塑材料的“弹性模量”“弯曲强度”“吸水率”“尺寸变化率”等指标，是用于户外景观的重要技术质量指标；对木塑材料的相关技术质量指标的严格控制，是设计作品实现现实优良的物质基础。（2）在景观设计中，尽量避免采用连续长尺度设计；在较长尺度方案设计中，可以考虑在长尺度方向采用一端限制性约束，其余非限制性约束的固定方式。大面积尺寸的二维度木塑板材应避免在户外景观设计中采用，可采用多支撑的拼装式结构。（3）在户外木塑建筑及景观施工中，应考虑木塑材料的热胀冷缩因素，宜采用当地平均气温做安装温度基准。木塑材料用于结构件时，在计算材料强度、刚度及变形得出结果后，还应考虑使用年限期间发生的蠕变。采用“骨架增强”结构设计，效果更佳。（4）木塑材料的的防水性及外观色泽和耐久性应重视，以减少户外木塑建筑及景观建成二、三年后，木塑材料吸水变形和表面粉化褪色的现象。户外因日晒雨淋，环境要求严苛；宜选用耐候性能优异的无机系色料着色的木塑材料，以保证着色的耐久性。粉化褪色现象之所以时常发生，一是木塑表面层高分子聚合物老化，二是常有户外酸雨对木塑材料的侵蚀。因此，选择耐候性能指标优异的木塑材料，对于户外木塑建筑及园林景观非常重要。
结束语
随着科学技术的飞速发展，利用资源丰富的天然植物纤维增强塑料是聚合物基复合材料持续增长的一个重要研究方向，因此木塑复合材料作为一种具有低碳、绿色、环保、可持续发展等友好特性的新型复合材料而倍受关注。但是木塑复合材料在结构特性上较为脆弱，长时间风化可能会在结构承重之处产生裂痕，因此在实际应用中应与钢架结构结合使用，以保证使用安全性。
参考文献
[1]顾仲阳.我国森林覆盖率近23%[N].人民日报,2020-03-12(014).
[2]王玲.木塑材料在现代城市景观设计中的应用研究[D].南昌:南昌大学,2012.