塑料材料在建筑工程设计中的应用

罗淞

摘要：现代科技的发展对各行各业的要求越来越高，尤其是从事建筑设计这一职业，市场日新月异的变化材料的更新也是考验设计师的创新和应变能力。本文作者通过对塑料建材特性的分析，以及在相关建筑项目上的运用，来进一步认识这种新兴材料在当代建筑中的重要性。

关键词：塑料建材；建筑；水立方

中图分类号：TU532 文献标识码：A 文章编号：1674-3024（2017）05-02-02

前言

在建筑装饰材料的族系中，塑料制品材料是新兴的一员，近年来塑料材料成为最普遍和最流行的建材之一，市场上出现了各种类型的塑料以及相关复合型材料。面对如今提倡创新，开拓发展的設计大环境之下，新兴材料的运用显得十分重要。塑料是目前在我们身边无处不在的一种物质，在我们的日常生活中和建筑环境中随处可见，并且逐步成为了不可或缺的关键性建筑材料。与玻璃相比，塑料更具有可塑性，颜色和形状具有多样性，重量更轻，生产成本更低，这些属性都为近代建筑师们带来很大的启发作用。以下是对塑料的定义进行简单的分类。

1塑料的定义与分类

塑料是由高分子链中的碳和氢元素组成的有机合成化合物组成的，他们是有各种合成或天然原料经过化学反应而形成的，可通过高温和压力作用进行塑形，塑料是聚合物这个“大家族”的一份子，并由重复单元的长分子构成，工业聚合物有聚乙烯、聚苯乙烯、涤纶、尼龙和聚四氟乙烯。

塑料大致可分为两类：热塑性塑料和热固体性塑料，热塑性塑料加热时变成液体，可以被塑形和铸造，冷却后边的坚硬和透明。相反，热固性塑料通过加热、化学反应或者辐射固化后，是不逆转的。常见的塑料材料有如下几种：

1.1聚碳酸酯，是一种热塑性聚合物，具有良好的耐冲击性聚碳酸西言是一种热塑性聚合物，具有良好的耐冲击性，密度在1200和1260千克，立方米之间。如今它已广泛作为玻璃的替代品用于建筑中。聚碳酸酯首先在20世纪50年代产生，由于表面硬度及绝缘性能和抵制大气恶劣环境佳而著称。此外材料还具有高度透明度，且外表美观，使得它们适用于安全帽和安全玻璃。较为经典的是阿姆斯特朗和阿尔德林在1969年登月时所带的头盔就是由聚碳酸酯做成的。其有点是透明，阻燃，可回收利用，是良好的热绝缘体。聚碳酸酯相对于玻璃，密度较低，实用性更好。

1.2聚氯乙烯，最早是在1838年由英国科学家维克多·妮奥制造出来，在1912年才实现材料的工业化生产，聚氯乙烯中含有碳、氯、和氢原子，部分提取物来自石油原油和盐。从化学角度来分析，此种材料是惰性的，无毒的，对火灾以及恶劣天气有抵抗作用，具有防渗和良好的隔热效果，同时对电、声音都有很好的隔绝作用，透明度高，易于加工，通过挤压、注塑、碾压、热成型、压力处理等完全可以进行回收再利用。由于它是一种热塑性材料，可以轻易的加热并且重新塑形，经冷却可恢复其原有特性，同时保持新的形状。聚氯乙烯被广泛应用于建筑施工，在管材、门窗、百叶窗等方面都有应用。

1.3玻璃纤维增强塑料

玻璃纤维强化塑料（GRP），上世纪1930年开始大规模投入使用，一般指用玻璃纤维增强不饱和聚酯、环氧树脂与酚醛树脂基体。以玻璃纤维或其制品作增强材料的增强塑料，称谓为玻璃纤维增强塑料，或称谓玻璃钢，由于所使用的树脂品种不同，因此有聚酯玻璃钢、环氧玻璃钢、酚醛玻璃钢之称。质轻而硬，不导电，性能稳定，机械强度高，回收利用少，耐腐蚀。可以代替钢材制造机器零件和汽车、船舶外壳等，在建筑上的应用多表现在管道，户外桌椅，雕塑，雨棚，外墙装饰挂件等。

1.4聚四氟乙烯是四氟乙烯的聚合物。被美誉为“塑料之王”。它是由四氟乙烯经聚合而成的高分子化合物，其具有优良的化学稳定性、耐腐蚀性、密封性、高润滑不粘性、电绝缘性和良好的抗老化耐力。除液氟与熔融金属钠外，能抵御大多数化学药品的腐蚀，能在+250℃至-180℃的温度下稳定存在。另外此种材料具有环保特征，属于无毒材料，用作工程塑料，可制成聚四氟乙烯管、棒、带、板、薄膜等。

2由塑料衍生的常用建材产品

2.1高压装饰防火胶板，俗称密度板，是在高温高压下产生的纤维状物质，层层叠加组合，具体成分为80%的木材，20%的聚氯乙烯，由一个透明的保护层组成，通常为密胺树脂，而核心部分的耐冲击性则来自高密纤维聚合材料。此种材料近年来受建筑设计师的青睐，作为持久而新颖的内饰面，承受了较好的耐磨，抗压考验，且易于被安装，后期维护便捷，在颜色和样式上可以变化出多种形式供市场选择，被广泛应用于水平和垂直面的装饰，同时也带动了软装与家具业的革新。

2.2亚克力复合板，一般形态为内部多孔透明的芯材，外部为丙烯酸层材料附着。其特点为重量轻，硬度大，透明或半透明，可以轻易加工成各种图案形状。在内装顶面墙面饰面材料中有大量应用，另外多孔透明芯材，可以创造局部的透明度，根据不同的视角，其外层可以使光线的透光率变化，形成变换的色彩和光影。基于这一特性，很多外墙发光装饰材料用其作为外层封边和饰面材料。

2.3塑胶板，塑胶是由三元乙丙复合材料构成，这些材料通过使用水性聚氨酯聚合物结合在一起，生产过程很环保，用水量低，产品的挥发性有机物排放量较低，且能够循环使用。其成分兼具了耐磨性与耐腐蚀性，在生产的过程中还可以加入其它带颜色的复合原料，来调配出美丽的图案和形状，使得产品兼具实用性和装饰性。

3塑料建材在建筑工程上的运用

国家游泳中心又称“水立方”（Water Cube），位于北京奥林匹克公园内，是北京为2008年夏季奥运会修建的主游泳馆，也是2008年北京奥运会标志性建筑物之一，其魔幻的外表面膜结构材料采用了ETFE材料，此材料主要成为就是四氟乙烯聚合物，ETFE材料通常被制作成双层或者多层气泡或气垫的形式，结合结构形成建筑外墙，可塑性强，可以被后期加工成圆形、方形、多边形。多个小单元链接层一个群体填充特性空间。应用在水立方建筑工程时充分的体现了此种材料的各种特性。

3.1其具有优越的透光性：ETFE材料通常为无色透明，可以加工成其他颜色，也可以印制各种图案，0.20mm的薄膜材料单层透光率可达95%，白色的透光率也可以达到55%左右，配以不同的颜色或者图案，可以调节建筑的室内光线。“水立方”梦幻般的蓝色来自外面ETFE薄膜，因为弯曲的表面配合材料特有的分子结构，能够折射阳光，使整个建筑的表面看起来像是阳光下晶莹的水滴。而如果置身于“水立方”内部，感觉则会更奇妙，进到“水立方”里面，会产生如置身在水下的光影幻觉。

3.2良好的自洁性：作为外墙材料日常清洁尤为重要，ETFE薄膜由于其特有的分子结构，膜结构表面基本上不沾灰尘。除了遇上沙尘暴等极端天气，一般情况下，自然降水足以使之清洁如新。

3.3久经考验的耐候性：ETFE材料具有耐腐蚀，抗氧化的特征，水立方表面采用的类型可以满足25年以上的使用年限，此材料的稳定温度在150-零下200度之间，完全能适应北方的夏季酷热和冬季严寒。建筑实践证明，在恶劣环境下ETFE材料能够保持15年以上稳定的力学和光学性能。其抗撕裂和耐磨性能也凸显了塑料材质在建筑上的完美表现。

4结束语

综上分析可以得知，随着时代的飞速进步，材料科学的不断更新，塑料建材在行业发展中的作用必将做出更大的贡献，针对此类型材料的研发与更新将致力于更广的领域，解决更多的实际技术问题，未来的塑料建材必将更加先进，对材料的创新应用也必将成为未来工程设计过程中必须遵循的趋势。

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现代物业杂志社

2020-04-21