建筑塑料的应用与发展前景

塑料具有质轻、价廉等优点，在建筑中有很多应用，可以替代钢材、木材等。据统计，每年建筑业消耗塑料约占塑料总产量的1/4，位居应用塑料的首位，建筑塑料与水泥、钢材、木材并称为四大建筑材料[1]。建筑塑料的主要应用是塑料门窗、塑料管道、塑料地板等方面，其市场潜力巨大，发展前景看好。

随着近年来房地产业的迅猛发展，建筑塑料的用量也呈稳步增长的趋势，我国塑料建材行业高速扩张，技术水平大幅提升，产品日益成熟，塑料建材的应用范围从室外设施发展到室内装饰。本文旨在介绍塑料建材在塑料门窗、墙体、地板、吊顶、给排水工程、塑料壁纸等建筑部分的应用。

塑料建材在门窗中的应用

门窗子系统与建筑节能的关系极为密切,它在建筑与环境的协调上担负着人与自然,户内与户外既沟通又分离的多重功能。门窗子系统中的建筑外门窗是建筑围护结构中轻质、薄壁、透明的构件。与墙体和屋面比较,是隔热保温的薄弱部位。尽管建筑外门窗面积只占整个建筑外围护结构表面积的1/5～1/3,但是在多数房屋建筑中,通过外门窗损失的能耗往往占到整个外围护结构能耗的一半以上。由此可见,建筑外门窗是建筑工程中保温能力最低的外围护结构［2］。因此,建筑外门窗的质量性能,是提高建筑外门窗的隔热保温、提高建筑节能水平的关键环节。

塑料门窗最大优势在于保温节能，这正符合建筑节能的要求，经过20 多年的发展，塑料门窗在全球范围内得到广泛推广和应用。塑料门窗在欧洲、北美、俄罗斯、韩国市场上的用量逐年递增，据有关数据显示，目前，塑料门窗在欧洲拥有45%的市场占有率，在北美大约占48% 的份额，在俄罗斯占到约50%，在韩国的市场占有率高达62%［3］。

塑料门窗主要以聚氯乙烯( PVC)树脂为胶结料，以轻体碳酸钙为填料，加入一定比例的添加剂，经过混炼、挤压、冷却成型，再经切割、焊接成框与五金件、玻璃等组装而成。塑料门窗最大特性是节能，主要体现在：产品生产能耗低，生产同样质量的型材，塑料型材能耗仅是金属钢材的1/4；回收附加值高，回收程序简易，只需将塑料粉碎重新塑型。此外，塑料门窗还具有密封性好、外形美观、装饰效果佳、防火性好、耐腐蚀等特性。

张旭东［4］等的研究显示：参考国际相对成熟的建筑产品分类体系，如美国的Sweets和Uniformat体系、欧洲的Bertelsmann体系以及日本的BL体系，并结合市面上相对量大面广的产品，绿色建材塑料门通常包括PVC塑料门、PVC塑料地弹簧门、未增塑聚氯乙烯(PVC-U)塑料门、玻璃纤维增强塑料(玻璃钢)门、硬聚氯乙烯（PVC）内门；而绿色建材塑料窗则有PVC塑料窗、增塑聚氯乙烯(PVC-U)塑料窗、未增塑聚氯乙烯（PVC-U）塑料窗、PVC塑料悬转窗、玻璃纤维增强塑料(玻璃钢)窗。

目前我国市场上塑料门窗已成主流型材，但近年来我国生态环境恶化，雾霾天气肆虐，节能减排迫在眉睫，优化塑料门窗生产回收技术水平，研发新型节能门窗，提供优质产品，是塑料门窗行业今后发展的主要方向。

塑料建材在墙体中的应用

当塑料制品作为建筑外墙材料使用时，需要考虑重量、静力学、隔热、隔声、耐候、光学特性、防火、机械应力、抗化学能力、温度范围等性能。这些参数对于一个功能技术合理、满足基本围护要求的建筑外墙来讲十分重要。轻质、耐候、抗腐蚀，具有一定的材料强度和正常使用温度范围，保证了塑料产品可以被安装并长久使用；隔热、隔声、良好的光学特性，保证了建筑室内的舒适度；一定的防火等级和抗冲击强度，保证了突发情况下的建筑安全。除了这些基本性能外，塑料有着其他材料难以比拟的可塑性、柔韧性和可控的透明性，能够塑造出独特的造型和半透明的空间氛围，从而成为一些建筑师钟爱的材料[5]。

在全民倡导绿色节能的当下，建筑物的节能性也显得尤为重要。而建筑的能耗高低主要取决于外墙的保温性能，建筑外墙保温效果越好，建筑物的能耗越低。有数据显示，建筑物外墙传热带来的能耗损失占整个外围护结构总能耗损失的48%。因此，各种保温、环保节能、轻型建筑材料在内外墙的建筑设计中得到广泛推广和应用［6］。

根据保温技术方案的不同，保温材料分为内保温材料及外保温材料，在建筑工程中大量使用的有矿物棉、膨胀珍珠岩、泡沫塑料等[7]。矿物棉保温隔热性能好、耐高温、吸振隔音，但吸水率高、不防潮、强度不足，施工过程中容易塌陷。国外在20世纪50年代大量使用，随着建筑材料的不断发展，逐渐被其他新型材料取代。膨胀珍珠岩是以珍珠岩、松脂岩和黑曜岩为主要原材料，经过一定工艺制作而成，导热系数低、耐高温、易碎、抗冲击性能差，主要用于内保温填充材料。例如在墙体施工中大量采用空心砖结构，在空心部分填充膨胀珍珠岩，起到隔热、节能保温的作用。塑料泡沫保温材料是随着化工工艺的发展，发展起来的一种新型建筑材料，主要有聚乙烯泡沫塑料和聚氨酯泡沫塑料两大类。塑料泡沫具有卓越的隔热保温性能，良好的防水性能，高阻燃性能。其中聚苯乙烯泡沫塑料是目前使用最为普遍的一种保温隔热材料，具有保温隔热性能好、质轻、吸声等特性，尤其适合寒冷地区的保温[8]。

此外，塑料墙体发展的另一大趋势也悄然来临。目前国内建筑行业发展迅速，城市规模不断扩大，在建的项目众多，项目灵活性显得重要。随着机电一体化设备的发展，3D 打印技术也日趋成熟。利用3D打印技术，基于其灵活性，可以在一次制作中使用多种塑料保温材料，可以兼顾墙体内保温与外保温技术的优势。随着技术的进一步成熟以及人们观念的改变，基于3D 打印的纯保温节能建筑将得到广泛应用。

塑料建材在地面装饰中的应用

室内装饰中常用的地面装饰塑料材料有塑料地板、塑料地毯以及塑料涂布地面。

塑料地板按主材料树脂的不同可分为PVC塑料地板、聚丙烯树脂地板；按制备工艺不同可分为热压地板、注射地板；按材质可分为硬质、软质卷材；按外形可分为块状地板和卷材地板。与传统木地板相比，塑料地板有许多优点：(1)绿色环保，塑料地板可以回收利用，大量替代木地板，可以有效保护自然资源；(2)防潮耐磨，PVC地板主要材料是塑料，能防水，其表面覆有特殊的透明耐磨层，有良好耐磨性能，其耐磨转数高达30万转，远远高于强化地板的1.3万转；(3)吸音，塑料地板吸音可达20 dB，这种特性使得塑料地板特别适合应用在病房、图书馆等安静的地方；(4)高弹性抗冲击，脚感舒适、防滑，塑料地板含高弹发泡垫层，能在一定程度上分散地面对足底的冲击，脚感温润，与地毯类似，塑料地板遇水发涩，不容易使人滑到，这种特性特别适合幼儿园、体育场所以及老年人聚集的场地使用；(5)装饰性强塑料地板花色繁多，走高仿路线，包括仿地毯纹、大理石纹、木地板纹，纹路几乎可以以假乱真，再配以多彩的装饰条，便可营造出绝美的装饰效果；(6)裁剪拼接简单，安装便捷，塑料地板的材质可以利用美工刀随意裁剪，再根据装修风格进行个性化拼接，安装不用水泥砂浆，快捷便利[9,10]。正是基于PVC 地板的上述诸多优点，塑料地板作为新型的地面装饰材料日益受到人们的重视，逐渐成为地面装饰材料界的宠儿。

除此之外，另两种塑料制品在室内也颇有应用：塑料地毯主要是由增塑剂以及PVC树脂等材料制成，其具有色彩鲜艳、较强的耐水性能、脚感柔软、可燃性低等特点。塑料地毯常用于宾馆、舞台等地面铺设，还可以放在浴室门口起到防滑的作用；塑料涂布地面由树脂、颜料以及填料等组成，其中较为常用的树脂有丙烯酸树脂、聚氨酯树脂、环氧树脂等，在进行施工之前要将这些树脂调配成沙浆才可以。其主要的优点是施工简单、无接缝，可以用于医院、清洁车间等对卫生条件要求较高的建筑物地面中[11]。

塑料管材在给排水管道中的应用

早在上个世纪，塑料管材在国际上已得到广泛应用，尤其是在上个世纪的九十年代，塑料管材市场迅猛发展。我国自上个世纪八十年代左右开始生产塑料管材，至今已有几十年的发展历史。塑料管材倍受青睐的原因主要得益于它自身的优势，总体而言，新型的塑料管材具有以下几个方面的优势。第一，新型塑料管材的水流阻力小，新型塑料管材比起其他管材，内壁更为光滑，不易结垢，所以水流与管道的摩擦力较小，因而水流的阻力较小，更适合给排水工程。第二，新型塑料管材比起其他管材，材质更轻，连接的方式多种多样，易安装，能接受更大的水流的强度。第三，新型的塑料管材比起其他管材，造价更低，能够节省更多的成本。第四，新型的塑料管材更环保，抗腐蚀性更强。金属材质长期在水 流的作用下会被水中的氧化物氧化，水质一般会受到污染，管道也会被逐渐腐蚀而变得疏松，最终失去功效。而塑料材质的管道却不易腐蚀，所以不会造成水质的污染 [12]。

我国应用较多的塑料管材有如下几种：(1) 硬质聚氯乙烯管( UPVC)是给排水管材中应用最多的塑料管道，UPVC耐腐蚀、柔软性好、卫生无毒，主要用于市政给排水管道以及其他建筑给排水管道；(2) 铝塑复合管( PAP)是复合型管材，中间为起骨架作用的铝管，内外覆以聚乙烯( PE)塑料，PAP具有节约能源、改善居家环境、降低建筑自重，便捷施工等优势，主要用在室内冷热水管道；(3) 玻璃钢加砂管( ＲPM)是一种柔性的非金属复合型管材，主要由树脂、玻璃纤维、石英砂固化而成，具有质轻、强度大、耐腐蚀等优势，主要用在大口径市政给排水管道以及污水工程；(4) 聚乙烯(PE)管按密度可分为高、中、低密度聚乙烯管，低密度 PE柔性好、耐冲击性优越，主要用于农业排灌，高、中密度 PE主要用于室内外供水管道；(5)交联聚乙烯管(PE-X)口径较小，多用于室内冷热水供应；(6) 丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)塑料管耐腐性强，耐高温，且温度适用范围宽，价格高，主要用于防腐管道；(7) 钢塑复合管(SP)兼备金属管材的机械强度和塑料管材的耐腐蚀性能，主要应用于供水管道［13］。随着科技发展，塑料管材的应用日趋完善，塑料给排水管道的配套专用管件的研发以及布排管道施工的标准规 的编写工作将逐步落实，国家相关政策也将促进塑料管材在建筑行业的推广应用。

塑料建材在吊顶装饰中的应用

在室内吊顶装饰中，常用的塑料材料有塑料采光板、聚氯乙烯扣板、塑料吊顶等材料。

塑料采光板主要用于建筑物的防雨天棚、候车亭、通道顶棚等室内采光顶棚的装饰中，是现阶段一种比较理想的采光顶棚材料，所以也广泛地应用于室内装饰中。常用的塑料采光板主要有聚氯乙烯采光板、玻璃钢采光板以及聚碳酸酯采光板[14]。其中，聚氯乙烯采光板主要是一种半透明的材料，光线比较柔和，各项物理性能都比较好，且其具有较好的阻燃性及较好的安全性能。

聚氯乙烯扣板主要以聚氯乙烯树脂为主要原材料加工而成，其分为硬质和软质两种类型。近些年来，也出现了各种新型的聚氯乙烯扣板，这些大多数属于硬质材料，具有较好的防潮、防蛀以及隔音等性能。此外，这种新型的聚氯乙烯扣板安装方便，价钱便宜，还有许多的花型供人们选择，其主要用于厨房、阳台等的天花吊顶。

塑料吊顶则是由专门的吊顶厂家所生产，其主要的成分有PVP，生产厂家可以根据客户的需求来将其加工成各种不同形状的产品，塑料吊顶可分为硬质天花和软膜天花这两种类型。硬质天花主要是按照客户的需求定做，这种天花板主要用于电影院、报告厅等公共场所建筑中。而软膜天花则可以制作成各种不同样式的，如平面或者立体的形状，可供客户选择的花型以及颜色也比较多，且还具有安全耐用、隔音效果好等特点，这种材料一般用于办公空间、娱乐场所等[15]。

塑料材料在墙面装饰中的应用

塑料墙面是以纸或者布为基础材料，以聚氯乙烯树脂、聚醋酸乙烯树脂等为面层，并通过一些压花、印花、发泡等工艺来制成的一种带有各种图案花纹的内墙面装饰材料。这些材料的特点是具有较好的防潮、防燃以及防霉效果。

塑料壁纸是以一定的高分子材料为基材，表面进行涂塑，再经过涂布、压延以及压花、发泡等制备工艺制成的墙面装饰材料。与传统的纤维壁纸相比，其优越性在于：装饰效果好、黏贴方便、耐磨寿命长、易于维护和保养。

常用的塑料壁纸包括普通塑料壁纸和发泡塑料壁纸，普通塑料壁纸以80 g/cm2的纸张为基质，覆以100 g/cm2的聚氯乙烯糊状树脂，经印花等工序制备而成；发泡塑料壁纸以100 g/cm2的纸张为基质，涂塑上300 ～400 g/cm2的含有一定比例发泡剂的聚氯乙烯糊状树脂，经印花加热发泡而成。根据其发泡时间长短，又可分为高发泡墙纸和低发泡墙纸，高发泡墙纸装饰效果好，有吸声的特性，常用于影剧院天花板的装饰；低发泡墙纸主要用于客厅、走廊墙裙的装饰。

塑料壁纸的技术要求，主要包括几个方面：外观不允许有褶皱、色差，以免影响装饰效果；壁纸进行老化试验时，经碳棒照射20 h无褪色、变色现象；具有良好耐摩擦性，将壁纸用干白布在摩擦机上摩擦25次，用湿布摩擦2次，白布上不得沾色；此外，还包括湿强度，要求将壁纸在水中浸泡5 min，取出后将水吸干，测定抗拉强度应不小于2.0 N/15 mm。

结语

塑料在建筑领域应用广泛,建筑塑料的应用有利于减轻结构自重,提高装配效率,更加符合现代化施工流程，且合理应用可提高建筑质量和耐久性，以及达到节能环保效用。与此同时，我们应该进一步对材料的加工工艺以及成分设计的研究，更大发挥塑料在建筑造型塑造的优势,拓展其应用空间。

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