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新型木竹复合材料在湿地公园 建设中的应用、思考和建议(湿地科学与管理》2013 年 9 月 )

媒体:原创  作者:邓侃
专业号:邓侃 2021/12/27 18:43:46

新型木竹复合材料在湿地公园建设中的应用、思考和建议

         邓侃 ( 中国林业科学研究院木材工业研究所,北京 100091)

               湿地科学与管理  2013 年 9 月 第 9 卷 第 3 期

摘 要 按照湿地公园的建设理念,针对湿地公园的自然特点 , 提出湿地公园建设应推广应用生态环保型的建筑材料。并以生态环保型的竹基纤维复合材料和木塑复合材料为例 , 论证了使用这两种材料的优点。提出了湿地公园建设户外材料选用原则和相关建议。
关键词 湿地公园 建设 新型木竹复合材料

湿地是重要而独特的生态系统,在涵养水源、净化水质、调节气候、维护生物多样性、固定二氧化碳方面发挥着不可替代的作用。湿地公园是湿地保护体系的重要组成部分,是指以保护湿地生态系统、合理利用湿地资源为目的,可供开展湿地保护、恢复、宣传、教育、科研、监测、生态旅游等活动的特定区域 ① 。截止 2012 年,我国已建立试点国家湿地公园 298 个,其中已通过验收的国家湿地公园12个,地方湿地公园 186 处。
    湿地公园建设首先应满足保护湿地生态系统的需要,所以公园中的人工设施从设计、选材和施工等各个环节都要注意尽量避免对湿地生态系统造成损害,体现与湿地自然景观相协调,优先采用不对环境产生污染的生态环保材料 ② 。使用生态环保型材料不仅体现了保护湿地生态系统的作用,还可以使游客感受到自然之美,有利于树立全面的生态文明意识。
1 湿地公园的环境特点及主要建设内容
目前,除天津外 , 我国其余省份都建有湿地公园。这些湿地公园分布在不同的地理地带,高湿、高寒、高温、高盐碱等因素构成了湿地公园的主要自然环境,客流量较大也是湿地公园的主要特点。
    湿地公园建设的主要内容包括湿地保护恢复工程、宣传教育工程、科研监测工程、访客接待工程、水电路设施等。在宣教工程中,观鸟屋(台)、栈道、解说(宣传、指示)牌是主要的建设项目;在访客接待工程中,宣教馆、廊道、码头等是主要项目。根据各湿地公园规划中相关工程项目的统计,平均每个湿地公园建设观鸟屋(台)2 ~ 3 个,栈道 3 000 m 左右,码头 2 ~ 3 个,各种体量的解说(宣传、指示牌)约 40 个,访客中心 1 个。这些工程项目建设材料的选取,都会直接关系到湿地公园整体建设是否达到与自然和谐相融的要求。
2 湿地公园建设工程选用建材存在的问题
目前在湿地公园的建设中除了园林化倾向严重的问题外,在建设材料的选用上存在以下问题。
2.1 不注重选择环保型建筑材料
不考虑建筑的特点和功能,大量使用水泥、钢材、石材、外墙瓷砖、塑钢等材料。这些材料的质感与环境的协调性非常差,虽在大型建筑上使用这些材料是必要的,但在诸如观鸟屋(台)、栈道、廊道、水榭、小型码头、宣传牌、访客中心的外墙等设施上大量使用,违背了湿地公园的自然性、协调性的建设理念。

此外,在生产水泥、石材、钢材、外墙瓷砖等常规建材时,消耗能量高,会对环境产生危害。除钢材可以回收利用外,其他材料在废弃时均会对环境产生二次污染。
2.2 忽视一些建设材料可能对环境造成危害的问题
使用的基本材料虽然是天然的,但由于采取的防腐措施不环保,对湿地生态环境造成污染,对人类和动植物造成潜在的伤害。例如,在建设码头、栈道、观鸟屋 (台 )等项目中,使用经过化学药剂或沥青、木蜡油等进行浸泡、涂刷生产的防腐木。用化学药剂处理的防腐木在露天使用时,含有重金属物质的防腐剂会从木材中渗出并进入土壤和水体环境,对游客或水禽、鱼类及底栖动物等产生危害。美国在2004 年就颁布法规,禁止使用含有C C A (砷类物质)防腐剂处理的木材在户外使用。而使用沥青、木蜡油等方式处理的木材,色彩不自然、气味难闻、高温下发生粘黏,同样也对环境造成不良影响。
3 湿地公园建设工程材料的选择原则
湿地公园观鸟屋、栈道、码头、水榭、亭阁、廊道、指示牌、警示牌、
建筑物外墙装饰等应尽量选用木、竹及以生物质材料为主的环保型材
料。尽可能使建设项目符合生态建设的理念,不对湿地生态系统造成
危害,同时防止资源的浪费和二次污染的发生。
根据湿地公园的环境特点、湿地公园生态建设理念的要求,笔者
提出湿地公园建设中选用建筑材料的原则。
1)耐候性好。选用的材料要适应湿地公园的环境特点,具有良好
的耐腐、防霉、耐水、耐极端高低温以及抗紫外线等特性,同时还要
满足相关安全要求的强度。
2)源自于天然可再生资源或以天然可再生资源为主生产的环保材
料。主要是指木材、竹材,以木竹或其他生物质材料为主要基材制造
的建设材料。
3)材料的生态安全性高。在使用、维护和报废的过程中不会对环
境、人类以及湿地的动植物产生污染和危害,或者说产生的污染和危
害非常小。
4)生产这些材料时对环境的破坏程度低,有利于降低对森林(木
材)资源的消耗,符合循环利用的要求。
5)与传统材料相比综合成本较为经济。
4 两种环保型户外材料及其应用
4.1 竹基纤维复合材料
“高强度竹基纤维复合材料制造技术”是基于国家 863 计划课题研发,并经过国家林业局科技司组织鉴定“整体达到国际领先水平”的科研成果。其产品“户外用竹基纤维复合材料”, 经中国林产工业协会组织鉴定,达到国际先进水平。该产品是使用我国极为丰富的竹子资源为主要原料,生产出的一种高性能复合材料,具有强度高、耐候性好(28 h 循环水煮后的吸水厚度膨胀率低于 3.0% )、环保型强的特点。利用该产品已成功开发出风电桨叶基材、集装箱底板、室内外地板、家具和建筑结构材、装修装潢材、湿地园林景观建设用材等多类竹基纤维复合材料。目前已在上海淀山湖、上海崇明东滩鸟类国家级自然保护区、苏州三山岛国家湿地公园、苏州太湖新天地、湖北莫愁湖国家湿地公园等地区使用,推广面积达 50 万 m2 , 并且批量出口欧盟(于文吉,2011;于文吉等,2013) 。
4.2 木塑复合材料
木塑复合材料是利用农林剩余物等生物质材料和回收塑料,按一定比例(木粉约 60% )混合后,通过挤出工艺技术制造的具有木材外观和质感的新型建筑材料。该材料体现了循环经济和资源综合利用的理念,具有良好的环保效益、良好资源性和环保性特征,符合国家循环经济政策,是一种新型的绿色材料。木塑复合材料可锯、可刨、可钉,加工性能好,既克服了天然木材耐用性差、易燃、易潮、易腐、易蛀等缺点;又避免了单纯塑料的不足之处,是一种适应性较强的复合材料。目前木塑复合材料在民用建筑和园林景观工程上已得到广泛使用,并作为绿色建筑材料参与了北京奥运会、上海世博会和广州亚运会等重大活动的场馆建设,已批量出口日本等国。
5 湿地公园调查案例
为了取得对比数据,我们分别对两个铺设木栈道的湿地保护单位情况进行了调查(应调查对象要求,我们隐去单位名称)。
5.1 甲单位
铺 设 木 栈 道 3 650 m , 宽 度1.2 ~ 1.6 m ,厚度 4 ~ 6 cm ,折
合大约 255 m3 。材料使用的是美国花旗松和东南亚菠萝格。采用的
防腐措施为用铜铬砷合剂 (C C A 或W - 2), 采用侵注法\熏蒸法处
理。自 2005 年铺设至今 , 已出现开裂和因木材表面变质和因霉菌、
青苔等附着产生打滑现象。自 2009年起逐步进行第二次防腐处理和修
缮。铺设成本(含施工费)美松约为 875 元 /m2 ,菠萝格约为 1 413元 /m
2 。
5.2 乙单位
铺设木栈道面板采用价格为2 950 元 /m3
的防腐木,单板尺寸为 宽 50 cm 、 长 100 cm 、 厚 度 为
5 cm , 铺设成本 300 元 /m2左右。
面板及扶手和栏杆采用耐候木油每年进行 1 次防腐保养,保养成本
120 元 /m2 。需要指出的是,市场上防腐木
价格 2 000 ~ 6 000 元 /m3 。价格的高低和生产防腐木的成本直接相
关。一些厂家为了降低生产成本,在生产防腐木时没有采取真空高压
和高温定性的方法,仅将木材在防腐剂中“过遍水、洗个澡”, 防腐剂
并没有深入到木材内部,起不到良好的防腐效果。因此,从防腐效果
角度考量,低价就意味着低效(质)。
湿地保护单位选用低效 (质 )防腐木的主要原因,是不懂防腐木的生产
原理,以为泡过或刷过防腐剂的木材就是防腐木。
6 使用新型木竹复合材料与常规防腐木材的对比分析

6.1 社会效益
随着我国社会经济的发展,木材需求越来越大,2012 年我国进口原木及锯材已达 5 852 万 m3 ,消耗外汇 127.67 亿美元。在湿地公园建设中使用竹基复合材料,可利用我国丰富的竹材资源,即减少了
大量木材的消耗、节省外汇,也可以帮助培育经营竹子的林农脱贫致富。使用木塑复合材料可以大量使用废弃塑料,减少废弃塑料对环境的污染,且这两种材料纹理整齐,不开裂,较防滑,整体铺张效果好。
6.2 生态效益
不含防腐剂的竹基复合材料、木塑材料是循环经济和资源综合利用的产物 , 具有良好的生态效益,无论是在制造还是使用过程中均具有良好的环境适应性,更替下来的竹基复合材料可自然降解,废旧木塑材料可回收利用,实现循环利用,均不会对环境造成二次污染;这两种新型复合材料的防腐性和耐久性同样优于普通木材或防腐木,不会对环境造成二次污染;

6.3 经济效益
6.3.1 铺装及维护成本低 从材料价格和维护成本来看,竹基复合材料为 12 000 元 /m3左右。但由于竹基复合材料强度高,在同样的使用条件和强度要求下,每块栈道板的厚度仅 2 ~ 3 cm 。折算下来,每平方米竹基复合材料铺设成本大约为 600 元,比使用美松节约 250元,比东南亚菠萝格材料节省 800元。优质木塑材料 5 000 ~ 6 000 元/m3 ,每平方米大约 360 元,作为铺地(非悬空)材料,铺装成本还会有所降低,铺装后基本不用维护。
乙单位防腐木栈道的维护成本为每年 120 元 /m2 ,5 年就需要600 元 /m2 ,如果再加上初始建筑安装成本,铺装使用费用达 900 元/m2 ,已远远高于不需进行防腐处理的竹基纤维或木塑复合材料。
综上分析 , 使用新型木、竹复合材料 — 竹基复合材料 , 可以减少湿地公园建设单位的建设资金投入。
6.3.2 节约天然木材可观 据各湿地公园总体规划粗略统计,按平均每个公园建设 3 000 m 长、1.5 m宽栈道计算。如果使用天然木材,为满足安全需要,栈道板厚度至少5 ~ 8 cm ,大致需要木材 300 m
3左右。而使用高强度竹基复合材料,板材厚度最多 3 cm ,总量为135 m3 。每个湿地公园在木栈道建设方面就可节约天然木材 165 m3 。生产 165 m3 木材按原木出材率 50%计算约需要采伐 3.84 hm2 森林(按蓄积量 85.88 m3 /hm 2 )

以上分析仅以湿地公园建设木栈道为对象,在实际建设中,还有很多涉及户外的建设项目可使用这两种新型木竹复合材料。当然,建设项目中使用木、竹复合材料种类和规格,需要根据实际情况进行具体论证。但可以得出这样的结论,如果数量众多的湿地公园,包括湿地类型保护区如能在建设中尽可能地采用这两种新型木竹复合材料,将极大地减少对森林资源的采伐,减少木材进口,能产生明显的经济效益、生态效益和社会效益。
7 建议
在建设美丽中国的进程中,各地越来越重视湿地保护和湿地公园建设,湿地公园的数量也会大幅度增加。管理部门应进一步细化对湿地公园规划、设计和建设的要求,使湿地公园管理走上科学化、规范化的轨道。为此,应尽早地组织制定湿地公园建筑材料的选用标准,明确提倡和推广选用既能满足使用要求,又能体现资源节约和环境保护的新型生态材料。
参考文献
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(LY/T 1755-2008)[S]. 北京:中国林
业出版社
国家林业局森林资源管理司 .2010. 第七
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于文吉 . 2011. 我国高性能竹基纤维复
合材料的研究进展 [J]. 木材工业,
25(1):6-8,29
于文吉,余养伦 . 2013. 我国木、竹重组
材产业发展的现状与前景 [J]. 木材工
业,27(1):5-8
收稿日期:2013- 06- 20
作者简介:邓侃,中国林科院木材工
业研究所党委书记,副所长,高级工
程师。 E- mail:504417915@ qq.com

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