集裝箱建筑材料與功能研究范文

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摘要：集裝箱是一種具有較高強度、剛度和固定規格的鋼結構體，其在港口主要是作為承擔貨物運輸的大型容器使用。這種具有完整內部空間及良好結構形態的工業制成品，如果將它重新作為建筑構件或者建筑的單元體加以再利用，可以帶來良好的低碳環保效應，集裝箱建筑就是這種利用廢棄集裝箱與新集裝箱進行組合搭建的新型裝配式建筑體系。以集裝箱建筑作為研究對象，總結并分析了集裝箱建筑的材料性能與應用功能研究現狀。

關鍵詞：集裝箱建筑；材料性能；應用功能

0引言

為了保證貨物運輸的絕對安全，一般港口集裝箱工作10年左右就會被強制退役，但這不代表那些到期集裝箱的各項性能達不到標準，因此，在我國長三角、珠三角、渤海灣，以及港口、鐵路等交通便利的地區，出現了這種由舊集裝箱改造而來的新型建筑并且已經有了許多應用[1]，同時集裝箱建筑也正在從起初的簡單改造逐漸發展成為適應各種人類活動的綠色環保建筑，其各項性能和功能都有了很大的提升，這種新型建筑形式也受到了人們的青睞并正在被慢慢地接受，其在國內建筑領域有著無比巨大的發展潛力。

1集裝箱建筑的材料性能研究

1.1隔熱材料

1.1.1添加隔熱材料的必要性標準集裝箱的外殼部分由鋼材制成，厚度約為1.6~2.0mm，這種未經特殊處理的薄壁鋼板結構令集裝箱箱體具有極強的導熱性，使得建筑內部環境不能夠滿足外圍護結構的熱工性能要求，從而無法適應各種人類活動，因此需要對標準集裝箱的圍護結構進行人為改造，以提升集裝箱外部圍護結構的熱工性能。而隔熱涂料能夠保證在不影響集裝箱表面特征的情況下，創造良好的物理性能供人們進行各種社會活動。

1.1.2集裝箱建筑中常見的隔熱材料及性能影響因素建筑隔熱材料按形態可分為多孔狀保溫隔熱材料、纖維狀保溫隔熱材料、層狀保溫隔熱材料等。按材質可分為無機保溫隔熱材料、有機保溫隔熱材料和金屬保溫隔熱材料三大類；建筑中最常用的隔熱材料主要有硬質聚氨酯泡沫塑料、擠塑聚苯乙烯泡沫塑料、巖棉板、玻璃棉等。隔熱材料的性能主要取決于材料的熱導系數，熱導系數越小，其保溫隔熱的性能越好。而熱導系數與其本身組成成分、表面密度、內部結構有關，同時熱量的平均傳導速度也會影響材料的隔熱性能。由于集裝箱形狀固定，搭建集裝箱建筑時為了充分利用內部空間，在相同條件下宜選用較薄的隔熱材料如聚氨酯泡沫保溫材料，將之填充于集裝箱外殼波紋斷面的凹處。同時選用高熱阻值材料，如真空絕熱板這種新型保溫材料，能夠明顯減少保溫材料在集裝箱建筑空間中的占用程度。

1.2防水涂料

1.2.1采用防水涂料的必要性集裝箱的結構主要分為以下幾個部分：鋼體框架、地板及其附加梁、構成箱體圍護的波浪形墻板、門窗及其附屬部分、以及各種安裝構件。各組成部分之間相互焊接，形成了具有完整性和獨立性的“盒子結構體”。鋼結構具有高強度但易被腐蝕的特性，因此在完成集裝箱建筑各組成構件焊接后還要對其表面進行特殊處理，以隔絕水、堿、酸、鹽等對剛結構有腐蝕性的物質，保證其能夠在長時間轉運和堆放的過程中各物理和化學性能不致損傷甚至破壞。防水涂料在施工固化前是一種未定形的漿膏狀材料或粘稠狀液體，它對任何復雜的形狀和變截面基層均容易施工，并能夠形成牢固的粘結、嚴密的整體性防水涂層。常見的建筑防水涂料有聚氨酯防水涂料（單組分、雙組分、羥丁型）、瀝青類防水涂料、聚合物水泥防水涂料等。

1.2.2性能影響因素分析（1）配比比例。防水涂料的配比比例是由生產商通過實驗得出的可靠數據，使防水涂料的性能能夠達到最佳。若在使用過程中隨意增減粉料的含量，會在一定程度上影響涂膜的性能效果。（2）攪拌過程。在制作防水涂料時，攪拌宜盡量減少氣泡的產生，并且保證粉料的均勻。一般至少需對防水涂料進行5min的低速攪拌，之后通過靜置一段時間將涂料中的氣泡釋放。（3）涂膜次數。在相同膜層數目及養護時間的條件下，涂膜次數越多，其密實度越高，氣泡越小，因此性能有著顯著提升。（4）養護環境。在涂膜結束后需對其進行養護處理，標準養護溫度為21~25益，相對濕度40%~60%，若養護環境過于高溫干燥，則其中水分蒸發加快，導致水化反應無法持續進行，使得涂料性能下降[2]。

1.3隔音涂料

1.3.1隔音涂料在集裝箱建筑上的應用隔音材料主要有：隔音板、隔音涂料、隔音屏障、隔音密封劑等。其中隔音涂料集裝箱建筑中有著極其重要的作用，它是一種新型可噴涂的粘彈性高分子聚合物，專門涂在鋼、鐵、鋁等金屬材料表面抑制物體表面的振動，從而起到減弱噪聲的作用[3]。隔音涂料被廣泛使用的原因主要有以下幾點：重量輕、占地空間小、成本低等，這些特點恰恰滿足了集裝箱建筑鋼結構的特性需求。

1.3.2性能影響因素分析

（1）材料厚度。實驗證明，隔音涂料的厚度很大程度上影響隔音系數的大小和頻率范圍。同種材料，厚度越大，隔音系數越大，隔音效果越明顯。（2）空隙率。多孔吸音材料中連通的空氣體積與材料的總體積比值叫做空隙率，空隙率不同，對隔音材料的隔音系數有著明顯影響。空隙率下降，導致隔音性能下降[4]。（3）溫度和濕度。溫度和濕度的變化通過影響隔音涂料的空隙率進而對隔音效果造成一定的影響，因此，一般隔音涂料所處環境的溫度和濕度應在標準范圍以內，使得隔音材料達到最佳性能。

2集裝箱建筑的應用功能研究

目前，集裝箱建筑在國內國外已經有了廣泛的應用領域，主要有災后應急類、生活居住類、商業類、文化教育類、公共服務類及其他類別。

2.1災后應急類由于集裝箱建筑為整體模塊化結構，其建造效率相比與傳統建筑要高出許多，同時因為其安全可靠性和低廉的價格，在受災地區能夠在最短的時間內搭建出大量穩定的災后應急房屋。2011年，日本發生海嘯，災后應急類集裝箱建筑代表EX-CONTAINER為受災地區提供了一種相比于一般災后應急房屋更加安全，價格更加低廉的應急住宅，幫助災區迅速完成了災后重建的工作[5]。2.2生活居住類由于集裝箱建筑獨特的趣味性，使得越來越多的人們愿意嘗試居住在這樣的“盒子”建筑中。同時集裝箱建筑具有模塊化的特點，其建造周期短，在需要進行局部改造時只要將模塊單元拆分即可進行獨立施工，相比于傳統建筑更加便捷，同時保證了建筑的完整性，延長建筑使用壽命。

2.3商業類集裝箱建筑在商業中的應用主要有辦公寫字樓和餐飲服務場所。集裝箱建筑是由集裝箱和混凝土、鋼結構、桁架等結合，從外觀看來給人以簡約，綠色環保的視覺感受，其內部與傳統建筑差別不大，建造成本更低，因此特別適合作為辦公場所。在道路交通較為復雜的商業街道使用集裝箱建筑作為店面時，只需在工廠將店鋪內部裝修完成后直接將各個集裝箱單元體運送到指定街道進行組裝，大大縮短了施工時間，避免對道路交通產生影響，同時降低了經營成本。

2.4文化教育類集裝箱建筑由一個一個的模塊單元組成，所以能夠通過不同的搭建方式改造成各種傳統建筑形式，集裝箱建筑在文化教育方面的應用主要有展覽館、圖書館、學校建設，如丹麥哥本哈根展覽館、廣州53美術館、上海理工大學實踐基地等。

2.5公共服務類集裝箱的整體性，方便運輸，獨特的造型使得許多國家將它應用于公共基礎設施建設，如由集裝箱改造而來的衛生間，報刊亭、小型超市、電話亭等。

3結語

集裝箱建筑這種新型建筑形式具有趣味性、安全使用性、經濟實用性、低碳環保性等特點，因此其在國內有著十分可觀的發展前景，在未來一段時間內將會出現更多應用于集裝箱建筑的保溫隔熱、防水、隔聲材料，同時更多的傳統建筑將采用集裝箱建筑形式進行改造，進一步完善它的功能特性以適應各種人類活動，從而推動集裝箱建筑在國內的發展。

參考文獻：

[1]夏晨晨.集裝箱建筑及其性能研究初探[D].東南大學,2013.

[2]張麗.建筑防水材料檢測影響因素[J].四川水泥.2017(12):314.

[3]張長虹.淺談建筑施工中隔音材料的使用[J].建材發展導向.2011(10):151.

[4]馬曉敏，黃國黎.隔音材料在建筑工程中的應用分析[J].江西建材.2013(6):13,17

.[5]趙鵬.集裝箱建筑適應性設計與建造研究[D].湖南大學,2011.

作者：晏鳳元；周凱東；周晶靖；朱偉豪；梁顯裕 單位：南京工程學院建筑工程學院