集装箱建筑材料与功能研究范文

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摘要：集装箱是一种具有较高强度、刚度和固定规格的钢结构体，其在港口主要是作为承担货物运输的大型容器使用。这种具有完整内部空间及良好结构形态的工业制成品，如果将它重新作为建筑构件或者建筑的单元体加以再利用，可以带来良好的低碳环保效应，集装箱建筑就是这种利用废弃集装箱与新集装箱进行组合搭建的新型装配式建筑体系。以集装箱建筑作为研究对象，总结并分析了集装箱建筑的材料性能与应用功能研究现状。

关键词：集装箱建筑；材料性能；应用功能

0引言

为了保证货物运输的绝对安全，一般港口集装箱工作10年左右就会被强制退役，但这不代表那些到期集装箱的各项性能达不到标准，因此，在我国长三角、珠三角、渤海湾，以及港口、铁路等交通便利的地区，出现了这种由旧集装箱改造而来的新型建筑并且已经有了许多应用[1]，同时集装箱建筑也正在从起初的简单改造逐渐发展成为适应各种人类活动的绿色环保建筑，其各项性能和功能都有了很大的提升，这种新型建筑形式也受到了人们的青睐并正在被慢慢地接受，其在国内建筑领域有着无比巨大的发展潜力。

1集装箱建筑的材料性能研究

1.1隔热材料

1.1.1添加隔热材料的必要性标准集装箱的外壳部分由钢材制成，厚度约为1.6~2.0mm，这种未经特殊处理的薄壁钢板结构令集装箱箱体具有极强的导热性，使得建筑内部环境不能够满足外围护结构的热工性能要求，从而无法适应各种人类活动，因此需要对标准集装箱的围护结构进行人为改造，以提升集装箱外部围护结构的热工性能。而隔热涂料能够保证在不影响集装箱表面特征的情况下，创造良好的物理性能供人们进行各种社会活动。

1.1.2集装箱建筑中常见的隔热材料及性能影响因素建筑隔热材料按形态可分为多孔状保温隔热材料、纤维状保温隔热材料、层状保温隔热材料等。按材质可分为无机保温隔热材料、有机保温隔热材料和金属保温隔热材料三大类；建筑中最常用的隔热材料主要有硬质聚氨酯泡沫塑料、挤塑聚苯乙烯泡沫塑料、岩棉板、玻璃棉等。隔热材料的性能主要取决于材料的热导系数，热导系数越小，其保温隔热的性能越好。而热导系数与其本身组成成分、表面密度、内部结构有关，同时热量的平均传导速度也会影响材料的隔热性能。由于集装箱形状固定，搭建集装箱建筑时为了充分利用内部空间，在相同条件下宜选用较薄的隔热材料如聚氨酯泡沫保温材料，将之填充于集装箱外壳波纹断面的凹处。同时选用高热阻值材料，如真空绝热板这种新型保温材料，能够明显减少保温材料在集装箱建筑空间中的占用程度。

1.2防水涂料

1.2.1采用防水涂料的必要性集装箱的结构主要分为以下几个部分：钢体框架、地板及其附加梁、构成箱体围护的波浪形墙板、门窗及其附属部分、以及各种安装构件。各组成部分之间相互焊接，形成了具有完整性和独立性的“盒子结构体”。钢结构具有高强度但易被腐蚀的特性，因此在完成集装箱建筑各组成构件焊接后还要对其表面进行特殊处理，以隔绝水、碱、酸、盐等对刚结构有腐蚀性的物质，保证其能够在长时间转运和堆放的过程中各物理和化学性能不致损伤甚至破坏。防水涂料在施工固化前是一种未定形的浆膏状材料或粘稠状液体，它对任何复杂的形状和变截面基层均容易施工，并能够形成牢固的粘结、严密的整体性防水涂层。常见的建筑防水涂料有聚氨酯防水涂料（单组分、双组分、羟丁型）、沥青类防水涂料、聚合物水泥防水涂料等。

1.2.2性能影响因素分析（1）配比比例。防水涂料的配比比例是由生产商通过实验得出的可靠数据，使防水涂料的性能能够达到最佳。若在使用过程中随意增减粉料的含量，会在一定程度上影响涂膜的性能效果。（2）搅拌过程。在制作防水涂料时，搅拌宜尽量减少气泡的产生，并且保证粉料的均匀。一般至少需对防水涂料进行5min的低速搅拌，之后通过静置一段时间将涂料中的气泡释放。（3）涂膜次数。在相同膜层数目及养护时间的条件下，涂膜次数越多，其密实度越高，气泡越小，因此性能有着显著提升。（4）养护环境。在涂膜结束后需对其进行养护处理，标准养护温度为21~25益，相对湿度40%~60%，若养护环境过于高温干燥，则其中水分蒸发加快，导致水化反应无法持续进行，使得涂料性能下降[2]。

1.3隔音涂料

1.3.1隔音涂料在集装箱建筑上的应用隔音材料主要有：隔音板、隔音涂料、隔音屏障、隔音密封剂等。其中隔音涂料集装箱建筑中有着极其重要的作用，它是一种新型可喷涂的粘弹性高分子聚合物，专门涂在钢、铁、铝等金属材料表面抑制物体表面的振动，从而起到减弱噪声的作用[3]。隔音涂料被广泛使用的原因主要有以下几点：重量轻、占地空间小、成本低等，这些特点恰恰满足了集装箱建筑钢结构的特性需求。

1.3.2性能影响因素分析

（1）材料厚度。实验证明，隔音涂料的厚度很大程度上影响隔音系数的大小和频率范围。同种材料，厚度越大，隔音系数越大，隔音效果越明显。（2）空隙率。多孔吸音材料中连通的空气体积与材料的总体积比值叫做空隙率，空隙率不同，对隔音材料的隔音系数有着明显影响。空隙率下降，导致隔音性能下降[4]。（3）温度和湿度。温度和湿度的变化通过影响隔音涂料的空隙率进而对隔音效果造成一定的影响，因此，一般隔音涂料所处环境的温度和湿度应在标准范围以内，使得隔音材料达到最佳性能。

2集装箱建筑的应用功能研究

目前，集装箱建筑在国内国外已经有了广泛的应用领域，主要有灾后应急类、生活居住类、商业类、文化教育类、公共服务类及其他类别。

2.1灾后应急类由于集装箱建筑为整体模块化结构，其建造效率相比与传统建筑要高出许多，同时因为其安全可靠性和低廉的价格，在受灾地区能够在最短的时间内搭建出大量稳定的灾后应急房屋。2011年，日本发生海啸，灾后应急类集装箱建筑代表EX-CONTAINER为受灾地区提供了一种相比于一般灾后应急房屋更加安全，价格更加低廉的应急住宅，帮助灾区迅速完成了灾后重建的工作[5]。2.2生活居住类由于集装箱建筑独特的趣味性，使得越来越多的人们愿意尝试居住在这样的“盒子”建筑中。同时集装箱建筑具有模块化的特点，其建造周期短，在需要进行局部改造时只要将模块单元拆分即可进行独立施工，相比于传统建筑更加便捷，同时保证了建筑的完整性，延长建筑使用寿命。

2.3商业类集装箱建筑在商业中的应用主要有办公写字楼和餐饮服务场所。集装箱建筑是由集装箱和混凝土、钢结构、桁架等结合，从外观看来给人以简约，绿色环保的视觉感受，其内部与传统建筑差别不大，建造成本更低，因此特别适合作为办公场所。在道路交通较为复杂的商业街道使用集装箱建筑作为店面时，只需在工厂将店铺内部装修完成后直接将各个集装箱单元体运送到指定街道进行组装，大大缩短了施工时间，避免对道路交通产生影响，同时降低了经营成本。

2.4文化教育类集装箱建筑由一个一个的模块单元组成，所以能够通过不同的搭建方式改造成各种传统建筑形式，集装箱建筑在文化教育方面的应用主要有展览馆、图书馆、学校建设，如丹麦哥本哈根展览馆、广州53美术馆、上海理工大学实践基地等。

2.5公共服务类集装箱的整体性，方便运输，独特的造型使得许多国家将它应用于公共基础设施建设，如由集装箱改造而来的卫生间，报刊亭、小型超市、电话亭等。

3结语

集装箱建筑这种新型建筑形式具有趣味性、安全使用性、经济实用性、低碳环保性等特点，因此其在国内有着十分可观的发展前景，在未来一段时间内将会出现更多应用于集装箱建筑的保温隔热、防水、隔声材料，同时更多的传统建筑将采用集装箱建筑形式进行改造，进一步完善它的功能特性以适应各种人类活动，从而推动集装箱建筑在国内的发展。

参考文献：

[1]夏晨晨.集装箱建筑及其性能研究初探[D].东南大学,2013.

[2]张丽.建筑防水材料检测影响因素[J].四川水泥.2017(12):314.

[3]张长虹.浅谈建筑施工中隔音材料的使用[J].建材发展导向.2011(10):151.

[4]马晓敏，黄国黎.隔音材料在建筑工程中的应用分析[J].江西建材.2013(6):13,17

.[5]赵鹏.集装箱建筑适应性设计与建造研究[D].湖南大学,2011.

作者：晏凤元；周凯东；周晶靖；朱伟豪；梁显裕 单位：南京工程学院建筑工程学院