新型竹建筑材料論文范文

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1新型竹材的主要類型與特點(diǎn)

新型竹材是以天然竹子為原材料利用先進(jìn)的復(fù)合重組技術(shù)和各種工業(yè)化工序?qū)⒅癫募庸こ筛鞣N不同尺寸規(guī)格的建筑用材，使其具有更加穩(wěn)定的物理特性和更廣泛的使用空間，以滿足現(xiàn)代建筑對材料的要求。現(xiàn)代竹材主要代表有竹材重組材、竹材層積材、竹材膠合板等。

1.1新型竹材常見類型（1）竹材重組材竹材重組材是將低質(zhì)材（小徑級材等）加工為竹束，經(jīng)干燥、施膠、組坯、熱壓而成的板狀或其他形狀的竹質(zhì)人造復(fù)合材料。竹材重組材的生產(chǎn)工藝簡單，突破了傳統(tǒng)工藝中的切削加工方式，保持了天然竹材的紋理結(jié)構(gòu)，合理利用了竹材纖維材料的固有特性，保留了竹材原有的物理性能，具有縱向強(qiáng)度高，加工性能好，材質(zhì)利用率高（90%以上）等特點(diǎn)。現(xiàn)已應(yīng)用于建筑結(jié)構(gòu)用材領(lǐng)域。（2）竹材層積材竹層積材是當(dāng)前比較適宜的竹質(zhì)結(jié)構(gòu)用材，主要分為板材和方材兩種類型。制作工藝一般是將天然竹材剖切成厚度為0.8~1.2mm、寬度為15~20mm的竹篾經(jīng)氣干、浸膠、干燥后沿出成品的同一方向?qū)盈B組坯后膠合壓制而成[5]。我國生產(chǎn)竹材層積材已有幾十年的歷史，其原材料的加工、板材的制造技術(shù)、工藝設(shè)備配套方面均成熟穩(wěn)定，致使其成材率高，生產(chǎn)成本低于竹集成材。同時該種材料其縱向強(qiáng)度和剛度很高，比較能夠適應(yīng)現(xiàn)代建筑行業(yè)在結(jié)構(gòu)材料方面的需求。（3）竹材膠合板以竹簾膠合板為代表的竹材膠合板主要以竹材或竹質(zhì)廢料為主要原料，經(jīng)現(xiàn)代工藝加工處理成不同幾何形態(tài)構(gòu)成單元，再通過浸膠壓制成為各種人造板材。主要類型有：竹簾膠合板、竹編膠合板、竹席竹簾膠合板、竹材膠合板、竹材碎料板等。竹簾膠合板是以棉線、麻線或混紡線為經(jīng)線將厚1~3mm、寬10~15mm[5]的竹篾連成長方形的竹簾，經(jīng)干燥、涂膠或浸膠后的竹簾縱橫交錯組坯后熱壓膠合而成的人造板材。具有材質(zhì)均勻、不易開裂、不霉變、不變形等特點(diǎn)。

1.2常見新型竹材力學(xué)性能與常規(guī)建材比較表1中給出了三種常用竹質(zhì)工程材料與常規(guī)建材的力學(xué)性能比較。竹材重組材、竹材層積材、竹簾膠合板三者的密度均接近于水（1.00g/cm3），相較質(zhì)軟浮水的一般木材要結(jié)構(gòu)致密的多。在力學(xué)性能及其穩(wěn)定性方面，竹材重組材最優(yōu)，竹材層積材次之，竹簾膠合板較弱。竹材重組材與竹材層積材在靜彎曲強(qiáng)度和彈性模量方面、彈性模量三項均超過木材，三者的各項力學(xué)性能優(yōu)于一般的木材。在同鋼材和混凝土的彈性模量比較中，雖無法達(dá)到與之相等的優(yōu)異性能，但新型竹材的良好物理學(xué)性能和可塑性，能夠成為常規(guī)建材有益補(bǔ)充。通過現(xiàn)代工藝的改性手段使新型竹材在力學(xué)性能變化上較為明顯，在這三種竹質(zhì)工程材料與原竹材料的比較中，密度均超過原生竹材，結(jié)構(gòu)更為致密，強(qiáng)度更高，其中竹材重組材的綜合性能最為優(yōu)秀，靜曲強(qiáng)度、彈性模量、順紋抗壓強(qiáng)度等值均超越原竹材料，且有不小提升。竹材層積材在提高密度和材料強(qiáng)度的同時，其他的三項性能基本未有損失，與原竹材料持平。而竹簾膠合板在提高密度和材料強(qiáng)度的過程中，也未見另三項力學(xué)性能有明顯減弱。三種新型竹質(zhì)工程材料在力學(xué)綜合性能上表現(xiàn)良好，很好地解決了原竹材料聯(lián)接節(jié)點(diǎn)剛度過弱和不均勻的缺陷，且有利于統(tǒng)一材料規(guī)格，很好地適應(yīng)了現(xiàn)代化的生產(chǎn)方式和建筑工程活動。

2新型竹材建筑案例分析

2.1“十字宅”（圖2~3）該項目由中國林科院木工所、華中科技大學(xué)建筑與城市規(guī)劃學(xué)院和福建和其昌竹業(yè)有限公司三方共同合作的一個建筑項目。主要目的是研究出模式化的膠合竹（竹材膠合板）建筑樣板房，開拓膠合竹材料的市場前景。“十字宅”項目定位于具有居住性質(zhì)的高檔住宅，整個方案兼有展覽性質(zhì)。其單元體外部形態(tài)為兩個相互交叉的長方形體塊，交叉處為室內(nèi)公共空間，其四周空間相對獨(dú)立。可作為其他住宅的基本功能布局。值得一提的是膠合竹材料具有輕質(zhì)高強(qiáng)，紋理自然的特點(diǎn)，因此建筑結(jié)構(gòu)為完全外露式，使其與自然環(huán)境的融合度很高，極具美感。房屋整體采用膠合竹作為結(jié)構(gòu)材料，主體結(jié)構(gòu)為門式剛架體系，主要采用兩種規(guī)格的龍骨柱，分別為尺寸100mm×200mm、跨度3900mm和尺寸100mm×200、跨度4200mm。并間隔1100mm設(shè)置一條龍骨[3]，通過金屬連接件與建筑龍骨柱進(jìn)行連接，這樣便能夠形成完整的膠合竹框架結(jié)構(gòu)。由于保溫隔熱的需要，各龍骨之間設(shè)置了厚200mm的絕緣材料，相應(yīng)在轉(zhuǎn)角的處理上則布置200mm×200mm的方形膠合竹柱。在空間形態(tài)的設(shè)計方面，“十字宅”運(yùn)用拓?fù)渥儞Q手法來衍生單元體的建筑空間。整個設(shè)計通過延伸、轉(zhuǎn)角、縮放、變形等手法強(qiáng)調(diào)了建筑造型上的連續(xù)性。而整個建筑的平面更像是一種有機(jī)生長的網(wǎng)格，各類的植被鑲嵌其中，良好地適應(yīng)功能要求與周邊環(huán)境，可以看出在材料尺寸的選擇方面進(jìn)行過大量的分析與實驗。

2.2石榴居（圖4~6）同樣出自華中科技大學(xué)建規(guī)學(xué)院穆威團(tuán)隊的還有設(shè)計于2011年的“石榴居”項目，該房屋坐落于華中科技大學(xué)建筑與規(guī)劃學(xué)院前的空地，建設(shè)完成于2012年。該項目目前是我國國內(nèi)預(yù)制化程度最高的膠合竹建筑，建造面積為60m2，設(shè)有客廳、書房、露臺、庭院等功能區(qū)，設(shè)計使用壽命為50年，而由于預(yù)制化程度極高，施工僅用時25天。在結(jié)構(gòu)設(shè)計方面，“石榴居”使用整體預(yù)制的膠合竹作為結(jié)構(gòu)材料，主體結(jié)構(gòu)為30mm×600mm的門式鋼架體系，主體構(gòu)件和次級構(gòu)件均為工廠預(yù)制，房屋的裝配過程就好比是搭積木，建造速度非常快。整體寬6m，長10m，門式鋼架最高點(diǎn)6m，總體造價與混凝土結(jié)構(gòu)持平[10]。膠合竹材料在其中扮演了結(jié)構(gòu)用材的角色，由于它通過特殊工藝將原竹材料改性，使得力學(xué)性能大大增強(qiáng)。以上兩個膠合竹建筑的實例同樣也為現(xiàn)代膠合竹建造體系研究的探索做出了貢獻(xiàn)，設(shè)計者希望能將“宜家”裝配式建造的理念植入預(yù)制居住模式，渴望得到一類新的快速住宅體系。

3新型竹材的發(fā)展現(xiàn)狀

國外對于竹制膠合板的研究始于20世紀(jì)40年代，相繼建成了竹纖維板和單板的生產(chǎn)線。我國竹類材料的開始較晚，最近10年來取得了較快的發(fā)展。目前竹材不僅應(yīng)用于室內(nèi)裝飾，在室外應(yīng)用頻率也大大提高，應(yīng)用的方面也不再局限于建筑施工的模板、腳手架，而逐漸在向現(xiàn)代輕型住宅、大型高層建筑和橋梁的建設(shè)領(lǐng)域拓展。1995年頒布的《膠合竹模板JG/T3026-1995》已經(jīng)不能滿足于當(dāng)下竹材行業(yè)的發(fā)展，在2004年時被《膠合竹模板JG/T156-2004》所替代。同時，各大高校與研究機(jī)構(gòu)積極參與竹質(zhì)產(chǎn)品的研發(fā)與推廣引用，主要代表有中南林業(yè)科技大學(xué)、湖南大學(xué)、南京林業(yè)大學(xué)、中國林業(yè)科學(xué)研究院木材工業(yè)研究所等。在竹材工業(yè)發(fā)展良好勢頭的背后我們也存在許多局限。首先，新型竹材技術(shù)不夠成熟，例如竹材重組竹的制備中所使用的膠粘劑主要是酚醛樹脂膠粘劑，但其在可持續(xù)方面不利于環(huán)境保護(hù)。再如竹材重組竹本身具有一定的室外耐霉變和耐腐蝕的性能，但目前對其的應(yīng)用大多限于室內(nèi)的表面裝飾和部分類型的家具制作，在室外應(yīng)用方面的研究仍處于起步階段。其次，結(jié)構(gòu)用的竹材層積材產(chǎn)品，以我國現(xiàn)有的技術(shù)和設(shè)備所能生產(chǎn)出的竹材厚度較薄，難以滿足建筑結(jié)構(gòu)用材對于該材料的需求，而且產(chǎn)品的質(zhì)量穩(wěn)定性不夠，耐久性不佳。再者，新型竹材從原竹到最后的成品要經(jīng)過十多道工藝，這之中對于設(shè)備要求很高。如何在減少成本的同時保證較高的竹材利用率是該領(lǐng)域研究的一個重要方面。對于新型竹材的投入和研發(fā)力度仍舊不夠。最后，近10年來，國家和有關(guān)各級政府雖開始加強(qiáng)對竹業(yè)生產(chǎn)的資金扶持、行業(yè)管理以及科技推廣工作。但目前，由于業(yè)內(nèi)相關(guān)技術(shù)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)與系統(tǒng)施工技術(shù)指導(dǎo)的匱乏，加之社會上對竹材認(rèn)識的片面性與局限性，新型竹材推廣運(yùn)用工作取得的成績還十分有限。

4結(jié)語

本文對比了竹材、常規(guī)建材和新型竹材的性能特點(diǎn)，總結(jié)了新型竹材各類型的生產(chǎn)工藝和特點(diǎn)，運(yùn)用實際案例對新型竹材的推廣與應(yīng)用做了說明。對于新型竹材的發(fā)展做如下展望。①科學(xué)利用竹材的本身特性，竹材強(qiáng)度大、硬度高、裝飾性好，與其他建材結(jié)合能夠相互補(bǔ)充各自的不足，如木材，竹木復(fù)合材料是現(xiàn)今較有應(yīng)用前景的研究方向，木材能夠補(bǔ)足竹材在厚度上的缺點(diǎn)，制成厚度較大的復(fù)合板材。②加強(qiáng)研究竹材的加工技術(shù)，對于原竹材料的處理方面，如何做到在降低成本的同時提高竹材的出材率，而竹材膠粘劑及其助劑如何做到對環(huán)境方面的友好，以及新型高科技的竹材加工機(jī)械的研制與開發(fā)都是值得探索的方面。③引導(dǎo)觀念轉(zhuǎn)變，拓寬竹材市場。木材的循環(huán)周期較長，作為長期占據(jù)建材市場的材料繼續(xù)尋找代替產(chǎn)品，而竹材產(chǎn)品作為兼具綠色生態(tài)性和短周期利用性質(zhì)的優(yōu)良材料，如果大力開發(fā)，應(yīng)用的前景非常廣闊，甚至于能夠超越木材地位。新型竹材的諸多優(yōu)點(diǎn)還有待于進(jìn)一步的挖掘，許多的優(yōu)良特性若能充分發(fā)揮將會在未來的建材、民用、工業(yè)等多個領(lǐng)域產(chǎn)生強(qiáng)大的競爭力。但同時，我們也要科學(xué)客觀地分析，解決好當(dāng)下面臨的問題，必將有利于新型竹材在我國健康快速的發(fā)展。

作者：朱屹陳鈺陳柯逸單位：浙江農(nóng)林大學(xué)風(fēng)景園林與建筑學(xué)院