新型竹建筑材料论文范文

1新型竹材的主要类型与特点

新型竹材是以天然竹子为原材料利用先进的复合重组技术和各种工业化工序将竹材加工成各种不同尺寸规格的建筑用材，使其具有更加稳定的物理特性和更广泛的使用空间，以满足现代建筑对材料的要求。现代竹材主要代表有竹材重组材、竹材层积材、竹材胶合板等。

1.1新型竹材常见类型（1）竹材重组材竹材重组材是将低质材（小径级材等）加工为竹束，经干燥、施胶、组坯、热压而成的板状或其他形状的竹质人造复合材料。竹材重组材的生产工艺简单，突破了传统工艺中的切削加工方式，保持了天然竹材的纹理结构，合理利用了竹材纤维材料的固有特性，保留了竹材原有的物理性能，具有纵向强度高，加工性能好，材质利用率高（90%以上）等特点。现已应用于建筑结构用材领域。（2）竹材层积材竹层积材是当前比较适宜的竹质结构用材，主要分为板材和方材两种类型。制作工艺一般是将天然竹材剖切成厚度为0.8~1.2mm、宽度为15~20mm的竹篾经气干、浸胶、干燥后沿出成品的同一方向层叠组坯后胶合压制而成[5]。我国生产竹材层积材已有几十年的历史，其原材料的加工、板材的制造技术、工艺设备配套方面均成熟稳定，致使其成材率高，生产成本低于竹集成材。同时该种材料其纵向强度和刚度很高，比较能够适应现代建筑行业在结构材料方面的需求。（3）竹材胶合板以竹帘胶合板为代表的竹材胶合板主要以竹材或竹质废料为主要原料，经现代工艺加工处理成不同几何形态构成单元，再通过浸胶压制成为各种人造板材。主要类型有：竹帘胶合板、竹编胶合板、竹席竹帘胶合板、竹材胶合板、竹材碎料板等。竹帘胶合板是以棉线、麻线或混纺线为经线将厚1~3mm、宽10~15mm[5]的竹篾连成长方形的竹帘，经干燥、涂胶或浸胶后的竹帘纵横交错组坯后热压胶合而成的人造板材。具有材质均匀、不易开裂、不霉变、不变形等特点。

1.2常见新型竹材力学性能与常规建材比较表1中给出了三种常用竹质工程材料与常规建材的力学性能比较。竹材重组材、竹材层积材、竹帘胶合板三者的密度均接近于水（1.00g/cm3），相较质软浮水的一般木材要结构致密的多。在力学性能及其稳定性方面，竹材重组材最优，竹材层积材次之，竹帘胶合板较弱。竹材重组材与竹材层积材在静弯曲强度和弹性模量方面、弹性模量三项均超过木材，三者的各项力学性能优于一般的木材。在同钢材和混凝土的弹性模量比较中，虽无法达到与之相等的优异性能，但新型竹材的良好物理学性能和可塑性，能够成为常规建材有益补充。通过现代工艺的改性手段使新型竹材在力学性能变化上较为明显，在这三种竹质工程材料与原竹材料的比较中，密度均超过原生竹材，结构更为致密，强度更高，其中竹材重组材的综合性能最为优秀，静曲强度、弹性模量、顺纹抗压强度等值均超越原竹材料，且有不小提升。竹材层积材在提高密度和材料强度的同时，其他的三项性能基本未有损失，与原竹材料持平。而竹帘胶合板在提高密度和材料强度的过程中，也未见另三项力学性能有明显减弱。三种新型竹质工程材料在力学综合性能上表现良好，很好地解决了原竹材料联接节点刚度过弱和不均匀的缺陷，且有利于统一材料规格，很好地适应了现代化的生产方式和建筑工程活动。

2新型竹材建筑案例分析

2.1“十字宅”（图2~3）该项目由中国林科院木工所、华中科技大学建筑与城市规划学院和福建和其昌竹业有限公司三方共同合作的一个建筑项目。主要目的是研究出模式化的胶合竹（竹材胶合板）建筑样板房，开拓胶合竹材料的市场前景。“十字宅”项目定位于具有居住性质的高档住宅，整个方案兼有展览性质。其单元体外部形态为两个相互交叉的长方形体块，交叉处为室内公共空间，其四周空间相对独立。可作为其他住宅的基本功能布局。值得一提的是胶合竹材料具有轻质高强，纹理自然的特点，因此建筑结构为完全外露式，使其与自然环境的融合度很高，极具美感。房屋整体采用胶合竹作为结构材料，主体结构为门式刚架体系，主要采用两种规格的龙骨柱，分别为尺寸100mm×200mm、跨度3900mm和尺寸100mm×200、跨度4200mm。并间隔1100mm设置一条龙骨[3]，通过金属连接件与建筑龙骨柱进行连接，这样便能够形成完整的胶合竹框架结构。由于保温隔热的需要，各龙骨之间设置了厚200mm的绝缘材料，相应在转角的处理上则布置200mm×200mm的方形胶合竹柱。在空间形态的设计方面，“十字宅”运用拓扑变换手法来衍生单元体的建筑空间。整个设计通过延伸、转角、缩放、变形等手法强调了建筑造型上的连续性。而整个建筑的平面更像是一种有机生长的网格，各类的植被镶嵌其中，良好地适应功能要求与周边环境，可以看出在材料尺寸的选择方面进行过大量的分析与实验。

2.2石榴居（图4~6）同样出自华中科技大学建规学院穆威团队的还有设计于2011年的“石榴居”项目，该房屋坐落于华中科技大学建筑与规划学院前的空地，建设完成于2012年。该项目目前是我国国内预制化程度最高的胶合竹建筑，建造面积为60m2，设有客厅、书房、露台、庭院等功能区，设计使用寿命为50年，而由于预制化程度极高，施工仅用时25天。在结构设计方面，“石榴居”使用整体预制的胶合竹作为结构材料，主体结构为30mm×600mm的门式钢架体系，主体构件和次级构件均为工厂预制，房屋的装配过程就好比是搭积木，建造速度非常快。整体宽6m，长10m，门式钢架最高点6m，总体造价与混凝土结构持平[10]。胶合竹材料在其中扮演了结构用材的角色，由于它通过特殊工艺将原竹材料改性，使得力学性能大大增强。以上两个胶合竹建筑的实例同样也为现代胶合竹建造体系研究的探索做出了贡献，设计者希望能将“宜家”装配式建造的理念植入预制居住模式，渴望得到一类新的快速住宅体系。

3新型竹材的发展现状

国外对于竹制胶合板的研究始于20世纪40年代，相继建成了竹纤维板和单板的生产线。我国竹类材料的开始较晚，最近10年来取得了较快的发展。目前竹材不仅应用于室内装饰，在室外应用频率也大大提高，应用的方面也不再局限于建筑施工的模板、脚手架，而逐渐在向现代轻型住宅、大型高层建筑和桥梁的建设领域拓展。1995年颁布的《胶合竹模板JG/T3026-1995》已经不能满足于当下竹材行业的发展，在2004年时被《胶合竹模板JG/T156-2004》所替代。同时，各大高校与研究机构积极参与竹质产品的研发与推广引用，主要代表有中南林业科技大学、湖南大学、南京林业大学、中国林业科学研究院木材工业研究所等。在竹材工业发展良好势头的背后我们也存在许多局限。首先，新型竹材技术不够成熟，例如竹材重组竹的制备中所使用的胶粘剂主要是酚醛树脂胶粘剂，但其在可持续方面不利于环境保护。再如竹材重组竹本身具有一定的室外耐霉变和耐腐蚀的性能，但目前对其的应用大多限于室内的表面装饰和部分类型的家具制作，在室外应用方面的研究仍处于起步阶段。其次，结构用的竹材层积材产品，以我国现有的技术和设备所能生产出的竹材厚度较薄，难以满足建筑结构用材对于该材料的需求，而且产品的质量稳定性不够，耐久性不佳。再者，新型竹材从原竹到最后的成品要经过十多道工艺，这之中对于设备要求很高。如何在减少成本的同时保证较高的竹材利用率是该领域研究的一个重要方面。对于新型竹材的投入和研发力度仍旧不够。最后，近10年来，国家和有关各级政府虽开始加强对竹业生产的资金扶持、行业管理以及科技推广工作。但目前，由于业内相关技术规范标准与系统施工技术指导的匮乏，加之社会上对竹材认识的片面性与局限性，新型竹材推广运用工作取得的成绩还十分有限。

4结语

本文对比了竹材、常规建材和新型竹材的性能特点，总结了新型竹材各类型的生产工艺和特点，运用实际案例对新型竹材的推广与应用做了说明。对于新型竹材的发展做如下展望。①科学利用竹材的本身特性，竹材强度大、硬度高、装饰性好，与其他建材结合能够相互补充各自的不足，如木材，竹木复合材料是现今较有应用前景的研究方向，木材能够补足竹材在厚度上的缺点，制成厚度较大的复合板材。②加强研究竹材的加工技术，对于原竹材料的处理方面，如何做到在降低成本的同时提高竹材的出材率，而竹材胶粘剂及其助剂如何做到对环境方面的友好，以及新型高科技的竹材加工机械的研制与开发都是值得探索的方面。③引导观念转变，拓宽竹材市场。木材的循环周期较长，作为长期占据建材市场的材料继续寻找代替产品，而竹材产品作为兼具绿色生态性和短周期利用性质的优良材料，如果大力开发，应用的前景非常广阔，甚至于能够超越木材地位。新型竹材的诸多优点还有待于进一步的挖掘，许多的优良特性若能充分发挥将会在未来的建材、民用、工业等多个领域产生强大的竞争力。但同时，我们也要科学客观地分析，解决好当下面临的问题，必将有利于新型竹材在我国健康快速的发展。

作者：朱屹陈钰陈柯逸单位：浙江农林大学风景园林与建筑学院