低碳環境下重組竹的應用研究

俞君寶，呼夢潔，張蘇俊(揚州工業職業技術學院，江蘇揚州 225127)

低碳環境下重組竹的應用研究

俞君寶，呼夢潔，張蘇俊
(揚州工業職業技術學院，江蘇揚州 225127)

文章通過分析重組竹的加工工藝及性能，闡述重組竹在室內外家具、景觀設計和建筑結構中的應用，論證面對生態環境的日益惡化，重組竹作為低碳環保的建筑材料逐漸替代耗能高的傳統材料的發展趨勢。

重組竹；綠色建筑；戶外家具；結構用材

隨著全球氣候不斷變暖的嚴重趨勢，生態環境持續惡化，低碳環境成為人類追求的共同目標，需我們不斷開拓綠色節能新途徑。作為四大基礎材料的木材，環保低碳，為宜居環境的首選建筑材料，而木材供應緊張，需運用價值工程探索出替代品。竹材生長周期短、產量及利用率高，具有較高的開發利用價值[1-3]，竹材較木材強度高、韌性好、硬度大，但原材中空裂縫極易沿著莖干方向出現，借鑒澳大利亞重組木的制造工藝與原理，結合我國豐富的竹材資源，許多科研單位研制出重組竹這種新型材料為木材的替代品。現已廣泛應用于各類工程中，實現“以竹代木”甚至“以竹勝木”的可能。

1 重組竹的制造與性能

目前，重組竹加工技術多采用碎竹重組技術、小徑級竹材重組技術、碳纖維增強塑料/竹復合重組技術、OSB(定向刨花板)/竹復合重組技術和竹材原態多方重組材料制造技術，這些重組竹制造技術均的工藝流程(圖1)。其中，重組竹加工生產工藝主要有冷壓工藝和熱壓工藝。冷壓和熱壓法工藝均有利弊：冷壓法工藝熱固化階段隨著溫度的上升模具會產生熱膨脹現象，致使模內材料的邊緣密度不能達到設計要求，但冷壓工藝生產的重組竹板面質量好，可刨可鋸，適合制造成地板、家具及梁柱等；熱壓工藝可在相對短時間內，對其施加數千噸壓力下快速完成熱壓固化，成型后材質均勻，適合制作常規尺寸的重組竹人造地板，但熱壓法工藝制作的重組竹材料密度較大，材板面沒有冷壓法的質量好。

圖1 重組竹材料的生產工藝流程

制備重組竹的原料可以利用各種竹材，根據各種竹材組成及外觀顏色不同，可以制備本色、碳化色和斑馬紋重組竹，而且重組竹觸感與木材相近具有天然的木質感。重組竹加工便捷，可根據使用者的需要利用木材加工設備和方法對重組竹進行隨意加工，同時，不同結構和制作工藝可以調節重組竹的物理力學性能。重組竹多以小徑竹、劣質材和竹下腳料為原料，利用率高達90 %以上，生產成本低，且開發利用竹材資源極大地減少了森林采伐，有利于自然資源的保護和生態平衡。

根據浙江林學院的研究結果，重組竹板材密度為1.0～1.1 g/cm3時，平均靜曲強度達到120 MPa，彈性模量達到16 GPa，強度完全可以達到結構材的要求[4]，可以成為一種很好的工程結構用材。隨著重組竹制作工藝的不斷成熟，產品廣泛應用于家裝和建筑結構材，并取得較好的成效。

2 重組竹室內家居領域的應用

我國中式家具追求典雅、端莊、精致、和諧的傳統文化氣息，多采用紅木等硬木材質打造，但這些優質木材資源緊缺、價格高昂、生產加工受限。重組竹的出現，滿足中式家具對這些珍貴木材密度和強度等物理性能方面的要求，甚至更優。研究表明[5-6]，重組竹打造的新中式家具設計新穎、品類繁多，兼具時尚與傳統、自然和諧、加工工藝簡單、有利于工業化生產。

“寧可食無肉，不可居無竹”把中國人與竹子的密切關系更加形象化，人們的衣食住行均與竹子息息相關，竹編、竹刻字畫等裝飾品歷史悠久、技藝精湛，為中華竹文化史上一顆璀璨的奇葩。重組竹家具的開發設計為現代化技術對傳統竹文化的一種傳承(圖2)。重組竹家具在制作過程中加工設備和工藝均參照現代實木家具，多數廠家正在小批量的生產對加工制作工藝進行嘗試，初定重組竹家具的加工工藝流程：重組竹→開料→毛料刨光、精截→膠制空心板→加工凈料→精細砂光→裝配部件→修整與加工部件→涂飾→質量檢驗→總裝配包裝。

圖2 重組竹家具

綠色環保的重組竹地板日益得到國內消費者的認可。重組竹地板的制作原料均采用竹齡在5 a以上的毛竹，經過18道生產工序和2 600 t重壓壓制成型，內部密實，產品密度為普通木材的兩倍，故穩定性較高。重組竹地板加工過程中采用E0級環保膠和綠色UV漆，并保留了竹材自有的清新淡雅氣息，滿足“低碳族”對生產的每一道工序高標準的環保要求。

3 重組竹戶外家具領域的應用

重組竹的物理力學性能和戶外耐久性能優良，外觀色澤美觀具有天然竹材紋理，觸感自然舒適，廣泛應用于重組竹戶外家具，其將人、家具、環境三者銜接的更加和諧。但在造型設計上，重組竹無法像金屬一樣塑造豐富的造型，更無法像石材一樣耐久、堅硬。有學者提出采用組合的方式將金屬、石材等材料的優勢與重組竹結合應用，來彌補重組竹的不足。英國Studio Weave事務所設計的The longest bench，利用木材和不銹鋼各自優勢設計制作，如同隨意卷曲的線條，與周圍環境很貼切。

重組竹戶外家具在設計應用時，利用單元體組合后整體的特點，重復使用，形成節奏統一的一種形式美感。重組竹室外直線形坐凳，通過直線形排列帶給人放松、寧靜、愜意的感覺；重組竹室外折線形坐凳，利用花壇轉角特征，與環境融為整體并節省了空間；重組竹弧形花壇坐凳，迎合花壇的曲線形狀，達到柔和、變動、輕巧的美感享受。汴河街特色商業區的拱形門，外部石材，內部重組竹板環形組合形成，此門既是風景，亦可透過門看遠處的風景[7]。

4 重組竹在建筑結構領域的應用

綠色建筑的出現，在為人們提供舒適、實用及高效的使用空間基礎上，能最大限度的節約資源和保護環境，實現人與自然和諧發展。位于安吉縣遞鋪鎮竹園區的科技竹樓，建筑面積為278 m2，從地板家具至屋頂瓦片均采用重組竹材料，為綠色建筑的典型代表。

湖北省咸寧市的二層竹子博物館，建筑面積1 361.52 m2，框架結構體系，梁柱均采用重組竹，結構設計時參照GB 50011-2010《建筑抗震設計規范》進行抗震參數的選取，考慮材料安全性，在重組竹主受力構件制作時，加入一些碳纖維(圖3)。該工程施工完至今有5 a，仍能滿足使用要求，為重組竹作為結構用材可行性提供依據[8]。

圖3 竹子博物館主立面和內部

5 結束語

綜上所述，重組竹在室內外家具及景觀設計中應用最為廣泛和成熟，在建筑結構用材中還處于起步階段，歸根究底，在于缺乏對重組竹加工工藝中的防火性、防蟲防霉性、耐久性、振動性等之間的相互關系，阻礙重組竹在建筑結構材中的進一步發展。相信隨著國民經濟的不斷發展，新技術、新工藝的不斷突破，重組竹的應用領域將不斷擴展，將成為低碳環境下新型建筑材料的主力軍。

[1] 單煒，李玉順.竹材在建筑結構中的應用前景分析[J] .森林工程，2008，24( 2)：62-65．

[2] 劉一星，趙廣杰.木質資源材料學[M] .北京：中國林業出版社，2004．

[3] 李明，鄭靚.竹材在建筑工程中的應用[J] .廣東建材，2011(2)：23-26.

[4] 朱一辛，饒文彬.木竹重組材研究進展及開發前景[J].林業科技開發，2003，17(6)：67.

[5] 黃圣游.重組竹新中式家具的發展前景[J].竹子研究匯刊，2010，29(3)：14.

[6] 王智睿.重組竹在新式家具造型設計中的應用[J].包裝工程，2016，37(2)：155-157.

[7] 劉欣.重組竹戶外家具設計研究[D].中南林業科技大學，2014.

[8] 束必清，肖忠平，趙志高，等.重組竹框架結構的設計[J].林業科技開發，2014(5):82-86.

俞君寶(1986～)，男，碩士研究生，助教，研究方向為混凝土材料及基本構件基礎理論研究。

TU531.3

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[定稿日期]2016-10-25