世界竹藤大会 | 聚焦工程竹材和工程竹结构创新发展

2022竹建筑国际会议暨第三届生物质复合建筑材料与结构国际会议（BARC-ICBCS 2022）第七场分会“工程竹材和工程竹结构的创新发展”于2022年12月6日北京时间20:00-23:00线上召开。中国林科院首席科学家、教授于文吉，东南大学土木工程学院教授吕清芳，菲律宾邦板牙州立农业大学工程与计算机学院副教授兼土木工程系主任玛丽亚·克里斯蒂娜·大卫，中国林科院助理研究员齐越，菲律宾科学与技术部林产品研究与发展研究所研究员胡安尼托·希梅内斯，南京工业大学助理教授吴瑶，印度木材科学与技术研究所布桑·凯尔卡，南京林业大学吴玥，西南林业大学苏昕龙，中国林科院林秋琴和雷文成等发表了主题演讲。南京林业大学土木工程学院副院长、教授李海涛，南京林业大学生物质材料国家工程研究中心副研究员刘燕燕主持本场会议。

于文吉分享了高性能重组竹制造技术发展现状与趋势。中国是世界竹资源最丰富的国家，拥有竹林面积700万公顷，大径竹年产量25.1亿根，2021年竹产业产值3500亿元。高性能重组竹是利用定向重组技术所制造的高性能竹基纤维复合材料，可采用中国十多种竹种，如慈竹、毛竹、缅竹、粉单竹、巨龙竹等为原材料加工而成，具有性能可控、规格可调、结构可设计等特点，可弥补中国优质木材资源短缺问题，助力低碳绿色发展。高性能重组竹产品具有优良力学性能、防白蚁性能、尺寸稳定性、防火性能以及高耐腐等级，被广泛应用于工程建筑、家具装饰、公共设施建设等领域。于文吉希望通过加深国内外合作，促进高性能重组竹等绿色建材产品在建筑工程领域的应用，助力建筑行业减少建材产品隐含碳排放，更好应对全球气候变化问题。

△ 于文吉演讲

吕清芳分享了竹纤维增强高性能轻骨料混凝土力学性能研究。高性能轻骨料混凝土具有较高脆性，加入纤维可改善其力学性能。与钢纤维、合成纤维相比，天然竹纤维具有获取方便、无污染和低成本等优点。吕清芳团队针对添加了不同长度（7.5 mm、15 mm和30 mm）和体积含量（0.1%、0.3%和0.5%）天然竹纤维的高性能轻骨料混凝土试件开展了试验研究。试验结果表明，竹纤维增强混凝土立方体抗压强度随纤维体积含量的增加而降低；竹纤维与混凝土基质之间产生的粘结作用使得其劈裂抗拉强度显著提高，并有效降低了脆性；与普通高性能轻骨料混凝土相比，添加了长度15 mm且体积含量为0.1%的竹纤维能显著提高材料韧性和能量吸收率。吕清芳希望未来能在竹纤维增强高性能轻骨料混凝土梁断裂机理，竹纤维增强高性能轻骨料混凝土耐久性、抗压强度尺寸效应等方面开展更多研究。

△ 吕清芳演讲

玛丽亚·克里斯蒂娜·大卫分享了竹刨花增强混凝土墙板相关研究。她利用农业和工业产生的竹废料加工成竹刨花为原料，并与硅酸盐水泥、砾石和水混合制作成竹刨花增强混凝土材料。通过针对竹刨花占比不同的混凝土试件开展相关力学试验以确定最佳配比，并按最佳配比对非承重竹刨花增强混凝土墙板的美观性和成本效益开展了进一步评估。结果表明，竹刨花增强混凝土墙板可满足低成本建材所需性能，有利于减少竹制品废料，可用于农村和城镇地区小型住房非承重墙体的开发。

△ 玛丽亚·克里斯蒂娜·大卫演讲

齐越的演讲主题是 “多周期人工加速老化对重组竹物理力学性能的影响”。竹重组材强度高、耐腐蚀和防水性能优良，被广泛应用于户外工程、栈道、交通护栏等领域。尺寸稳定性、防虫性能、防霉性能、强度变化等指标是评价户外重组竹产品耐久性的重要指标。她通过模拟加速老化和自然风化过程，针对不同处理时间样本开展了相关力学性能试验。结果表明，重组竹力学强度随加速老化时间和自然风化时间的增加而降低；利用不同的水（海水或淡水）浸泡后的重组竹，其抗弯强度无明显变化，但淡水对其抗剪强度有显著影响；暴露在南方地区的试样，其抗弯和抗剪强度损失较高；经过加速老化和自然风化试验，重组竹的弯曲破坏和剪切破坏模式发生了变化。

△ 齐越演讲

胡安尼托·希梅内斯分享了热改性圆弧状龙竹层压复合材相关研究。由于传统矩形条状层压工艺原材料利用率不高，他探索了一种新的圆弧状竹片层压工艺。希梅内斯采用蒸汽加热法和油热法两种热改性方式，使用聚氨酯和弧形压模对龙竹竹片进行了组装，针对样品开展了相关物理力学性能测试。结果表明，与未经热改性处理的试样相比，处理过的竹层压板吸湿性降低，尺寸稳定性提高；采用蒸汽或热油处理过的竹层压板，其抗压强度、抗拉强度、抗剪强度和弹性模量均不受影响或影响很小，但其断裂模量显著降低。希梅内斯认为可进一步优化工艺，加工制造尺寸稳定性更好的耐用竹层压板。

△ 胡安尼托·希梅内斯演讲

吴瑶的演讲主题是 “正交胶合竹I型断裂及铺层方式的影响”。正交胶合木（Cross Laminated Timber, CLT）因其在双向受力和地震耗能方面的显著优点被广泛应用于全球多高层建筑。正交胶合竹（Cross Laminated Bamboo, CLB）是一种类似CLT的产品，有望成为一种新型绿色建材。然而，竹材易开裂，构件拼装开孔会产生应力集中，使裂缝极易在孔边缘形成并扩展，因此基于断裂力学理论的竹材研究具有重要意义。吴瑶开展了CLB断裂研究，通过三点弯断裂试验获得了CLB等效弹性模量、R曲线、断裂韧度和粘聚本构关系。试验结果表明，CLB具有较好耗能能力。纤维横纵向布置可明显提高断裂韧度及耗能能力，能极大提高失稳韧度；随纤维含量的增加，其由拉断转变为拔出破坏耗能，可在一定程度上改善其脆性破坏特性；若纤维含量过多，则会造成横纵向强弱差异过大，引起另一方向破坏和其他薄弱环节破坏；拉伸强度和起裂韧度与横向纤维含量基本呈线性关系，但断裂韧度的增长趋势大于横向纤维含量的增长。

△ 吴瑶演讲

布桑·凯尔卡展示了水基聚氨酯涂层竹集成材抗紫外线加速老化和自然老化性能试验研究。作为一种木质纤维素材料，竹集成材易受各种非生物因素（如水分、紫外线辐射、温度和氧化）影响而降解，可通过使用聚氨酯等保护性表面涂层提高其耐久性能。凯尔卡所开展的研究采用水性聚氨酯涂层，分别将涂层产品暴露于加速紫外线和自然风化条件下250小时和90天。使用比色法、表面轮廓测量法、接触角法、傅立叶红外光谱和扫描电镜等表征技术系统评估了竹集成材产品的表面颜色、粗糙度、润湿性、化学成分和微观结构变化。结果表明，由于木质素的光降解、粗糙度增加、湿润度增加、风化开裂，未涂层竹集成材降解情况严重；而涂有水性聚氨酯的竹集成材无论是在紫外线还是自然风化条件下，其表面颜色、粗糙度和润湿性的参数变化显著降低，说明该水性聚氨酯涂料能有效提高户外竹集成材的抗老化能力。

△ 布桑·凯尔卡演讲

吴玥围绕竹钉增强正交胶合木（Bamboo Nail Reinforced Cross Laminated Timber, BN-CLT）隔声性能展开演讲。为发挥以竹代木资源优势和利用重组竹优良力学性能，提高CLT滚剪性能及其作为楼板的隔声性能，吴玥在CLT原有构造和工艺基础上研发了一种新型BN-CLT。新材料保留了CLT组坯形式，层板采用中国产杉木为基体，其上预留周期性排列孔洞，孔中钉入方形重组竹竹钉作为散射体，竹钉长度与CLT厚度相同。在50-2000Hz频率范围内，针对BN-CLT隔声性能采用模拟计算和阻抗管法开展研究。结果表明，BN-CLT隔声性能整体高于普通杉木CLT；在200-600Hz频率段内，BN-CLT隔声量曲线有显著的峰，表明周期性排列的竹钉会抑制中低频声波传播；BN-CLT预留孔直径和间距均会影响隔声量曲线分布和峰值，从而产生不同隔声效果。

△ 吴玥演讲

苏昕龙分享了龙竹-尾巨桉正交胶合竹木（Cross Laminated Timber-Bamboo，CLTB）相关研究。为推进林产品绿色可持续发展，探讨以竹代木新型竹制工程材料制造工艺，他利用龙竹和尾巨桉制作了一种新型CLTB，并围绕其胶合性能、抗弯性能、尺寸稳定性和强重比开展了系统研究。研究表明，采用含竹青龙竹作为表层材料、尾巨桉作为芯材进行正交组坯，并使用酚醛-异氰酸酯树脂进行胶合的CLTB比纯桉木CLT试样抗弯强度高，且避免了底部拉伸破坏，尺寸稳定性更好，性能可满足中国林业行业标准《LY/T3039-2018：正交胶合木》要求。该研究证明了利用龙竹代替部分木材制造CLTB的可行性。

△ 苏昕龙演讲

林秋琴围绕“定向重组竹集成材——一种无限接长的新材料”展开演讲。竹集成材应用场景广阔，适用于园林景观、酒店装潢、大型建筑工程等领域。由于工程项目对大尺寸构件需求的不断增加，竹集成材的接长工艺一直是研究热点。“先接长再成型”的竹加工技术避免了传统制作工艺中存在的生产效率低、材料损失率高、力学性能损失大等缺点。通过竹片单元的预处理技术、接头无胶定向接长技术，以及不同分子量酚醛树脂叠层涂胶技术等为大尺寸竹集成材结构构件的制备提供了关键支持，极大增加了竹集成材生产加工企业的市场竞争力。

△ 林秋琴演讲

雷文成分享了户外重组竹的水热老化响应机制研究。作为一种具有高强度、高耐水性能复合材料，户外重组竹在室外景观及建筑工程等领域应用广泛。在户外使用过程中，重组竹日晒雨淋，在紫外线、氧气、水分、温度、微生物等多因素协同作用下存在自然老化现象，诸如表面变色、腐朽、端面开裂等，导致其应用受到限制。雷文成以市场主流重组竹产品（密度1.20 g/cm3，含水率18%)作为研究对象，参照中国国家标准《GB/T 30364-2013：重组竹地板》对其开展水热—干燥—水热循环处理，测量其质量与尺寸变化，利用超景深显微镜与压汞法探讨了微观结构与孔隙结构响应机制，并利用红外、X射线光电子能谱分析法等探讨了产品化学组分对湿热老化响应机制。

△ 雷文成演讲

△ 李海涛主持

△ 刘燕燕主持

△ 部分参会人员合影

会议回放视频链接

第七场分会：工程竹材和工程竹结构的创新发展

https://youtu.be/3f7fO9N_ScY

会议背景

本次BARC-ICBCS 2022国际会议为第二届世界竹藤大会建筑主题分会。第二届世界竹藤大会（BARC 2022）于2022年11月7日至8日在北京举办，与国际竹藤组织成立25周年志庆大会同期举行，由中国国家林业和草原局与国际竹藤组织共同主办。

本次BARC-ICBCS 2022国际会议由国际竹藤组织和国际竹藤组织全球竹建筑专家组主办，由清华大学土木水利学院、清华大学建筑学院、清华大学建筑设计研究院、南京林业大学、南京林业大学生物质材料国家工程研究中心、北京林业大学园林学院、国际竹藤中心等单位协办。全球其他二十多家机构作为会议支持单位，包括阿肯顿·阿皮亚·门卡大学、亚的斯亚贝巴大学、中国建筑西南设计研究院有限公司、考文垂大学、浙江大学建筑工程学院、迪肯大学、苏黎世联邦理工学院、香港大学建筑学院、万隆理工学院、《建筑结构》杂志、《风景园林》杂志、《可持续结构》杂志、《世界竹藤通讯》杂志、南京工业大学、中国林业科学院木材工业研究所、重庆大学建筑城规学院、东南大学土木工程学院、弗吉尼亚理工大学设计学院、上海建筑科学研究院有限公司、香港建筑师学会、同济大学、匹兹堡大学、西英格兰大学、浙江大学-伊利诺伊大学厄巴纳香槟校区联合学院生物质材料与碳中和联合研究中心。本次会议由洪雅竹元科技有限公司、安吉竹境竹业科技有限公司、赣州森泰竹木有限公司、杭州邦博科技有限公司、湖南桃花江竹材科技股份有限公司、江苏见竹绿建竹材科技股份有限公司等企业提供赞助。

供稿丨刘可为 薛竹怡 编辑丨鹏旭

原标题：《世界竹藤大会 | 聚焦工程竹材和工程竹结构创新发展》

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