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CLT交叉层压木板会在未来取代混凝土吗?

CLT交叉层压木板会在未来取代混凝土吗?
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混凝土作为当代重要建造材料,帮助城市迅速扩张边界,同时在纵向上达到人类未曾企及的建筑高度,在近几十年来为城市的快速与高效建造提供无限可能。今天,得益于全新的研发技术,新型木材交叉层压木板(下称CLT)将为人类带来同等、甚至更进一步的机遇。

为了更多了解CLT的特征与优势,我们邀请来CRULAMM 经理、工业设计师 Jorge Calderón,为我们进一步介绍CLT是如何为未来建筑行业提供光明前途。

"KITERASU" Edificio modelo en CLT en la estación Kuse / ofa. Image © Ken'ichi Suzuki MINIMOD Catuçaba / MAPA. Image © Leonardo Finotti Capilla Sacromonte Landscape Hotel / MAPA Arquitetos. Image © Leonardo Finotti Cortesía de Jorge Calderón + 21

via Flickr, User: U.S. Department of Agriculture. Licensed Under Public Domain
via Flickr, User: U.S. Department of Agriculture. Licensed Under Public Domain

CLT与一般胶合木有什么区别?

胶合木是将多层木材压合形成单个结构的构件。虽然胶合木可弯曲可直面,但纹理只能顺沿一个排列方向。然而,CLT通过垂直堆叠板材,可实现板材或面层,甚至墙体的加工成品。它由多层板胶合成一个整体,尺寸多样:高度可达2.4米至4.0米,长度可达12米。

由于在纵横层上交叉的走向,板材上木头的收缩和膨胀程度可至微乎其微程度,同时静力荷载和形态的稳定性性能均有所提升。 [1] 

为了运输方便,CLT板材通常被切割成小片状并置于容器内或通过低平台卡车运输。

Cortesía de Jorge Calderón
Cortesía de Jorge Calderón
Cortesía de Jorge Calderón
Cortesía de Jorge Calderón
Cortesía de Jorge Calderón
Cortesía de Jorge Calderón

CLT对环境有什么影响?

CLT原来为了循环利用低价值的木材,最初制于澳大利亚。今天,建造商考虑到环境影响,重新考虑使用木材。

我们通常用混凝土作为建造材料,但相比于木材,混凝土的环境排放量实在太巨大了。每建造一立方米的混凝土,就会有一吨的二氧化碳排入大气中。相比之下,CLT具有“碳隔离”功能,或者说,在树木成长过程中,碳被储存在木头中。这样,尽管在提取和生产过程中不可避免使用能源,由于其中一部分碳都被“隔离”在CLT中,导致木材生产的碳排放量远远小于应排放量。

生产过程中不同建造方式的能源消耗(GJ/m2)对比:

Holzbau, Rubner. Universidad de Trento, Italia. Image Cortesía de Jorge Calderón
Holzbau, Rubner. Universidad de Trento, Italia. Image Cortesía de Jorge Calderón
Ryhove Gent / TRANS architectuur I stedenbouw. Image © Stijn Bollaert
Ryhove Gent / TRANS architectuur I stedenbouw. Image © Stijn Bollaert

对比其他材料,CLT结构方面特征是?

CLT曾被称为“未来的混凝土”,在某种程度上来说,这是真的。与钢筋混凝土同样的结构强度,CLT传递更少力,但与混凝土不同的是,CLT属于高柔韧性,只有承载极大的变形才会崩塌。而且,1立方米的混凝土重约2.7吨,而1立方米的CLT仅重400千克,且有着同样的承载力。同样情况适用于钢材。

物理上,为了实现与100mm厚的CLT墙体同等程度的保温隔热效果,混凝土墙体需达到1.80m厚(1/18比例)。

MINIMOD Catuçaba / MAPA. Image © Leonardo Finotti
MINIMOD Catuçaba / MAPA. Image © Leonardo Finotti

CLT耐火性能如何?

木材燃烧速度为每分钟0.70.8毫米。如果CLT墙体厚度为100mm,即使是表面没有任何处理的木材,耐火极限也有2小时。这种碳化处理过程是一种自然现象,帮助树木保护自身。

烟雾作为在火灾中又一主要致死因素,在不同材料的混合下,通过狭缝或开敞空间从一处弥漫至另一处时效不同。但只要能精准施工,CLT能实现完全的气密性。因此,以CLT为建筑材料时,合理地选择和利用所有的元素并整合至最终结构的过程是十分重要的,包括配件、密封、连接等等;最终只有10%是归因于木材本身问题。

Capilla Sacromonte Landscape Hotel / MAPA Arquitetos. Image © Leonardo Finotti
Capilla Sacromonte Landscape Hotel / MAPA Arquitetos. Image © Leonardo Finotti

如何保护CLT避免环境因素的影响?

木材最大的天敌是湿度和气候。裸露的木材容易受到磨损、腐蚀以及崩塌,加之CLT作为结构构件,我们有必要保护其免受上述危害。除了常规的在木材表面加保护层,如纤维水泥、砖材、石材或其他材料,还有其他手段保护裸露CLT。

植物油和矿物质涂料可以达到上述效果,甚至每5年补涂一次,即可保证25年不脱离或褪色。

植物油适用于室内,而矿物质涂层更适用于户外,主要用于墙体。这些产品无味,高性能,任何人通过简易指南并采取适当的防护措施即可轻松上手。

Cortesía de Nuprotec
Cortesía de Nuprotec
Antes y después de la aplicación de Osmo Wood Protect de Nuprotec. Image Cortesía de Jorge Calderón
Antes y después de la aplicación de Osmo Wood Protect de Nuprotec. Image Cortesía de Jorge Calderón

CLT板材是高度精密的构件

如果一个项目决定采用CLT为建造材料,意味着必须在工厂完成决策与预制,不可能到实地做更改。因此,CLT的安装工作通常交给装配工,而不是建造工人,因为前者需要清楚每一块近乎完美的板材。CLT的装配依赖于高度的精确,误差范围达2毫米。

虽然项目设计阶段会有所延长,但装配过程却是飞一般的快:一个200平方米的住宅项目,仅需少量人力(大约4位工人)、5天时间就能完成装配工程。

至于法规方面,目前全世界有些地方有关于CLT设计施工的指导规范,但它们都只是目前广泛应用于混凝土和胶合木材标准中不同方面的汇总。2017年,目前应用于美国的标准规范发布,但也仅仅只是欧洲法规的概述罢了。

Cortesía de Jorge Calderón
Cortesía de Jorge Calderón
Proyecto de construcción de Jim Vlock 2018 / Yale School of Architecture. Image © Zelig Fok and Nicole Doan
Proyecto de construcción de Jim Vlock 2018 / Yale School of Architecture. Image © Zelig Fok and Nicole Doan

设计和构造推荐

如前文所述,CLT整个施工前准备工作的仔细斟酌是很重要的。设计、规划以及不同角色间长久的合作都是基础,因为施工本身是严格按照施工前的过程执行的。

在工厂加工期间,必须必须了解清楚每种板材的结构力度,因为CLT由结构木板制成,板材的质量决定着最终木材的质量。除此之外,也需要考虑到高精确的CLT必须能与基础完美结合,避免出现像混凝土楼地板无法匹配的情况。甚至一点毫米级别的误差都会导致安装过程中令人头疼的麻烦。

Cortesía de Jorge Calderón
Cortesía de Jorge Calderón
Canovas Cassart House / Lacol + LaBoqueria. Image © Lacol / House Habitat
Canovas Cassart House / Lacol + LaBoqueria. Image © Lacol / House Habitat

目前在加拿大CLT板材仅能用于30层及以下的工程,芬兰则为40层及以下。未来可期,我们会持续关注进程。也许在未来几年,我们城市将会回归使用木材的热度,同时颠覆原来对设计与施工的认知。

[1] Exposición de Jorge Calderón dictada en el seminario inaugural del programa de difusión tecnológica "Proyectar, manufacturar y construir de forma sostenible con sistema de madera contralaminada (CLT)" | 07.11.2017. Disponible en Youtube.

(译者:杜慧婷

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关于这位作者
引用: Franco, José Tomás. "CLT交叉层压木板会在未来取代混凝土吗?" [¿Es la madera laminada cruzada (CLT) el hormigón del futuro?] 28 8月 2019. ArchDaily. (Trans. Milly Mo) Accesed . <http://www.archdaily.cn/cn/923782/cltjiao-cha-ceng-ya-mu-ban-hui-zai-wei-lai-qu-dai-hun-ning-tu-ma>

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