何謂直交集成材

直交集成材(Cross-Laminated Timber, CLT)是一種將天然木頭加工處理後的工程木材(engineered wood),CLT主要是由好幾層木板堆疊膠合而成,每一層木板堆疊時均考慮到木頭的木紋方向,使每一層木紋以相互垂直的方向交錯堆疊而成。

利用這種技術製造的工程木材,能夠大幅提高木材在水平和垂直方向的結構穩定性和強度, 讓原本只適合建造較低樓層建築的天然木材,突破其物理限制, 可直接作為結構牆體、承重牆、剪力牆與樓板等結構用途,成為建築師打造更高樓建築的建材選項之一,擴大了木材在建築行業的應用範圍,之前什麼鳥編介紹的全球最高的10棟木造摩天大樓,就是利用CLT作為高樓建材,足足蓋到25樓這麼高,由此可見CLT的潛力無窮。

那麼CLT直交集成材是如何製造出來的呢:

  • 選材:目前CLT大多進口自國外,常看到用來製作CLT的材料像是松木、雲杉或冷杉這類成長較快速的人造林木。
  • 切割與烘乾:將原木裁切成板材,經過烘乾處理去除多餘的水分,讓木材穩定不翹曲。
  • 分層與膠合:將烘乾後的木板以交叉交錯的方式層層堆疊,每層之間使用專用黏膠進行黏合。
  • 壓合:經過黏合的木板加壓固定,使層與層之間形成堅固的接合。
  • 固化與修整:黏膠固化後,CLT板材就算是製作完成嘍,再來則是依照所需要的尺寸和形狀進行裁剪與加工。
2: Example of cross-laminated cross-laminated timber panel. Reprinted from Schmid et al. [126] with permission from Springer Nature.


木材經過以上加工步驟後,讓CLT擁有以下優點

  • 高強度與穩定性:CLT的木紋交叉壓合結構,賦予它出色的負載能力與尺寸穩定性,以比重強度來看,CLT的強度更高於混凝與鐵,因而擴大了木材在建築行業的應用範圍。
  • 輕量化:木材的比重約為0.3~0.8 g/cm3,相較於混凝土的2.3 g/cm3和鐵的7.8 g/cm3,CLT相對更輕,更容易運輸與安裝,相對也更能節能減碳。
  • 永續性:木材本身是可再生的資源,樹木生長的過程中自然會吸收固定二氧化碳,CLT使用來自永續林業的木材製造,生產過程中的碳足跡相對較低,也更能夠在地生產,有助於減少環境影響。
  • 多功能性:CLT可以用於建造牆壁、地板、屋頂、構牆體、承重牆、剪力牆等結構元素, 既能是結構件,同時也可以直接裸露作為裝飾材料,並且易於結合其他建築材料。
  • 高耐火性:與傳統木頭材料易燃的印象相反,木材燃燒時表面會碳化形成保護層,反而可以減緩內部燃燒速度,可以在火場燃燒30分鐘後仍保有一定強度不至於坍塌。
  • 良好的隔熱性能: 木材的熱傳導係數是混凝土的1/10,鐵的1/350,在炎熱的夏季與寒冷的冬季,對於節省室內空調能源的消耗有很大的幫助。
  • 減少廢棄原料:有了CLT這種技術,使得原本無法使用的小尺寸木材,還能拿來製造CLT,讓林業資源充份運用。

除了材料本身的優異特性外,CLT也為建築業帶來了更快速的建築工期與建築成本,利用CLT作為建材時,工廠並可以依照建築設計圖,在工廠預先精確裁切製造出所需要的樑柱牆面等原件,然後再運送到在現場組裝,這種類似預鑄工法的建築方式可以讓整個興建過程之中更快更有效率,提升建造速度與品質管控,也讓工地更整潔,噪音汙染更低,大大降地對工地周邊環境的負面影響。

自1990年代由歐洲開始發展出來的直交集成材(CLT, Cross-Laminated Timber)因為有這些優於傳統建築材料特點,讓CLT在當代建築、設計和裝修中越來越受到青睞,尤其在尋求環境永續性與淨零碳排的建築趨勢裡,CLT的使用對比於傳統的水泥或鋼骨建材的高碳排,在減少建築行業的碳足跡上,有著絕對明顯的優勢。

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