Поскольку акцент делается на более экологичные методы строительства, использование бамбука в качестве конструкционного строительного материала становится все более актуальной темой. Он обладает высокой степенью возобновляемости, низким содержанием энергии и самым высоким соотношением прочности к весу стали, бетона и древесины.
Композитная древесина из бамбука, называемая ламинированная бамбуковая древесина (LBL), в последнее время вызывает особый интерес у исследователей и практиков, так как она обладает механическими свойствами бамбука, но может быть изготовлена в четко определенных размерах, похожих на изделия из древесины, имеющиеся в продаже. Основные недостатки бамбука заключаются в том, что он трудно соединяется и является более дорогостоящим, чем конкурирующие, доступные на местном уровне материалы.
В данной статье представлены преимущества и проблемы использования LBL в качестве альтернативного строительного материала. Экспериментальные и аналитические данные о производстве, производительности, экономике и воздействии бамбука и LBL на окружающую среду, обобщаются и далее анализируются для представления обзора жизнеспособности использования бамбука в качестве структурного материала в Северной Америке.
По мере снижения доступности ресурсов и роста спроса на них в современном индустриальном мире становится все более необходимым изучать возможности для новых, экологичных строительных материалов. Например, в последнее время древесина завоевала популярность в сообществе, занимающемся экологическим строительством, благодаря своим экологическим характеристикам: древесина пропагандируется как возобновляемая, биоразлагаемая, поглощающая углерод из атмосферы, с низким содержанием энергии и создающая меньше загрязнения в производстве, чем сталь или бетон.
Бамбук имеет схожие экологические характеристики. Особенно это касается возобновляемых источников энергии, стебли бамбука достигают зрелости через восемь лет. Его прочность сопоставима с прочностью древесины. Это привлекательный заменитель в качестве конструкционного материала. При наличии адекватных исследований можно предположить, что бамбук может стать устойчивой альтернативой нынешним строительным материалам в Северной Америке.
В одном из исследований представлен анализ жизненного цикла бамбука (LCA) с целью количественной оценки влияния использования бамбука в качестве строительного материала на окружающую среду. Результаты этого анализа показывают, что в некоторых областях применения бамбук достиг "фактора 20" воздействия на окружающую среду, что означает, что он имел в 20 раз меньшую нагрузку на окружающую среду, чем используемые в настоящее время альтернативы.
Воздействие на окружающую среду выражается в единицах затрат на охрану окружающей среды, которые определяются следующим образом: "фиктивные социальные издержки (монетарные факторы), связанные с предотвращением экологического ущерба от определенных вмешательств (например, выбросов)". Отсутствие знаний и опыта в области бамбука было сочтено фактором, способствующим неэффективности и ненужным расходам, связанным со строительством из бамбука в настоящее время. Ожидается, что эти недостатки и затраты будут уменьшаться по мере ознакомления с этим материалом.
Бамбук, являясь полой трубой, эффективен в противодействии изгибающим силам, имеет большое отношение момента инерции к площади поперечного сечения. Однако создание соединений для этой формы затруднено, и трубы не могут использоваться в тех случаях, когда требуется ровная поверхность. Ламинированная бамбуковая древесина (LBL) устраняет эти недостатки в естественной форме бамбука, так как она образуется в прямоугольных сечениях, которые лучше подходят для использования в традиционных конструкциях.
LBL был создан в ходе научных исследований с использованием клея для соединения нитей или уплощенных поверхностей, взятых с верхней части бамбука. В результате получается композитный прямоугольный структурный элемент, обладающий высокими возобновляемыми характеристиками, что делает его конкурентоспособным, в этом отношении, с широко используемыми строительными материалами.
Результаты испытаний показывают, что прочность и жесткость бамбука сопоставимы с древесиной, что делает бамбук способным заменить древесину в строительных конструкциях с точки зрения несущей способности. Кроме того, соотношение прочности к весу бамбука намного лучше, чем у конструкционной стали, алюминиевых сплавов, чугуна, дерева и бетона, что свидетельствует о его очень эффективной несущей способности.
Использование бамбука в строительных конструкциях показало, что оно оказывает наименьшее воздействие на окружающую среду (исключая такие дополнительные затраты, как сборка/демонтаж, техническое обслуживание и утилизация материалов) с большой наценкой. Целесообразно сделать вывод, что использование бамбука в качестве альтернативы древесине может быть экономически, экологически и, возможно, конструктивно выгодно.