不同国家和地区胶合木标准对比与分析∗

陈暑冰 佟晓超 昌文芳 王 博

（中国建筑科学研究院有限公司，北京 100013）

近年来，随着经济的快速发展，人们对生活环境质量要求不断提高。现代木结构建筑具有绿色环保、舒适健康、材料可再生、抗震性能优良等优点[1]，契合人们对高质量生活环境的追求，因此日益受到关注[2]。在北美、欧洲、日本等国家和地区，现代木结构建筑广泛应用于学校、体育馆、火车站等公共建筑领域[3]。北美、北欧等地区80%以上的住宅建筑为木结构，日本住宅中的木结构建筑占比也接近50%。我国大力推动装配式建筑的发展，现代木结构作为装配式建筑的一种重要形式[4]，其预制程度高于钢结构、混凝土结构。并且木材具有易加工、强重比高等优势[5-6]，适于作为建筑结构材料。

胶合木，也称结构用集成材，是一种将按等级区分的层板（可指接、斜接或拼宽）沿纤维方向相互平行，沿厚度方向层积胶合而成的结构材[7-8]，其主要作为建筑结构的承重构件。传统木结构建筑大多以原木为梁柱，而现代木结构建筑则较多采用胶合木、单板层积材等经过现代手段加工的材料。在胶合木制造过程中，通过对层板分等，去除木材中的死节、变色等缺陷，以及合理配置层板等方式，有效减少了木材自身节子、裂纹等缺陷对其力学性能的影响，实现了小材大用，劣材优用[9-12]。与原木相比，胶合木力学性能可靠、尺寸稳定性好，可以实现木材的有效利用[12-14]。但木材作为一种天然材料，与钢材等材料相比，其变异性较大，需要严格控制胶合木生产过程中的各个环节，才能确保产品质量符合要求。中国、欧洲、日本等国家和地区的胶合木标准都对胶合木的原材料、组坯方式、产品性能等做了明确的规定[15-26]，以确保胶合木的产品质量。本文通过对比中国、欧洲、日本的胶合木标准，以期为我国胶合木相关标准的进一步完善提供一定的参考，促进我国胶合木产业健康良性发展。

1 国内外胶合木标准概况

中国、欧洲、日本现行胶合木标准见表1。

表1 中国、欧洲、日本胶合木现行标准Tab.1 Current standards for glulam in China, Europe and Japan

我国现行的胶合木标准GB/T 26899—2011 于2011年发布并实施。该标准明确了胶合木的定义，规定了胶黏剂的类型，将胶合木分为同等组合、对称异等组合、非对称异等组合三种类型，并划定了胶合木的等级及对应的性能要求。该标准明确了目测分等层板、机械应力分等层板的等级及相应力学性能指标。同时，明确规定了各等级胶合木的组坯形式及要求。这些规定与要求为规范我国胶合木市场，促进胶合木产品的标准化起到了重要作用，并为胶合木生产企业的质量控制提供了重要技术依据。

欧盟胶合木标准EN 14080∶2013规定了胶合木的用胶要求、层板等级要求、同等组合和对称异等组合胶合木的组坯要求、胶合性能要求以及各等级胶合木的力学性能指标，同时该标准也规定了工厂质量控制应满足的要求。

日本胶合木标准JAS 1152 规定了胶黏剂的类型和使用范围，给出了同等组合、对称异等组合、非对称异等组合各等级的性能指标和组坯形式，并针对不同层数胶合木给出了相应的等级和性能指标。同时该标准规定了不同树种胶合木的剪切强度和木破率的要求。

图1 胶合木生产主要工序Fig.1 Main production process of glulam

胶合木作为一种现代木结构用材，其加工过程对其产品性能有重要影响，中国、欧洲和日本的胶合木标准不仅对胶合木自身的胶合性能、力学性能等各项指标作了相应规定，同时也对生产胶合木的胶黏剂、层板等级、组坯方式等进行了严格的规定，以确保工厂生产的产品符合要求。胶合木生产主要工序如图1 所示，各国胶合木产品标准都是通过控制胶合木生产过程的各个环节，以确保其产品质量。

2 胶黏剂使用规定

2.1 不同标准对比分析

胶黏剂是胶合木生产中重要的原材料之一，其强度和耐久性需要满足一定要求。胶合木在承受弯曲荷载的情况下，会产生沿顺纹方向的剪切力，因此要求胶合木胶缝能抵抗一定程度剪切。此外，GB 50005—2017《木结构设计标准》对木结构设计使用年限规定为5 年、25 年、50 年、100 年及以上，承重构件需具有一定的耐久性。因此，中国、欧洲和日本均对胶黏剂的选用做了相应规定，如表2 所示。

表2 中国、欧洲、日本胶合木标准对胶黏剂的要求Tab.2 Adhesive requirments in China, Europe and Japan glulam standards

(续表2）

GB/T 26899—2011 将胶合木按使用环境分为三类，其中以使用环境3 最为恶劣。在胶黏剂选用方面，该标准将胶黏剂分为Ⅰ类和Ⅱ类：Ⅰ类胶黏剂适用于所有的使用环境；而Ⅱ类胶黏剂只能用于使用环境1 和使用环境2，并且胶合木的使用环境温度要低于 50 ℃。该标准规定了各使用环境下层板层积方向、宽度方向和长度方向使用的胶黏剂类型，同时，也规定胶黏剂经权威部门试验确认，能够达到同等强度的也可使用，但对具体性能要求没有详细说明。从目前国内胶合木用胶情况来看，使用环境1 和使用环境2 的胶合木多采用水基聚合物-异氰酸酯胶黏剂，使用环境3中间苯二酚、单组份聚氨酯使用更为广泛。这和GB/T 26899—2011 对胶黏剂使用的规定有一定偏差。

EN 14080:2013 也将使用环境分为使用环境1、使用环境2 和使用环境3 三类，各类使用环境的条件基本同GB/T 26899—2011。该标准规定了各类型胶黏剂应满足的要求，其中酚类和氨基树脂胶黏剂应满足EN 301 的要求；单组份聚氨酯胶黏剂应满足EN 15425 规定要求；水性高分子异氰酸酯胶黏剂应满足 EN 15425的要求，且需要进行长期循环荷载试验测试，并且只能用于使用环境1 和使用环境2。同时，针对水性高分子异氰酸酯胶黏剂，欧洲也制定了相应的标准EN 16254，满足该标准也可用于使用环境1 和使用环境2 下的胶合木。EN 301、EN 15245、EN 16254 均要求对胶黏剂进行剪切试验（干剪、湿剪、浸渍-干燥处理后剪切、煮沸后剪切、煮沸-干燥后剪切等）、剥离试验（浸渍、减压加压处理等）、蠕变试验、垂直拉伸试验等，只有胶黏剂满足相应标准要求才能用于胶合木生产，相当于对胶黏剂的资格测试。JAS 1152 集成材日本农林标准对胶黏剂的要求与GB/T 26899—2011 相同，但胶合木进行JAS认证时，只能使用JAS许可的胶黏剂。并且JAS会明确许可胶黏剂的生产厂家、规格型号、用途（指接、面接）和使用环境等信息，未经JAS认证机构的许可，胶合木生产厂家不得更换胶黏剂。

中国、欧洲、日本的胶合木标准对胶黏剂的要求有较大的差异。欧洲标准根据胶黏剂类型的不同，规定了各类胶黏剂应满足的性能要求及适用的使用环境。中国和日本标准则对各使用环境适用的胶黏剂类型进行了说明，除规定水基聚合物-异氰酸酯应满足相关标准要求外，对其他类型胶黏剂的性能并未作明确的要求。GB/T 26899—2011 未对其他类型的胶黏剂作详细的规定，这可能是由于我国胶合木产业发展较晚，标准体系还不够健全。该标准作为胶合木的产品标准，更注重胶合木的组坯、力学性能、胶合性能等，而对胶黏剂的选用没有作过多的要求，只是对其类型进行了推荐。随着我国胶合木标准体系的建立，GB/T 37315—2019《木结构胶粘剂胶合性能基本要求》已经发布实施，GB/T 26899—2011 在胶黏剂选择方面宜进一步明确各类型胶黏剂应满足的标准或性能要求。

2.2 国内胶合木用胶黏剂相关标准分析

我国GB/T 50708—2012《胶合木结构技术规范》规定了酚类树脂和氨基树脂、单组份聚氨酯三种类型的胶黏剂性能要求，标准中的试验方法和性能指标主要参考欧洲相关标准EN 301、EN 15425、EN 302 和EN 15416，但对目前国内广泛使用的水基聚合物-异氰酸酯胶黏剂并没有规定。欧洲胶合木标准EN 14080 没有规定水基聚合物-异氰酸酯不能用于生产胶合木，只是对其适用范围进行了限定。同时，欧洲也制定了水基聚合物-异氰酸酯的标准EN 15416，用以明确其应满足的性能要求。当前，我国胶合木制造水平落后于欧洲，生产设备自动化程度较低。如果将水基聚合物-异氰酸酯胶黏剂排除在外，可能会对我国胶合木产业的发展产生一定的不利影响。另外，GB/T 50708—2012 规定单组份聚氨酯胶黏剂应进行垂直拉伸试验（也称“酸对木材纤维的破坏试验”），而欧洲单组份聚氨酯胶黏剂标准EN 15425:2017 规定，只有当木材表面用pH值小于3.0 的试剂处理时，才需要进行此项测试。因此，该项测试的限制条件还需要进一步研究和探讨。总体而言，GB/T 50708—2012 对我国胶合木用胶黏剂的选用起到了积极的作用，但仍需根据胶合木产业的发展状况进一步完善。2019 年发布并实施GB/T 37315 —2019 《木结构胶粘剂胶合性能基本要求》，该标准非等同采用ISO 20152-1:2010 《木结构 胶黏剂的胶合性能 第1 部分：基本要求》，没有按胶黏剂的类型进行分类，而是按使用环境进行分类，并规定了用于各使用环境的胶黏剂应达到的性能指标。该标准对我国木结构胶黏剂的选用有积极意义，但仍存在部分不够完善的地方。该标准中“酸对木材纤维的破坏性能”，规定需要检测胶黏剂的pH值，然后进行此项测试，而并没有规定测试时pH值具体范围。而ISO 20152-1:2010 中规定只有当pH值小于3 时才进行此项测试，因此对此项测试需要进一步研究和探讨。

总体来看，我国胶合木用胶黏剂标准中各项性能指标与欧洲、日本标准接近或相同。但我国各标准编制思路不同，未做到有效衔接，其中GB/T 26899—2011、GB/T 50708—2012、GB/T 37315—2019 均对胶合木用胶作出了规定，但编制思路和相关技术指标有较大差异。因此，建议结合我国胶合木产业的实际情况，进一步完善相关标准，同时各标准之间宜统一编制思路，将胶黏剂标准、胶合木产品标准、胶合木结构设计标准有效衔接。此外，目前国内大部分实验室没有能力 按 照GB/T 50708—2012 或GB/T 37315—2019 对 胶黏剂进行检测并出具检测报告，因此，在标准编制时应考虑国内实验室的检测能力，协调相关实验室增加人员和设备，提高检测能力，使标准能更好地落实，以促进我国胶合木产业的发展。

3 胶合木胶合性能要求

GB/T 26899—2011、EN 14080∶2013、JAS 1152不仅规定了胶黏剂的使用范围和类型，也规定了胶合木的胶合性能，包括剪切性能和剥离性能。

3.1 剪切强度和木破率

GB/T 26899—2011 中规定胶合木所有胶层的剪切强度至少达到6 MPa。对于密度小于0.5 g/cm3的针叶材、杨木或其他密度更小的阔叶材，若木破率为100%，剪切强度应不小于4.0 MPa。GB/T 26899—2011 剪切强度与木破率关系见表3。

EN 14080:2013 中规定，当平均剪切强度8 MPa时，木破率为72%，略高于GB/T 26899—2011 规定的70%；单值剪切强度为6 MPa时，木破率为74%，略低于GB/T 26899—2011 规定的75%。总体而言，两种标准对剪切强度和木破率的要求基本相同。日本标准JAS 1152则将树种分为六类，明确规定了各类树种应达到的剪切强度和对应的木破率。

表3 GB/T 26899—2011 木破率和剪切强度对应关系Tab.3 Relationship between wood breaking rate and shear strength (GB/T 26899—2011)

3.2 剥离性能

GB/T 26899—2011 中规定需要进行浸渍剥离试验、煮沸剥离试验和减压加压剥离试验，对于使用环境1 和2 进行一次循环，使用环境3 进行2 次循环。经过处理后总剥离率应小于5%，任一胶层最大剥离率不大于25%。这些剥离试验能加速胶黏剂老化，模拟木材干缩湿胀时在胶层产生的应力及胶合木实际使用时的情况，从而检验胶合木的胶合性能。日本JAS 1152 标准对于剥离性能的要求与GB/T 26899—2011 一致。欧洲标准EN 14080 :2013 要求进行减压加压剥离试验，并在不同温度和相对湿度下干燥处理。在实际生产中，浸渍剥离和煮沸剥离操作更为简便，更适于工厂进行控制产品胶合质量。而实验室可以根据设备条件选择减压加压试验，在硬件设备满足要求的情况下，以较小试验量即可完成剥离性能的检测。

4 层板分等要求

表4 为GB/T 26899—2011 层板外观质量要求。

表4 各等级层板外观质量要求Tab.4 Appearance quality requirements of laminates of diあerent grades

（续表4）

层板等级的划分是确保胶合木强度等级的关键，也是确保胶合木质量满足要求的重要前提。GB/T 26899—2011 中层板分等有目测分等和机械分等两种方式。目测分等是通过节子、变色等与木材力学性能对应关系，确定木材的等级，分为Ⅰd、Ⅱd、Ⅲd、Ⅳd四等，标准明确规定了各个等级层板的节子、空洞、年轮宽度、变色、裂纹、弯曲变形等要求及应满足的强度性能指标。在机械分等层板方面，标准明确了非纵向接长层板、纵向接长层板应满足的力学性能指标。由于机械分等无法检测层板的端部，因此该标准对机械分等的外观质量也进行了规定。欧洲木材工业发达，分等体系比较完善，欧洲标准EN 14080: 2013 规定了胶合木层板的等级，并且给出了部分等级与欧洲分等标准的等级对应关系。而我国结构材大部分依赖进口，同时国内也没有建立相应的木材分等体系，尚缺乏与原有分等体系的明确对应关系。在木材层板分等方面，由于我国和日本结构材大部分依赖进口的国情较为相似，GB/T 26899—2011 与日本JAS 1152 标准基本一致。

5 组坯要求

在层板组坯方面，GB/T 26899—2011 规定了同等组合、对称异等组合、非对称异等组合的组坯要求。同等组合胶合木可以使用目测分等层板和机械分等层板，但异等组合胶合木的层板选用有特别的规定。例如，对于对称异等组合胶合木：AY级和BY级组坯级别中最外层层板、外层层板只能使用机械分等等级的层板，其他层板可使用相应等级的目测分等层板或机械分等等级的层板；CY级、DY级和EY级组坯级别，最外层层板只能使用机械分等等级层板。对于非对称异等组合也有类似的规定，例如AY级组坯级别受拉侧最外层、外层和中间层层板均不能使用目测分等等级的层板。日本JAS 1152 也有类似的规定。欧洲标准EN 14080:2013 规定了同等组合和对称异等组合的胶合木等级和组坯方式，但没有规定非对称异等组合的胶合木等级和组坯方式。EN 14080:2013 则规定了各等级胶合木最外层、外层和中间层层板的等级和所占比例。整体而言，三个标准设计思路基本一致，都明确规定了组坯方式，使生产企业可以按照标准生产相应等级的产品。目前国内大部分胶合木生产企业只具有生产同等组合胶合木的能力，极少部分企业具有机械分等设备，可以生产异等组合胶合木。

6 结论

通过对我国胶合木标准GB/T 26899—2011 与欧洲标准EN 14080:2013、日本标准JAS 1152 的关键项目（胶黏剂要求、胶合性能、层板分等、组坯）进行对比和分析，结论如下：

1）我国胶合木标准GB/T 26899—2011 与欧洲标准EN 14080:2013、日本标准JAS 1152 都注重通过控制胶合木生产过程各个环节，来控制最终产品的质量。该标准各项重要指标同欧洲、日本等木结构产业发达国家相关标准的指标接近或一致，这对规范我国胶合木市场，指导胶合木企业的生产具有重要意义。

2）GB/T 26899—2011 规定了各类型胶黏剂适用的使用环境，但未规定其应满足的性能要求；GB/T 50708—2012、GB/T 37315—2019 规定了胶合木用胶黏剂应满足的性能要求，现有标准仍有需要明确和完善之处。建议进一步完善相关标准，有效衔接胶合木用胶黏剂标准、胶合木产品标准和胶合木结构设计标准。

3）中国、欧洲、日本标准均通过控制层板、胶黏剂、组坯等胶合木生产环节确保胶合木的产品质量，而这些关键项目是否符合生产标准无法通过对最终产品的检验来判断。因此，建议对胶合木纳入强制性产品认证范围，以规范胶合木的生产，提高胶合木的产品质量。