引言
建筑业是全球环境影响最大的行业之一，2021年约占全球运营能源使用量和工艺相关二氧化碳排放量的37%（Environment, 2022）。预计到2060年，对建筑材料的需求将几乎翻倍，这加剧了对自然资源的压力，使得减少温室气体排放和废料再利用变得更加紧迫（Lifset et al., 2023）。尽管有更可持续的替代品可用，但超过75%的建筑和拆迁废弃物（C&D），包括木材、石膏板、砖块和沥青瓦，仍然被填埋（US EPA, 2017）。此外，建筑实践中的效率低下意味着，在项目完成之前，可能有高达30%的材料被丢弃（Osmani, 2011）。
在这种背景下，木材的作用日益重要。其在建筑中的使用量每年增长4.4%，部分原因是由于其在混凝土模板等应用中的需求（Adhikari and Ozarska, 2018）。随着欧洲木材产量的增加，木材废料的量也在增加，这凸显了重新评估二次木材资源的必要性，以缓解材料短缺，减少进口依赖，并保护森林生态系统（“Wood Products - Production and Trade.” n.d., Pazzaglia and Castellani, 2023）。在比利时，仅建筑业就占全国废物产生的29%，这个问题尤为严重（“Waste Production | Statbel.” n.d.）。每年生产的146万立方米锯材中，有28%用于包装和模板（Picard, 2021）。模板木材通常只在一次到五次使用后被丢弃，主要是因为表面损坏影响了混凝土表面的质量。因此，比利时近三分之一的软木产品在几次使用后就成了可一次性使用的资源。
废弃的模板木材通常仍保持良好的机械性能，因为它们通常只使用有限的次数，并且在混凝土固化过程中承受的结构负荷相对较低（Shah et al., 2019）。对最多重复使用14次的胶合板的测试显示，只有轻微的退化，这表明在强度显著下降之前，需要更多的再利用循环（Gambatese et al., 2014）。尽管仍具有这种结构能力，但由于人们将其视为低等级或受污染的材料，模板木材的利用率仍然很低。虽然大多数研究和再利用计划集中在尺寸适合直接再利用的结构分级回收木材上，但模板木材往往被用于低价值的应用，如家具制造或户外安装。因此，其在结构升级方面的潜力大多尚未被探索。
越来越多的研究探索回收、打捞或废弃木材的结构再利用。例如，Bergasel和Heisel通过首先扫描和重新分级木材，对一种新结构中的回收木材再利用进行了案例研究（Bergsagel and Heisel, 2023）。ETH Zurich和EPFL的研究实验室专注于材料流动、可追溯性和数字工具，以识别再利用元素的结构潜力（Grüter et al., 2023）。Yu开发了一个使用剩余木材设计和建造的框架（Yu et al., 2023）。其他研究利用计算工具探索了使用废弃和回收木材的创新结构设计，这些设计从互惠框架（Popovic Larsen et al., 2021）到用锯木厂剩余材料制成的轻质空间桁架系统（Baverel et al., 2019）不等，展示了工业废料如何转化为高效的结构解决方案。
在模板木材的背景下，阿姆斯特丹的一个案例研究房屋重新使用了胶合板模板，并提前评估了其承载能力（Brancart, 2022），展示了在结构中再利用模板木材的潜力和可行性。
在循环建筑的背景下，对木材进行结构再利用的评估受到了相当大的关注，这是由于需要充分利用那些丰富但被忽视的材料流。视觉分级和无损检测（NDT）最初是为锯木厂中新锯制的木材根据EN 14081标准分配强度等级而开发的，后来也被扩展到回收的结构木材。这些方法最初应用于历史建筑中，以评估老化结构的剩余能力（Nocetti et al., 2024），现在越来越多地整合到循环建筑的工作流程中（Llana et al., 2023）。
常见的NDT方法包括特征频率测量、密度测定和超声波脉冲速度（UPV）（Jedidi, 2022）。UPV在预测木材元素的剩余刚度和强度方面表现出可靠的性能（Vandecruys and Verstrynge, 2025, Nocetti et al., 2024），并且多项研究记录了其与静弹性模量（MOE）之间的强相关性（Arriaga et al., 2022, Baar et al., 2015, Hassan et al., 2013）。Kim和Andrawes（Kim and Andrawes, 2016）进一步报告了加速老化后UPV的可测量减少，而Palizi等人（2023）开发了72个在不同湿度条件下的MOE预测模型。当与节点的视觉分级、纤维偏差和表面损伤相结合时，NDT方法构成了一个稳健的木材质量评估框架（Arriaga et al., 2022）。像CT扫描这样的新兴工具也在提高对回收元素的预测准确性（Tamke et al., 2025）。
尽管越来越多的人认识到逐步使用木材的环境效益以及木材再利用在延长碳储存中的作用，但实际应用仍然有限，特别是对于像模板木材这样的短期建筑材料。迄今为止的研究主要集中在将废弃木材降级为低等级产品或能源回收上，而模板元素的直接结构再利用仍很少被探索（Niu et al., 2021, H?glmeier et al., 2014）。主要障碍包括对回收元素在不同现场条件下的机械性能的不确定性，以及对木材废料流的特性、数量和来源途径的了解有限（Kozminska, 2019, Sarmin et al., 2023）。
这些问题因缺乏回收木材的标准评估程序而加剧（í?iguez-González et al., 2019, Llana et al., 2023, Brougui et al., 2025）。虽然EN 338和EN 14081为新生产木材提供了分类标准，但它们对回收材料的适用性仍然有限。现有的视觉分级规则未能充分处理再利用元素中常见的缺陷，如钉孔、裂纹、表面磨损或局部材料损失。作为一种丰富但被忽视的资源，模板木材因此在当前的研究和实践中存在显著缺口。
本研究位于比利时背景之下，探讨了用于临时建筑应用（如模板、脚手架和辅助结构）的木材的闭环再利用策略。虽然研究集中在比利时，但其方法可以转移到产生类似木材废料流的其他地理环境中。通过结合视觉分级和无损检测以及系统的机械验证，研究旨在建立一个可靠的框架，以评估回收的模板木材并识别适合结构再利用的元素。
本研究旨在评估废弃模板木材的结构潜力，这些木材的先前机械历史和服务条件通常未知。这是当前研究和实践中的一个重要缺口。材料是在现场收集的，并在多个地点测试了大量标本以支持研究的发现和结论。研究了视觉分级以及无损和破坏性检测方法。该研究还将探讨如何调整现有的规范评估框架以适应这种材料流的特定特性。通过这样做，它有助于开发更稳健的评估程序，并支持将回收的废弃木材整合到循环建筑实践中。
章节片段
测试标本和材料收集
共收集和分析了117个废弃的模板木材元素。样本包括来自布鲁塞尔和瓦隆地区的多种木材种类和截面形状。尽管标本来自不同的项目和现场条件，但研究集中在有限的木材类别和截面类型上，以确保比较分析的一致性，同时保持对比利时遇到的废料流的代表性
视觉分级
首先对木材进行了视觉分级。对收集的木材进行的视觉分级Cknots,fissures基于对节点和裂缝的评估。当这两种缺陷都存在时，每个标本保留了最低相应的强度等级。结果表明，大多数分析的木材样本的强度等级为C20或更高。总共，59%的云杉和花旗松标本被赋予了C20或更高的强度等级。
动态模量与静态模量之间的相关性
第一种相关性比较了动态模量和静态模量。动态模量（Edyn）是通过超声波脉冲速度测量（UPV）获得的，而静态模量（Estat）是通过四点弯曲测试获得的。图8显示Edyn的刚度高于Estat。对于梁，Edyn平均比Estat高出3 kN?mm?2；对于木条，Edyn比Estat高出2 kN?mm?2。梁和木条的
结论
本研究的创新之处在于研究的材料流：从多个建筑工地收集的回收木材模板，这些模板具有异质来源、未知的处理历史和明显的退化迹象。尽管存在这些变异性来源，但在测试的标本中仍发现了统计上显著的相关性和一致的机械行为。这些发现表明，建筑工地上的模板废料仍具有可量化的结构潜力
CRediT作者贡献声明
Gabrielle Nicolas：撰写 - 原始草稿，可视化，验证，软件，资源，方法论，研究，数据管理，概念化。Lucie Maffessoni：撰写 - 原始草稿，资源，数据管理。Lars De Laet：概念化，方法论，资源，撰写 - 原始草稿，监督，项目管理，资金获取。Didier Snoeck：撰写 - 原始草稿，监督。
利益冲突声明
作者声明以下可能被视为潜在利益冲突的财务利益/个人关系：Gabrielle Nicolas报告称获得了科学研究基金的财政支持。如果有其他作者，他们声明没有已知的可能影响本文工作的财务利益或个人关系。
致谢
Gabrielle Nicolas是法国国家科学研究院（Fonds de la Recherche Scientifique - FNRS）的研究员。
Gabrielle Nicolas|Lucie Maffessoni|Lars De Laet|Didier Snoeck
