竹子可以做什么 :分享竹材的新用途突破常人想象
竹子是集生态学特性、材料学特性和文化旅游于一体的环境友好型植物,具有生长周期短、产量大、可再生等特性,对涵养水源、保持水土、固碳、用材和生物能源开发潜力巨大,是重要的生态、经济和文化资源,被誉为世界“第二大森林”和21世纪最有发展前景的植物类型。
据统计,中国有竹类植物39属、837种,竹林面积641.16万公顷,约占世界竹林总面积的20%;年产大径级竹材31.55亿根,并且竹资源量呈显著的逐年上升趋势,可利用资源非常丰富。
传统竹产品已形成竹材、竹炭、竹笋、竹质家具等10多个类别,100多个系列,近万个品种。竹产业产值已由2009年的709亿元快速增长到2018年的2 456亿元,竹产品国际贸易由13亿美元增长到20多亿美元,长期位居全球国际贸易的前列。
竹产业正逐渐形成具有中国特色的绿色朝阳产业。具体体现在如下几大新产品的攻关成果:
一、竹缠绕复合管
随着我国城镇化建设进程不断加快,农村饮用水系统扩建和政府基建支出不断增加;大型水利调水、现代农业灌溉工程先后启动,国家投资以万亿元计;因此管道需求量逐年增加。目前,我国压力管材主要有2类:一类是金属管材,如钢管、铸铁管、球墨铸铁管等;另一类为非金属管材,如混凝土压力管、塑料管、玻璃纤维增强塑料夹砂管和纤维缠绕增强热固性树脂压力管。作为传统管材,生产水泥管、钢管、玻璃钢管和塑料管等使用的原材料均为不可再生资源,且生产加工过程存在高能耗、高污染问题。随着石油产品的日趋枯竭和环保要求的日益提高,各地建设主管部门相继出台政策推广使用绿色低碳的给排水管材,以逐步替代传统的塑料管、钢筋混凝土管、钢管和铸铁管等。基于我国丰富的竹子资源和优良的竹材特性而研制的竹缠绕复合管,以轻质、高强、环保的优势替代部分传统压力管道与重力管道,为提高天然可再生资源的利用效率和节能减排开辟了新途径。
竹缠绕复合管的研制是将竹纤维的轴向拉伸强度使用至最大化,并在管道结构中形成无应力缺陷分布,从而使得管材达到更好的承压要求,各项技术指标优良。其生产工艺主要包括原竹取材、竹篾加工、内衬层制作、增强层缠绕、加热固化、修整脱模、外防护层制作等流程。
竹缠绕复合管的优势特点包括:原料可再生、承压能力强、保温性能突出、抗震抗沉降能力强、使用寿命长、节能低碳、重量轻、综合造价低等。
竹缠绕复合管(图片来源:世界竹藤通讯,下同)
二、竹缠绕管廊
竹缠绕复合管在强度设计、连接技术、材料机理等方面为竹缠绕管廊提供了应用依据。竹缠绕管廊是以竹材为基体材料,热固性树脂为胶粘剂,采用缠绕工艺制作而成,具有资源可再生、低碳环保、性能优异、使用年限长、施工安装方便、综合成本低等特性,可取代目前现浇或预制式钢筋混凝土制作的管廊。
竹缠绕管廊的优势在于:资源可再生、重量轻、节能低碳、防火耐水、抗震抗沉降能力强、初始力学性能好、稳定性高、综合造价低(较目前钢筋水泥管廊低20%以上)、保温性能好、抗冻能力强、施工安装方便等。经有限元分析结果表明,在埋地1 m深、地面车载90 t的情况下,竹缠绕复合管廊最大竖向变形量小于1%,远低于3%的控制标准。与传统管廊相比,在管线敷设相同情况下,竹缠绕管廊可使得材料成本降低10%~30%,安装施工效率提高10%~80%。
竹缠绕管廊
三、竹缠绕整体组合式房屋
2017年10月,世界上第1款竹缠绕整体组合式房屋研制成功。竹缠绕房屋包括竹缠绕整体组合式房屋、新时代农居、单体公寓、高层公寓等类型。
竹缠绕整体组合式房屋具有资源可再生、节能低碳、抗震、保温、隔音、防火、建造速度极快、综合成本低等优势。房屋的单个房间在工厂已完成装修,乃至家具已摆放好,整体运到工地后,将房间整体组合放置即可入住,从而使施工现场建筑装修垃圾降至为零;同时,避免了土地污染、建筑噪音等问题。整体式房屋有极强的抗风、抗震性能,在地震和风灾多发地区应用,可极大地减少自然灾害对人类的伤害。
竹缠绕整体组合式房屋
竹缠绕整体组合式房屋
四、竹缠绕整体式公厕
2018年5月,世界首座竹缠绕整体式公厕研制成功。在满足设计需求的同时,竹缠绕整体式公厕可以达到一类公厕标准。竹缠绕整体式公厕在工厂内部将所有的设施安装好,运输到现场水电接通即可使用。该类产品,特别是竹缠绕移动公厕,适用于车站、码头、旅游景点等人口密集的公共场所。
产品类型有并列式、品字形、单间移动式等竹缠绕整体式公厕。
产品特点是可移动、安装快捷、原材料绿色环保、外形美观、占地面积小、处理方式多样。
竹缠绕整体式公厕
五、竹缠绕军工产品
2018年7月28日,“八一”建军节前夕,携带式竹缠绕火箭发射筒筒体研制成功。该军工产品具有耐高温、形变小、质量轻、成本低等特点,在军事领域应用潜力巨大。目前,产品在某军品工厂实际测试成功,委托方对产品高度认可并正式订购。该军工产品的研制成功,是竹缠绕复合材料在军工领域取得的一项突破性重要成果。竹缠绕导弹火箭系列产品,包括发射筒、火箭弹、导弹导体等。产品质轻高强,在瞬时高温下不变形,稳定性能好;结构比表面积大,密度小,吸收雷达波、声波能力强,隐身性能好;生态环保,无毒无污染。可广泛应用于城市高层、森林灭火消防领域和导弹发射筒、火箭发射筒等军工领域。目前,主要有竹缠绕火箭复合材料壳体、竹缠绕弹药包装筒、竹缠绕导弹发射筒筒体等产品。
竹缠绕军工产品
六、竹缠绕高铁车厢
2017年6月,竹缠绕高铁车厢样品研制成功,其具有资源可再生、低碳环保、综合成本低、隔音、安全性能好等特性。该产品的研发符合国家提出的发展绿色、轻量化交通的要求。
竹缠绕高铁车厢