竹缠绕复合材料是指以竹子为基材,以树脂为胶黏剂,采用缠绕工艺加工成型的新型生物基材料。
年,国家林业局在鑫宙公司设立竹缠绕工程技术研究中心,竹缠绕复合材料应用与推广工程被国家发改委、国家林业局等11部委列入《林业产业发展十三五规划》重点领域,计划五年内在全国布局万吨的竹缠绕复合材料生产基地。
竹缠绕的技术原理
竹篾是竹缠绕复合材料的主要基材之一。竹缠绕复合材料充分发挥了竹材轴向拉伸强度高的特性,通过缠绕工艺而制成,从而突破了竹材传统平面层积热压技术及其应用领域。竹缠绕复合材料由内衬层、增强层、外防护3层组成(图1)。其中,内衬层由防腐性能优异、符合食品安全的树脂与竹纤维无纺布组成;增强层由竹篾与水性树脂组成;外防护层则为防水、防腐及抗老化性能好的树脂。
竹缠绕复合材料的关键技术:
1、适用性竹种筛选、竹材分类及其材性评价。
2、连续缠绕用薄竹篾自动化加工技术。
3、竹缠绕复合材料材性的测试、工艺调整。
4、自动化、连续化、工业化成套生产设备的开发与工艺跟进。
5、竹缠绕复合材料产品信息化管理技术。
6、建立竹缠绕复合材料产品生命周期模型。
图1竹缠绕复合材料的组成结构竹缠绕的应用:竹缠绕管廊
为推进城市市政工程绿色现代化发展,国务院高度重视地下综合管廊建设,积极鼓励在综合管廊建设中应用新技术、新材料。为此,于年在竹缠绕复合管的基础上研制了竹缠绕管廊。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。
年7月22日,由国际竹藤中心和国家林业局竹缠绕复合材料工程技术研究中心在山东省泰安市共同主办召开了竹缠绕管廊应用示范技术研讨会,来自全国人大、国家发改委、科技部、工信部、住建部、水利部、国家质检总局、国家林业局、国际竹藤中心、清华大学、南京林业大学、中国铁建等国家部委、高校和企业的50余位领导和专家,就竹缠绕管廊应用示范技术的发展出谋划策,共同推动竹缠绕复合材料产业做大做强。
·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1m深、地面车载90t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%。
另外,国家林业和草原局日前正式颁布《竹缠绕管廊》行业标准,标准编号为“LY/T-”,实施日期为年10月1日。行业专家表示,该标准的颁布和实施,对于保证我国竹缠绕管廊产品质量、规范竹缠绕产业健康有序发展具有重要的战略意义。
竹缠绕的市场前景
竹缠绕复合材料是中国自主研发、具有独立完整知识产权的新型生物基材料,具有资源可再生、重量轻、强度高、阻燃保温、绿色环保、节能低碳等特点,其产品可广泛应用于交通、市政、水利、建筑及军工等领域,其产业链贯穿国民经济的第一、二、三产业。
根据资料显示,竹缠绕技术已具备初步的标准化体系:国家标委会及国家林草局、住建部已颁布《竹缠绕复合管》国家标准,《竹缠绕复合管》、《竹缠绕复合管道工程技术规程》、《竹缠绕管廊》行业标准。
竹缠绕复合材料可广泛替代钢材、水泥、玻璃钢、塑料等不可回收的高污染和高能耗原材料,还具有低碳、节能、减排等优势,可应用于交通、市政、水利、建筑及军工等多个领域。
竹缠绕高铁车厢例如,年6月,竹缠绕高铁车厢样品研制成功,其不仅具有资源可再生、低碳环保、综合成本低、隔音等特性,而且还有吸收缓冲撞力的天然属性,因此,车厢在受到极限情况下,能减少乘客受到的冲撞力,减少事故伤亡率,极大增强了安全性能。
目前,在研发的竹缠绕复合材料产品中,竹缠绕复合管、竹缠绕管廊、竹缠绕整体组合式房屋已进入推广应用和产业化阶段。
竹缠绕整体组合式房屋同时,随着全球环境问题日益突出,绿色可持续发展理念已深入人心,全球经济正朝着低碳经济转型。在此背景下,作为一种新型生物质材料,竹缠绕复合材料及其技术有着巨大市场潜力和广阔的发展前景。
·产品与技术先进,规模效益显著。
·应用领域广泛,竞争优势明显。
·高效利用竹资源,低碳节能,符合绿色发展理念。
·增加就业,助力全球减贫目标的实现。
简而言之,竹缠绕复合材料将成为继钢材、水泥、金属、塑料、木材等基础性材料后的又一种新型生物基复合材料。据悉,未来竹缠绕技术产业将达到万亿规模,成为中国经济发展的新引擎。