新型竹钢材料在西南地区建筑中的应用（论文）.pdf

· 135 · 在全球环境日益恶化、资源极端紧缺的今天，部分传统高 能耗、不易再生的建筑材料弊端日益突显，寻求低碳低耗可持 续的新型材料，成为行业趋势所在。在所有的可再生建筑材 料中，竹材再生速度相对较快，材料性能优异，是一种理想 的再生材料，但其中空结构存在造材难、易腐朽、易燃的缺点， 难以广泛使用。因此，一种由竹子材料进行改造形成的新型 材料孕育而生。“竹钢”是一种高性能竹基纤维复合材料，由 竹材深度加工制成，成品性能得到了很大改进，在性能上可 与钢材相媲美，作为一种源于中国本土特色的新型复合材料， 在具备环境友好特性的同时，其力学性能优良，在未来土木 建筑中应用前景极为广阔。对“竹钢”这一新型材料的性能、 优势及主要用途进行了阐述，并在龙泉山城市森林公园丹景 台片区综合提升项目中进行了成功应用，为建筑行业走上低 碳、可持续的发展道路提供一定的借鉴。 1 竹材概述 竹材资源除在我国分布广泛，还有易种植，生长速度快， 成林、成材周期短的优点。竹子以生长快、繁殖力强的特点 很快长成竹林。竹子和木材相较而言，速生松木或者杉木成 材需 10年左右，竹子从出土到长成数米高的成竹仅需要几个 月，是极为理想的可再生资源。 1.1 ^ 8ëÿ 竹材是一种具有多层复合结构的天然纤维增强复合材料， 呈皮厚腹中空圆管状结构，集高强、高韧和刚性于一身。原 材料已广泛应用于建筑工程。竹材具有高比强度、高韧性、高 硬度等极优的力学性能。平均抗压强度为 60~70 MPa，与建筑 用砖、水泥的抗压强度相当 ；抗拉强度为 100~250 MPa，是普 通木材的2倍左右，比强度却是钢的多倍。竹材的基本密度为 0.4~0.9 g/cm 3，密度较小，相对单位体积内质量轻。竹材纤维 韧性大、强度高，即使超过弯曲强度也不会彻底折断。在兼 具其他通用建材同等优越性能的同时，竹材以其密度低、质 硬而轻的优势，在钢材匮乏的时期曾在某些工程上替代混凝 土中的钢筋使用。 通过对比竹材与木材、钢材及混凝土等建筑材料性能， 可知竹材在抗拉强度及抗压强度方面优势显著，见表 1。 表1 竹子与其他材料对比 项目 竹 子 云 杉 钢 材 混凝土 抗拉强度 / （N/mm 2） 100~250 90 250~350 1.26~12.6 抗压强度/ （N/mm 2） 64~110 43 250~350 12.6~126 再生能力/7年 80%~300% 3%~6% 无再生 无再生 成熟期 /年 1 60~80 — — 施工污染 很低 很低 中等 严重 废弃处理 生物降解 生物降解 回收利用 作为建筑垃圾 丢弃 1.2 |½ 虽然竹材优点众多，但竹材也有些缺点。竹材的天然劣势 除各向异性，其中空结构存在造材难，限制了竹子的应用范围。 此外，由于竹材由有机物质构成，含有糖类、脂肪、蛋白质、 纤维素等，易被虫蛀、易腐朽。竹材易吸水、干裂、易燃，耐 久性能并不算高。阳光的曝晒、过度潮湿及虫蛀，均会对竹 材料的寿命产生直接影响，引发竹材开裂导致结构强度变弱。 从实践来看，竹木建筑的使用寿命偏短，一般 15年左右便会 到达使用极限。所以在建筑领域竹材的应用范围受限，一般 只能用于干燥凉爽的环境，并采取一定的措施，如避免阳光 直射或设计遮阳的结构。 对于竹材本身具有的劣势，可采取避开的方式处理，也 可用技术手段和构造体系来升级改造。竹材建筑多数构造部 件均可灵活更换，通过对损坏、老化部件进行及时更换，从 ［摘 要］ P1?5?子?? e?P?P x)???]? x ，u tP1?午仕^ 8? ? 、坛$??? ，? ?f ???? [?????坛D_ ???]― H ，"? tP1?午}?????]仕??劳 ，P1}??]Q/W? 仕?坤b t]Q??。 ［关键词］ P? ；P1 ；_ ???] ［中图分类号］ TU 741bbbbb ［文献标志码］ B