竹子大变身!我们都知道,竹子是大熊猫的主食。但除此之外,它竟还能被用作地下管道,承受数吨重大货车的碾压。
这有人就要问了,国宝能轻松啃咬的竹子,如何变身为能媲美钢筋混凝土的地下管道?
什么是竹缠绕复合管?
其实,这种用竹子做成的管道被称为竹缠绕复合管。它是一种新型生物基管道,以竹子为基材、水溶性氨基类树脂为胶黏剂,通过机械缠绕工艺加工成型。
至于它的制造,主要分为5步。
首先是原材料的准备,也就是挑选竹子,选取粗细均匀且长的比较直溜的优质竹子,砍下后去掉枝杆只保留主体,然后经过去皮、煮沸、晾晒等工序,进行防腐防虫的处理,最后将竹子纵向切割成竹片。
第二步,将处理好的竹片劈成0.15-1.5mm宽度和厚度均匀的细竹篾,之后将竹篾表面的毛刺打磨平滑,使后续缠绕更加顺畅。
第三步,将竹篾和树脂胶按照一定的比例搭配,机器带动竹篾缠绕在模具上,树脂将竹篾牢固地黏合在一起。此时,模具的形状决定了复合材料的形状。工人则站在旁边监工,确保缠绕均匀、紧实。
第四步,缠绕后在适合的温度和湿度下进行固化处理。
第五步,固化好后,根据不同的应用需求,最后再进行切割、打磨和涂抹美化,最终投入使用。
为何要研发竹缠绕复合管?
我国之所以要研发这种材料,是因为随着城镇化建设的加快,建设工程管道需求急速增长。2022年,我国供水管道长度为373.09万公里,同比增长33.17万公里。并且,2022和2023年,分别改造城镇老旧小区5.1万个、5.3万个以上。
需求不断上升,但其中使用的金属、钢筋混凝土和塑料等材料,都是不可再生资源。
而相对应的,我国竹子资源丰富,竹林面积高达701万公顷,是世界上竹子最丰富的国家,竹类资源、面积、蓄积量均稳居世界第一。
但可惜,每年都有大约1.1万吨被闲置,占比足足有73.3%。所以,比起浪费大片资源,科学家就开始为竹子寻找用武之地。
如此,由竹缠绕复合管代替传统螺旋焊管,年产1000万吨,能减少5223万吨的二氧化碳的排放。每年装配1亿平方米的竹缠绕材料房屋,能减少1780万吨的二氧化碳排放,竹子的利用为制造业转型升级提供了绿色经济的原料。
不过除此之外,还有个不容忽视的问题,用竹子做成的管道真的安全吗?
竹缠绕复合管道安全吗?
其实,竹材是一种性质优良的生物质材料。顺纹抗压强度达到80MPa、顺纹抗拉强度达到170MPa,分别为普通木材的1.2-2倍和2-25倍。
而竹缠绕技术正是利用这一特点,打造出了顺纹抗压强度可达208MPa的复合管,完全满足钢筋混凝土C30级别30-40MPa的抗压强度。
同截面尺寸相比,抗拉强度相当于钢材的一半。而按同等质量单位来算,更为轻便的竹缠绕复合管则是钢材的2.5倍。所以,强度上完全不用担心。
例如,湖南耒阳的竹桥,就能承受足足8吨卡车的重量。
也正因如此,为实现制造业绿色转型,我国还利用这种竹缠绕技术制成竹子高铁车厢和竹缠绕城市综合管廊。
据预测,如果高铁全面采用这种材料,整车重量将下降20%,车身轻了,每年动车系统在电力上节省的资金预计将高达数百亿。
所以说,竹缠绕技术确实是本世纪的一项伟大发明,竹产业发展未来可期。
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