寒区隧道中心排水沟中竹缠绕管保温性能研究

寒区隧道中心排水沟受低温气候条件影响易产生冻融循环,引发隧道排水系统冻结堵塞问题。另外,施工过程中心排水沟埋深较深、开挖深度较大易引发施工安全等问题。为解决上述问题,尝试将排水管道采用新型竹缠绕基材保温管道,并将中心排水沟标高抬升至仰拱以上。为了探究竹缠绕管道在寒区隧道中心排水沟保温性能,依托寒区某隧道,通过室内试验、数值模拟及现场监测,研究了竹缠绕管道热传导率在不同温度下的变化规律,分析了竹缠绕管道周围温度场的分布规律,对比分析了竹缠绕管道与混凝土管道在相同环境下的保温性能,进一步探究了在极端环境下竹缠绕管道在最大冻结深度以下0.28 m处管道内温度情况。结果表明,竹缠绕管道热传导率随温度升高,热传导率呈线性增长;低温月份2月份采用竹缠绕管道后地层最大冻结深度为98 cm;相比混凝土管道,竹缠绕管道内温度变化幅度较小,管内温度较高,具有良好的保温效果;在最大冻结线以下0.28 m深度处,考虑极端温度,竹缠绕管道内仍然不会发生冰冻现象。

寒区隧道竹缠绕排水管保温设计及效果分析

针对寒区隧道中心排水管发生冻结问题,以兰州市某隧道为工程背景,研究新型竹缠绕中心排水管的周边温度场和保温性能。利用数值模拟软件建立两种中心排水管模型进行计算对比,并结合现场监测数据,提出合理的排水管道设计参数。结果表明:(1)采用浅埋中心排水管设计方案能有效改善竹缠绕排水管道周围的温度场,并验证方案可行性;(2)采用竹缠绕排水管道,使低温环境下最大冻深不超过90cm;(3)通过现场应用竹缠绕排水管道具有良好的抗冻保温效果,具有一定的推广意义。

分层回填施工过程竹缠绕复合管涵力学性能研究

为解决竹缠绕复合管涵在分层回填的施工控制问题,并研究此过程中管涵的力学性能,文中通过现场试验,监测2m埋深竹缠绕复合管涵施工过程变形与与力学响应,建立了基于连续壳复合材料叠层的有限元分析模型。数据分析表明,土压力、管底沉降均随回填高度增加线性增大,浅埋阶段,受施工扰动影响,实测值偏大;回填完成后,管涵的计算与模拟竖向变形率分别为1.32%、1.57%,均满足规范要求。建议竹缠绕复合管涵管底沉降与管涵横截面变形可作为施工质量控制指标;所建立模型能较为保守地预测管土响应,可为后续研究提供参考。

竹缠绕复合管道在高寒地区农田灌溉引水工程中的应用研究

以哈尔滨某农田灌溉引水工程为背景,开展竹缠绕复合管道在高寒地区农田灌溉引水工程中的应用研究。灌溉管道采用DN300竹缠绕复合管道,为验证竹缠绕复合管道的保温性能,将温度传感器探头布置在管道内部,并在不同时间对管内温度进行检测记录,同时对管外土体的地温值进行监测。通过一个观测周期的监测,发现竹缠绕复合管道内最低温度为-0.5~0℃,濒临水的冻结温度,管内水没有出现冻结现象。该实际工程案例的应用分析,证明了竹缠绕复合管道较传统管道具有良好的保温性能,可为今后竹缠绕复合管道在高寒地区农田灌溉引水工程中的应用提供借鉴。

竹缠绕技术研究进展

竹材轻质高强,具有优良柔韧性,充分利用其柔韧特性加工竹产品,是一种创新制造方法。竹缠绕技术可以有效发挥竹材的轴向拉伸性、弯曲柔韧性及其内部相互连通的孔隙结构等特性,是通过竹材的弯曲、缠绕,制备竹缠绕复合材料或缠绕式竹材制品的一项技术。用于缠绕的竹基本单元有竹纤维、竹丝、竹篾、刨切薄竹以及竹条等,目前应用最多的是竹纤维、竹篾和刨切薄竹,但现阶段缠绕基本单元的连续化加工存在生产成本高或竹缠绕制品力学性能降低等问题。竹缠绕技术发展至今,总体可以划分为两种类型:无胶竹缠绕技术与胶合竹缠绕技术,无胶竹缠绕是指通过竹单元之间相互施加力的作用或借助外力作用实现竹材单元缠绕、成型的技术;胶合竹缠绕是指通过胶黏剂的作用实现竹材单元缠绕、胶合成型的技术,根据胶合工艺的不同,可分为高含量树脂包覆式与层合式,高含量树脂包覆式实际上是一种竹材增强树脂基复合材料制造技术,而层合式则是一种竹材连续曲面层压技术。竹缠绕技术是一种异型竹产品加工方法,包括圆形以及非圆形轮廓竹产品,可应用范围广,产品覆盖水利、市政、建筑、军工、交通、家居、食品等领域,在性能、环保、成本等方面均具有显著优势。深入开展竹缠绕技术创新,加快产业化进程,加大推广应用力度,应是未来的努力方向。

加快发展竹缠绕产业,助力实现碳中和

高耗能行业是我国工业领域实现碳中和的难点和重点。本文对竹缠绕复合管与钢铁、水泥、塑料等传统管道生产全过程的碳排放量与固碳量分析比较,结果表明竹缠绕复合管通过对竹子这种可再生资源的利用,使生产全过程实现近零排放,比传统管道具有明显的减碳固碳优势。大力发展可再生资源,采用以竹缠绕复合管为代表的新产品对高耗能产品进行部分替代,不仅体现了人与自然和谐共生的理念,而且为加快工业领域实现碳中和,提供了新方向。

新型钢框架-竹缠绕装配式建筑研究与应用

建筑工业化是建筑行业提高劳动效率、提升建筑质量、落实节能减排的重要方式,近年来预制装配式混凝土结构、钢结构、现代竹/木结构等得到广泛应用。本文提出一种新型的装配式建筑——钢框架-竹缠绕装配式建筑,它以钢结构为框架,竹缠绕筒体为房屋单元,只需将竹缠绕房屋单元与钢框架进行有效连接即可完成建筑的组装,是一种兼具绿色、高效、低碳、环保的装配式建筑,是未来装配式建筑的发展方向之一。本文以浙江杭州某钢框架-竹缠绕装配式建筑试点工程为案例,阐述其建筑设计、结构设计及连接构造等方面的特点,以此验证此类建筑的适用性和可行性,为新型装配式建筑的发展和应用开辟一条新路径。

竹缠绕复合材料制品发展现状及趋势

竹缠绕复合材料是一种生物基复合材料,可充分发挥竹材拉伸强度高、韧性好的特性,在一定程度上替代钢材、水泥、塑料等传统材料,是实现“碳达峰、碳中和”的重要材料及乡村振兴的战略性产业。文中从竹材力学性能、缠绕单元制备、竹缠绕制品结构及成型方法等方面说明了竹缠绕技术的优越性,列举了竹缠绕复合管、竹缠绕复合管廊等相关竹缠绕制品在工程实际中的应用及效果。最后,对现阶段竹缠绕产品的研究与应用发展提出建议。

竹缠绕复合压力管的研究与开发

在城镇化建设进程不断加快的背景下，管道需求量逐年增加。目前，我国生产传统管道（如水泥管、钢管、塑料管等）使用的原材料为不可再生资源，且生产加工过程存在高能耗、高污染问题，因此，研究开发具有低碳、环保、节能、资源可再生等优势的竹缠绕复合压力管以逐步取代部分传统压力管道对于城镇化发展具有重要的社会意义。竹缠绕复合压力管是一种以竹材作为增强材料、合成树脂作为黏接剂，采用往复式机械缠绕工艺复合而成的具有较强抗压能力的新型生物质管道。本文从原料、成型工艺、管体结构与功能等方面介绍了竹缠绕复合压力管的制备工艺，列举了竹缠绕复合压力管的主要性能，并讨论了竹缠绕复合压力管与传统压力管道在综合性能方面的异同。近年来竹缠绕复合压力管加工工艺和设备日趋成熟，已建立中试生产线；竹缠绕复合压力管在新疆、浙江、黑龙江进行中试应用，取得了良好效果；竹缠绕复合压力管大规模工业化生产线已在湖北襄阳正式投产。本文还从经济效益、生态效益与社会效益等方面对竹缠绕复合压力管的效益进行分析，并与传统压力管道对比讨论。同时，本文就竹缠绕复合压力管的开发与应用提出了存在的问题，对未来的发展方向提出建议：1）纤维原料的处理技术有待提高，性能优异的胶黏剂有待研制，高效率缠绕工艺、自动化缠绕设备有待研发；2）建议增加性能评估指标，摸索环向层积胶合界面表征技术，完善性能评价体系；3）为保证竹缠绕复合压力管产品质量，促进市场规范化，建议制定相关标准及规范。

战略定位视角下竹缠绕企业成本管理

竹缠绕复合材料作为完全自主知识产权的绿色新型材料,具有广阔的市场前景,战略定位研究有利于为竹缠绕战略新兴产业提供相关发展建议。基于战略成本管理中的战略定位理论,以竹缠绕企业所处内外部环境为对象,利用SWOT模型枚举出主要影响因子进行决策分析,认为可采用SO的增长型策略。

推动竹缠绕复合材料应用 引领中国迈向材料强国

竹缠绕复合材料是以天然竹材为基材,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,具有质量轻、强度高、综合造价低、承压能力强、保温性能好、抗震抗沉降能力强、绿色环保、节能低碳等特点,可替代钢材、塑料、水泥等传统材料,广泛应用于城建、市政、交通、水利、航空、国防等领域,可大幅度减少不可再生材料的使用。竹缠绕复合材料的推广应用,对于推动传统行业高质量发展,促进中国向世界材料强国迈进以及人类社会的可持续发展意义重大。文章分析了竹缠绕复合材料的发展潜力、产业化现状及前景,对进一步推动竹缠绕复合材料应用提出了建议。

竹缠绕复合材料的线膨胀系数测试

为准确计算竹缠绕复合材料产品尺寸随温度的变化量,利用线膨胀测试仪,在233~353 K(-40~80℃)区间内,测试了竹缠绕复合材料纵向和横向两个方向上的线膨胀系数。测试结果表明,竹缠绕复合材料在横向上的平均线膨胀系数为2.31×10^-5 K^-1,在纵向上的平均线膨胀系数为1.06×10^-5 K^-1。分析可知,两个方向上的线膨胀系数差异是由于竹蔑本身就是各向异性材料。

竹缠绕技术在国民经济发展中的地位与作用

竹缠绕技术充分利用竹材的柔韧性,以竹篾为基本单元,缠绕制备生物基复合材料,该技术是竹材科学领域的一项创新。采用竹缠绕技术制造的管道、管廊等曲面产品充分利用竹材轴向拉伸强度高的特点,在产品结构中形成无应力缺陷分布,满足了承压等工程技术要求,具有高性价比、低碳环保、抗震抗沉降能力强、保温性能好等特点,与同类产品比较,优势明显。该技术拥有完全自主知识产权,已被认定达到国际领先水平,是我国乃至全球绿色发展的代表性民生需求技术,是充分利用竹资源、精准扶贫和减缓气候变化的有效途径,具有巨大的经济、生态、环境等效益。竹缠绕复合材料产业具有资源特色和独特技术优势,市场竞争力强,是竹产业走工业化、智能化、国际化的典范,不仅在竹产业发展中发挥引领带动作用,而且在国民经济发展中具有重要的地位和作用。

竹缠绕复合材料的研发、应用及产业化现状与前景

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,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。竹缠绕复合材料自2007年开始研发至今,历经初始样品制作、检测、少量工程试用、新产品省级鉴定,到部级示范工程应用、中试生产线研制、部级成果鉴定,再到产业化装备下线、产品制造示范工厂建成投产、产品行业标准以及国家标准的编制颁发实施、多个相关部委对技术和项目的认可及背书等过程,已完成一个新产业在开启产业化前的全部基础工作。文章概述了竹缠绕复合材料及其技术研发、应用与产业化现状,分析了其市场潜力及前景,以期充分展示竹缠绕复合材料对绿色经济以及人类可持续发展所发挥的重大作用。

竹缠绕复合管环刚度测试试验

测试了竹缠绕复合管母管的环刚度值,与母管承插连接后的环刚度值,以及母管与束节连接后的环刚度值。结果表明:DN 600管承插连接后的环刚度值为承口和插口环刚度值之和的97.3%;DN 600和DN 1 000管束节连接后环刚度值分别为束节和母管环刚度值之和的116%和107%。试验结果可为优化竹缠绕复合管的连接结构提供参考。

竹缠绕复合管弯曲强度测试

分别测试以轴向竹篾卷、环向竹篾卷制作的竹缠绕复合管弯曲强度,从正面(管外表面)和背面(管内表面)进行测试。结果表明:轴向试件正面向上弯曲强度为42.80 MPa,背面向上弯曲强度为41.02 MPa,环向试件正面向上弯曲强度为13.28 MPa,背面向上弯曲强度为10.38 MPa。试验结果可为竹缠绕复合管结构设计提供依据。

竹缠绕复合材料将成为人类社会生物经济发展时期的支柱产业

生物经济是人类继农业经济、工业经济、信息经济时代之后,推动人类文明进步的又一个划时代且影响深远的力量。生物质复合材料是生物经济的重要组成部分。2022年5月中国发布首个国家层面的生物经济发展战略——《“十四五”生物经济发展规划》,竹缠绕复合材料作为一种生物材料被列入规划,该规划指出:“培育壮大生物经济支柱产业,促进竹缠绕复合材料技术发展,推动在城市综合管廊等基础设施建设中示范应用。”此举对竹缠绕产业的健康快速发展具有深远意义。文章阐述了竹缠绕复合材料诞生的背景,作为生物经济支柱产业的优势、作用以及应用范畴,指出促进竹缠绕复合材料技术发展是产业发展战略的核心,并为此提出了建议。

支承布置方式对竹缠绕房屋结构变形影响的有限元分析

通过Design Modeler软件建立了竹缠绕卧式房屋壳体的三维模型,利用有限元软件ANSYS对该模型进行静态力学仿真,模拟计算其在自重及正常使用荷载作用下的变形大小,研究支承数量和布置方式对结构整体变形的影响。结果表明:在自重及正常使用荷载的作用下,长12m,宽4.1m,高3.3m的竹缠绕卧式房屋壳体结构,若在长度方向布置两道支撑,则每道支撑至少布置5个支承;若在长度方向布置三道支撑,则每道支撑至少布置4个支承;支承布置方式的改变对结构底部变形影响较为显著,对结构的顶部变形影响较小。

竹缠绕材料在建筑工程中的应用问题及解决对策

竹缠绕作为一种具有我国特色的建筑材料,是我国建筑设计理念与世界建筑发展趋势深度结合的产物。文章对竹缠绕材料在建筑工程应用中存在的问题进行了深入分析,并结合实践经验提出问题的解决思路。

竹缠绕复合型材料在工程项目建设领域中的运用研究

在我国社会主义现代化发展建设过程中,科技和经济都取得了突飞猛进的发展,不少的先进科学研究成果逐步在工程项目建设领域中得到了良好的运用,为项目建设带来了巨大的经济效益和社会效益。本文分析了竹缠绕复合型材料的发展前景趋势、技术指标和运用情况,指出了竹缠绕复合型材料运用的可行性和适用性。竹缠绕复合型材料是一种新型的生物基材料,一经问世就吸引着举世瞩目的眼光,改变了传统的竹材运用和产业结构发展格局,是一种新兴的技术性产业,关乎新能源领域的革命性变革,已经成为了国家综合竞争实力的战略形式。本文结合了自身所从事项目涉及到竹缠绕复合型材料的相关情况,对这方面的认识和运用展开了研究,希望能够为竹缠绕复合型材料的发展提供支持。