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。

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。

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。

季节性冻土区服役条件下竹复合管材吸湿特性

文章测试了竹复合管材在模拟季节性冻土区敷设、埋设服役工况下的吸湿特性及不同含水率下管材的力学性能,同时比较分析了6种防护措施下管材的吸湿特性。结果表明:竹复合管材服役温度越高,其吸水率越大;当竹复合管材含水率在65%以下时,其力学性能衰减率在5%左右;在6种防护措施中,聚脲涂层防护效果最好,管材的吸水率为2.7%。试验结果可为优化竹复合管材料防水性能提供参考。

竹复合管材湿热老化性能及其机理

采用加速老化试验方法对竹复合管材的湿热老化性能及老化机理进行研究,探究不同湿热老化历时下竹复合管材拉伸、压缩和弯曲性能的变化。结果表明,在交变湿热应力作用下,竹复合管材拉伸强度、压缩强度、压缩弹性模量、弯曲强度和弯曲弹性模量随湿热老化时间延长呈幂指数降低,拉伸劣化大于弯曲,弯曲劣化大于压缩,模量劣化大于强度;湿热老化28次后,竹复合管材拉伸强度、压缩强度、压缩弹性模量、弯曲强度和弯曲弹性模量分别降低34.11%、25.64%、26.39%、26.14%和27.83%。交变湿热应力使结构层树脂和竹纤维均发生湿胀,结构层树脂湿胀率小于竹纤维,不均匀的湿胀使结构层树脂受拉、竹纤维受压,结构层树脂竹纤维界面产生剪切力,树脂开裂、脱落,纤维树脂界面形成孔洞和微裂纹降低有效应力传递,当剪切力大于界面粘结力时,界面损伤模式主要表现为脱粘以及剪切分层。

竹复合管材耐海水腐蚀性能

为探索竹复合管材耐海水腐蚀性能,开展了人工模拟海水不同浸泡时间的试验,研究其物理力学性能及微观结构的变化。结果表明:竹复合管材的质量和厚度均随浸泡时间的增加而增大,当浸泡30 d后,其质量仍持续增加,而厚度膨胀率趋于稳定;竹复合管材的硬度、弯曲强度和弯曲弹性模量均随浸泡时间的增加呈现先降低后增加的趋势,当浸泡30 d后,分别增加3.36%、8.44%和12.37%;显微结构显示,当浸泡30 d后,竹复合管材表面无龟裂、裂纹,结构层树脂胶黏剂与竹纤维胶结、填料和网格布胶结界面没有脱粘现象,耐腐蚀性能评价为耐腐等级。

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。

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。

竹缠绕复合管创新技术在“一带一路”沿线推广与应用的可行性分析

竹缠绕复合管是由我国独立研发,具有自主知识产权的创新型竹产品,也是全球第1个可产业化的生物基管道。竹缠绕复合管创新技术的成功研发与应用拓展,对于"一带一路"沿线国家和地区具有重大的现实意义和生态价值。文中从我国竹缠绕复合管研发及应用现状,在"一带一路"沿线东南亚和非洲国家推广的意义、具体措施、发展前景等方面详细论述了推广的必要性和可行性。竹缠绕复合管创新技术的研发与应用,是在新时代和新常态背景下促进亚非国家转变竹产业发展模式、增强竹产品创新发展动力的共同担当,是惠及沿线各国人民、促进绿色发展、合作共赢的具体举措,也是构建中国全方位开放新格局、贡献中国竹智慧的必然要求,以及林产工业适应"一带一路"倡议的惠民之举。