生物基和合成基质竹质结构构件的新型先进复合材料及其在可持续建筑中的应用

摘要整理

本文通过实验研究了由竹秆与不同生物基和合成基质复合而成的新型先进复合结构构件的压缩性能。由于建筑材料生产产生的大量CO₂排放，开发以竹等生物基可再生资源制造的高性能环保建筑材料势在必行。然而，竹秆固有的中空几何形状限制了其在建筑中的应用。本研究采用小直径竹种（毛竹Phyllostachys edulis）填充不同基质形成实心复合截面。对六种竹-基质复合结构构件进行了压缩性能实验研究，所用基质包括生物基呋喃树脂、水泥基灌浆料和环氧树脂。为防止竹构件在工程柱中发生过早屈曲，并探索生物基结构柱的可行性，采用三层麻布缠绕对竹秆进行约束。结果表明：竹-呋喃和竹-灌浆复合柱的压缩强度均可达到约30 MPa；而竹-环氧复合试件凭借环氧树脂优异的力学性能，压缩强度达到76 MPa（破坏前），为100%生物基竹质结构截面的开发提供了基准。后续工作可通过采用生物基环氧树脂、改进型呋喃树脂及创新约束方式，进一步提升生物基竹质结构的性能。本研究成果表明，开发工程化竹质复合结构作为钢、混凝土和木质结构的可持续替代品具有广阔前景。

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