未來都市實驗室正在研究一種竹子復(fù)合材料,這種材料與鋼鐵相比,不易腐蝕,質(zhì)量輕、承載力更強(qiáng),并且來源于可再生、有機(jī)的資源,因此成本低。這種材料有可能代替鋼鐵和木料成為新一代建筑材料。
竹子作為上古老的結(jié)構(gòu)材料之一,幾個世紀(jì)以來常應(yīng)用于建筑之中。如今新的研究有力地證明了竹子的持續(xù)再生能力,并且它可以作為一種綠色結(jié)構(gòu)材料使用。
鋼筋混凝土是上普遍的建筑材料。發(fā)展中的水泥和鋼筋使用量分別占建造部門消耗量的將近90%和80%。
位于新加坡-瑞士蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院中心的未來都市實驗室(簡稱FCL)中,建筑部門的主管做了一份研究報告,這份報告表明如今建筑行業(yè)中70%的建筑損毀,是鋼筋混凝土中的鋼鐵腐蝕造成的。此外,報告還說明當(dāng)鋼鐵應(yīng)用于制造和運(yùn)輸行業(yè)時,是非常消耗金錢和能源的。
發(fā)展中極少有能力或者資源獨(dú)立生產(chǎn)其鋼鐵或水泥,由此他們不得不與發(fā)達(dá)建立剝削性質(zhì)的進(jìn)口關(guān)系。以非洲54個為例,只有兩個可以生產(chǎn)鋼鐵,而其他的52個都只能在市場中競相爭取進(jìn)口這種看似不可替代,卻極其昂貴的材料。
如今流行一種說法,竹子可以作為水泥中的一種增強(qiáng)材料。
研究中正在嘗試制備竹子復(fù)合材料,這種材料與鋼鐵相比,無腐蝕,質(zhì)量輕、承載力更強(qiáng),并且來源于可再生、有機(jī)的資源。
竹子是一種同時具有難以置信的快速生長能力和優(yōu)秀工程性能的植物。其對拉伸應(yīng)力有很強(qiáng)的抵抗性。大體上,竹子就其力學(xué)和工藝性能而言,根據(jù)其動載荷與靜載荷之比,是要比一般的木材和建筑鋼鐵優(yōu)秀的。
未來都市實驗室的建筑部門主管Alireza Javadian說過:“竹子因其優(yōu)秀的力學(xué)和物理性能,長久以來被全許多建筑傳統(tǒng)廣泛認(rèn)可。近關(guān)注的環(huán)境可持續(xù)性,已經(jīng)被視為材料應(yīng)用于主流建筑建造的再評價指標(biāo)。竹子被形容為21世紀(jì)的“超級纖維”。竹子是地球上生長快的植物,具有自我再生能力,容易獲得因此也較便宜”。
對于一顆普通的樺樹或者松樹,需要成長30至70年,才能在其被作為任何結(jié)構(gòu)元件之前具有足夠的強(qiáng)度。然而竹子只需要4到5年即可作為結(jié)構(gòu)材料使用。因此近幾十年以來竹子的關(guān)注度不斷提高,如、巴西和哥倫比亞等,正在嘗試用高品質(zhì)、價格低廉的竹子代替?zhèn)鹘y(tǒng)的木質(zhì)產(chǎn)品。
盡管竹子有較高的強(qiáng)度,但其做為結(jié)構(gòu)材料還是具有許多的缺點(diǎn)。迄今為止,竹子的吸水性、膨脹及收縮性、持久性能差和易受真菌侵襲,這些缺陷限制了竹子的大多數(shù)應(yīng)用。
如今,竹子通常局限于一些傳統(tǒng)的應(yīng)用,如將竹桿制作成當(dāng)?shù)亟ㄖ慕Y(jié)構(gòu)元件。早期人們嘗試將其做成混凝土中未處理、非復(fù)合的增強(qiáng)材料,但是沒有成功。改善材料的技術(shù)得不到很好的發(fā)展,可能是因為大部分竹子資源都分布于發(fā)展中,然而這些的工業(yè)產(chǎn)能極低。
該研究的中心主要圍繞著某種可能性來進(jìn)行,這種可能性具體來說就是先從自然竹子提取纖維,然后將纖維轉(zhuǎn)換為可控工業(yè)產(chǎn)品,后制備成可替換鋼鐵和木材的建筑可行材料。
Javadian.又說道:“竹子復(fù)合材料的成型模具與鋼鐵和木質(zhì)材料的模具是相似的。這種材料亦可用于房屋或者其他建筑的墻體建造。更有意思的是,這種材料可用于某種能大程度利用材料拉伸強(qiáng)度的特定應(yīng)用,例如混凝土的增強(qiáng)相,或者天花板和屋頂?shù)拇罅骸?br />
去年匯豐銀行和加拿大智威湯遜公告公司在多倫多皮爾森國際機(jī)場,共同組織了一場名叫“竹子都市”的展覽會。此次展覽促進(jìn)了竹子代替鋼鐵成為新一代建筑材料。
此次展覽的三維建筑是一座有117座大樓的城市,這些大樓花費(fèi)了1264根竹子和3600個小時制作完成。這次活動的標(biāo)語是“未來,我們的城市將具有生長的能力”,也是這句標(biāo)語推動了這次活動的開展。
在這個“都市”的上方很巧妙的懸掛了一面鏡子,這面鏡子映射出建筑的倒影,在鏡子的下方有一句標(biāo)語:“未來,我們將會創(chuàng)造一個全新的經(jīng)濟(jì)體系”。
總而言之,竹子都市就像一個,這暗示了竹子的應(yīng)用將會改變。
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