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2025-10-16
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竹子变“钢筋”的科技密码

日期:02-05
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版面:第06版:新知·科技       上一篇    下一篇

●洪克非

三层楼高、建筑面积1499平方米、总重量近千吨的大楼,里面没有一根钢筋水泥柱子和支撑横梁。这样的建筑,结实吗?又是怎么“盖”起来的?

近日,中青报·中青网记者走进位于湖南省益阳市桃江县的国家(桃江)楠竹产业示范园,一栋全竹结构现代装配式的科研试验楼引人注目。

竹子是如何变“钢筋”的?其强度如何,安全吗?对于在这栋大楼内办公的数十名员工而言,并没有心惊肉跳的感觉。大楼建造背后的技术团队,更是用一种成熟技术转化应用的心态来看待。

强度是钢材的3-4倍

这幢三层竹结构装配式建筑,用于科研应用与展示。单层面积约500平方米,建筑高度为12.06米,主立柱为400×500毫米截面竹集成材构件,长度超过10米。主梁是尺寸为240×600×7300毫米的一体成形竹集成材构件。

“专业上说,这叫大尺度竹质集成材。”竹楼的建设方、湖南桃花江竹材科技股份有限公司(以下简称“桃江竹科”)董事长薛志成介绍,天然竹片经过自主研发的设备热压胶合后,具有了优良的力学性能,“普通混凝土盖房子,抗压强度要求达到30兆帕。竹质集成材的抗压强度则可达70兆帕以上”。

薛志成说,竹楼建造时,先吊起21根柱子,再一根根固定,跟梁连接起来,形成一个稳定的框架结构,之后装上楼板,再配上玻璃幕墙。“竹楼”里面没有钢筋混凝土,是目前国内单体最大的全竹结构现代建筑之一。

把以往的“钢混结构”变成“竹结构”,大楼主体只用了一个星期就完成了装配。

竹子变钢筋,强度如何?中青报·中青网记者发现竹楼的承重柱,每根截面积约为A4纸大小,木色条纹,是由一根根厚度1厘米左右的扁平长竹条拼接黏合而成。用食指关节敲击,手感敦实厚重,与常规竹材轻巧柔韧的特点有很大区别。集成的竹材沉重,密度远超普通木材。在梁柱结合处,肉眼可见宽厚的白色钢板与销栓将梁、柱连接起来。

“竹楼”的建造与高校科研人员的成果转化落地息息相关。

大楼的设计团队由中南林业科技大学土木工程学院教授陈伯望领衔,而掌握竹材代替“钢筋”科技的材料科学与工程学院团队,已经与企业合作、落地科技成果近14年。衍生的诸多产品中,建造大楼的大尺度竹质集成材只是其中一项。

“竹是君子的象征,亦柔亦刚!”中南林业科技大学教授李贤军说,竹材的横纹断裂韧性与铝合金相当,顺纹抗压强度远超普通混凝土,强度更是钢材的3-4倍,被称为“植物钢铁”。用竹质集成材建造房屋既能达到安全要求,还更加环保节能。

绿色发展的又一个“风口”

2021年,国家林业和草原局等10部门联合印发《关于加快推进竹产业创新发展的意见》。2023年10月,国家发展改革委等部门联合印发《加快“以竹代塑”发展三年行动计划》。2023年11月,湖南省出台《关于加快竹产业高质量发展的意见》,明确到2028年实现全省竹产业年产值1000亿元以上。

竹产业发展迎来新机遇。薛志成说,运用现代技术和机械设备进行大规模生产加工,改变了竹材的原始形态,让平常不起眼的竹子变成了可行销全球的新型高档环保材料,以竹代钢、以竹代塑都成为可能,颠覆了人们对竹材的传统认知。像雄安新区市民服务中心、天津滨海新区文化中心、深圳江北郊野公园、福建海峡文化中心、西安奥体中央公园等工程项目,都大量应用竹材。

采访中,者得知,桃江竹科还正在与中南大学、中南林业科技大学的其他科研团队合作,将竹子进行高温碳化和改性处理后,做成钠离子电池中的硬碳负极材料,应用于前景广阔的绿色新能源产业。

在益阳市马迹塘镇笋竹特色产业园里,一家竹笋加工企业利用现代食品工业的速冻锁鲜技术,让消费者一年四季都可以吃到新鲜竹笋;一家竹纤维加工企业,竹子和竹笋的边角料被加工成饲料添加剂,为家畜提供营养。

而在中南林业科技大学的实验室内,青年教授万才超正在科研攻关,让竹子变成透明且阻燃的新型玻璃……

吴义强说,未来,竹产业将是绿色发展的又一个“细分风口”。“寻找塑料替代品是减少塑料使用、减轻塑料污染,从源头解决问题的有效途径。”他表示,作为可再生、可循环、可生物降解的生物质资源,竹材具有生长周期短、固碳能力强以及强度高、韧性好等优点,是理想的绿色可持续材料。

这一方向显然具有极高的环保意义。

根据联合国环境规划署(UNEP)的研究报告,全世界总计生产出的90亿吨塑料制品中,被循环利用的仅有9%,其余大部分被填埋、焚烧或流入自然环境,对人类赖以生存的环境造成了严重污染。在全球限塑、禁塑的背景下,“以竹代塑”产业的市场前景十分广阔。吴义强说,“以竹代塑”意味着增加竹材使用率和塑料替代率,从而助推新材料、新技术和新装备等多领域的科技创新,撬动整个行业的技术进步和转型升级。

据《中国青年报》