日前，在濟(jì)南召開(kāi)的現(xiàn)代竹木結(jié)構(gòu)建筑學(xué)術(shù)論壇上，建筑結(jié)構(gòu)加固改造與地下空間工程教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任、山東建筑大學(xué)教授張?chǎng)螏?lái)的“高性能無(wú)機(jī)膠復(fù)合竹材料及結(jié)構(gòu)”項(xiàng)目讓人眼前一亮。中國(guó)工程院院士、國(guó)家建筑綠色低碳技術(shù)創(chuàng)新中心首席科學(xué)家崔愷認(rèn)為，上述新材料代表著建筑材料的未來(lái)方向。

張?chǎng)螆F(tuán)隊(duì)的試驗(yàn)結(jié)果顯示：無(wú)機(jī)膠復(fù)合竹材料在經(jīng)歷了一系列拉、壓、彎、剪等力學(xué)性能測(cè)試后，其抗拉、抗壓、抗彎性能表現(xiàn)出色，甚至在某些方面比工程木材更勝一籌。無(wú)機(jī)膠復(fù)合竹材料已經(jīng)在北京、山東的一些工程中進(jìn)行了示范。

解決傳統(tǒng)工程竹痛點(diǎn)

我國(guó)優(yōu)質(zhì)木材短缺，現(xiàn)代木結(jié)構(gòu)原材料主要依賴進(jìn)口。但與此同時(shí)，我國(guó)竹林資源豐富，是世界上最主要的產(chǎn)竹地區(qū)，竹林面積約占全球的1/3。如何實(shí)現(xiàn)竹材的“小材大用、劣材優(yōu)用”、推進(jìn)竹材建材化是關(guān)鍵問(wèn)題。

工程竹作為結(jié)構(gòu)承重用材的時(shí)間并不長(zhǎng)。對(duì)于這方面的研究，全世界均處于探索階段。“傳統(tǒng)工程竹材料主要采用酚醛樹(shù)脂等有機(jī)膠進(jìn)行黏結(jié)，存在不抗火、不耐久、釋放有害物質(zhì)三大痛點(diǎn)。”張?chǎng)谓榻B，如今，他們研發(fā)的高性能無(wú)機(jī)膠復(fù)合竹材料相關(guān)技術(shù)使得這些問(wèn)題迎刃而解。采用無(wú)機(jī)黏結(jié)劑制成的工程竹解決了傳統(tǒng)有機(jī)膠工程竹木材存在的甲醛釋放等問(wèn)題；無(wú)機(jī)膠復(fù)合竹承重柱、梁的耐火極限也達(dá)到了3小時(shí)和2小時(shí)以上，滿足了一級(jí)耐火等級(jí)建筑構(gòu)件耐火標(biāo)準(zhǔn)的極限要求。

如何將竹子與無(wú)機(jī)膠緊密結(jié)合起來(lái)是要突破的另一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題。張?chǎng)谓榻B，他們通過(guò)無(wú)機(jī)膠微納米改性技術(shù)及生產(chǎn)工藝解決了無(wú)機(jī)膠與竹材之間浸潤(rùn)性、親和性、協(xié)同工作能力差等技術(shù)短板，使得竹子與無(wú)機(jī)膠實(shí)現(xiàn)了“你中有我，我中有你”的牢固結(jié)合。目前這種通過(guò)無(wú)機(jī)膠黏接竹子制作成的高性能無(wú)機(jī)膠復(fù)合竹材料，已經(jīng)在濟(jì)南國(guó)際機(jī)場(chǎng)客運(yùn)站應(yīng)用。應(yīng)用了該材料的樓層表面簡(jiǎn)潔大氣，大樓木質(zhì)紋理流暢且富有層次。

具有天然固碳屬性

將竹子制成竹條，經(jīng)過(guò)竹條疏解、高溫碳化得到竹纖維束，再經(jīng)過(guò)無(wú)機(jī)膠自動(dòng)化制備、竹束噴膠、組胚入模、冷壓成型，便得到了高性能無(wú)機(jī)膠復(fù)合竹材料。這是記者見(jiàn)到的新型竹材料的制造全過(guò)程。這種新型竹材料的研究也是中國(guó)工程院戰(zhàn)略咨詢研究項(xiàng)目“面向2035的中國(guó)竹建筑工程發(fā)展戰(zhàn)略和關(guān)鍵技術(shù)研究”的一部分。

讓中國(guó)人住進(jìn)竹房子是張?chǎng)蔚膶?dǎo)師、中國(guó)工程院院士陳肇元的夙愿，也是張?chǎng)闻Φ姆较?。?/span>2012年開(kāi)始動(dòng)手研究到2024年研制成功，張?chǎng)斡?/span>12年實(shí)現(xiàn)了關(guān)鍵技術(shù)突破。其間，他嘗試過(guò)多種木材，比如松木等，但最終還是回到竹子的道路上。

“建筑業(yè)的節(jié)能降碳和綠色轉(zhuǎn)型是實(shí)現(xiàn)‘雙碳’目標(biāo)的要求。”張?chǎng)握f(shuō)，建筑業(yè)碳排放中，建材生產(chǎn)、建筑施工、建筑運(yùn)行階段分別占28.2%、1%、21.7%。他認(rèn)為，我國(guó)建筑業(yè)的碳排放主要在建材生產(chǎn)階段，而竹木材料在生長(zhǎng)過(guò)程中吸收二氧化碳，釋放氧氣，具有天然固碳屬性，是理想的綠色建材。

在高性能無(wú)機(jī)膠復(fù)合竹材料研發(fā)成功之后，張?chǎng)螆F(tuán)隊(duì)在崔愷的支持下將該材料推廣到北京南苑森林公園森林書(shū)屋城市更新項(xiàng)目、濟(jì)南國(guó)際機(jī)場(chǎng)客運(yùn)站擴(kuò)建改造工程等項(xiàng)目中。

掌握了核心技術(shù)，研發(fā)了產(chǎn)品，并將技術(shù)推廣到示范工程中，讓張?chǎng)斡辛烁嗉夹g(shù)話語(yǔ)權(quán)。最近，由其主編的中國(guó)工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)CECS標(biāo)準(zhǔn)《無(wú)機(jī)膠復(fù)合竹結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》發(fā)布，這是無(wú)機(jī)膠復(fù)合竹領(lǐng)域的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

以中國(guó)工程院院士呂西林為組長(zhǎng)的審查組專家認(rèn)為，張?chǎng)螆F(tuán)隊(duì)建立的無(wú)機(jī)膠復(fù)合竹結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法，填補(bǔ)了無(wú)機(jī)膠復(fù)合竹結(jié)構(gòu)研究領(lǐng)域的空白。該方法總體達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，其中鎂質(zhì)無(wú)機(jī)黏結(jié)劑制備復(fù)合竹材技術(shù)達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平。