中国首创的“竹缠绕”，一圈一圈缠出地下管道，你知道原理吗？

在我的印象中，地下埋着的管道多是钢铁、混凝土或者塑料。但没想到，竹子也能被做成这么粗的管道！除此之外，还有房屋、高铁车厢等等……

工人们正在铺设“竹管廊”

用竹子制成的管道

各种型号的管道

用竹复合材料制成的高铁车厢

用竹复合材料制成的房屋表面

竹子很早就应用到建材当中了

它的抗拉能力比较强，古代人们在搭建房屋时，便会在竹子外面糊上泥土，形成“竹筋夯土墙”。

在上个世纪，物资比较匮乏的年代，人们也会使用“竹筋混凝土”。

但是，竹子作为天然纤维，不仅强度和耐久性没法跟钢筋比，浇筑的时候还会吸水。随着混凝土的干燥，它的干缩也比较严重，二者逐渐脱离。再加上它们的膨胀系数相差比较大，粘结性能差，最后往往呈现出脆性破坏。因此，在1957年，国家建设委员会发出了“关于暂时停止采用竹筋混凝土的通知”。

竹筋混凝土呈现出“脆性破坏”

新型制备工艺——缠绕成型

时间来到21世纪，节能环保促使人们找到更好的材料，我们开头看到的“竹缠绕复合材料”便是其中之一。之所以取这个名字，是因为它用到了一种非常有趣的制备工艺——缠绕成型。

神奇的缠绕工艺

我们可以简单地了解一下制备过程。

首先，把纤维或者纱带串到机器上；

然后，将调好的树脂倒进“浸胶槽”中；

按下开关后，纤维连带着树脂规律地缠绕到了“芯模”上；

具体的缠绕方式可以分为三类。

第一种是“环向缠绕”。即，芯模会围绕着自身的轴线匀速旋转，然后每转一周，“导丝头”都会移动一个纱带的宽度，如此循环下去，直到纱带均匀地布满圆筒表面。

第二种是“平面缠绕”。这下，换成了导丝头在固定平面内做匀速圆周运动，每转一周，芯模都会转过一个小小的角度，反映到其表面，刚好是一个纱带的宽度。

第三种是“螺旋缠绕”。不仅芯模要匀速转动，导丝头也要做往复运动，这样就实现了芯模表面的纤维包裹。

最后，再固化成型，脱模处理，一个管子或者气瓶就制作完成了。

缠绕成型被应用在很多地方，小到氧气瓶、高尔夫球杆，大到贮罐、地下管道、火箭发射筒等等。

2021年10月19日，世界上冲质比最高、推力最大的整体式固体火箭发动机在西安成功试车，它直径3.5米的巨大壳体，采用的就是金属芯模和纤维缠绕。

竹子与缠绕成型的融合

回到“竹缠绕”上，它的制备过程和刚刚提到的“湿法缠绕工艺”很像，只不过把原料换成了处理后的竹带，最终能得到成本低、使用寿命长、强度高、变形率低的复合材料。

据专家测算，与螺旋焊管相比，每生产1000万吨竹缠绕复合压力管道，可节约粗钢4505万吨，减少3063万吨的二氧化碳排放。在加工环节，还能节约2281万吨的标准煤，减排二氧化碳5223万吨。不仅如此 ，竹子的种植和加工也能提高农民的收入，带来更多的就业岗位，可谓是一举多得了。

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