将优化后的竹纤维混凝土融入到竹筋平板中，以打造环保建筑

《Scientific Reports》：Incorporating optimized bamboo fiber concrete into bamboo reinforced slabs for eco-friendly structures

　　

摘要

为了提高混凝土结构构件的抗拉强度和吸能性能，传统上采用钢筋作为加固材料。然而，由于过度开采，这种资源的日益匮乏导致了许多问题，同时成本也显著增加。另一方面，钢铁生产过程中会释放二氧化碳，加剧了温室效应。竹子是一种可持续利用的资源，可以作为钢筋的替代品。本研究重点探讨了竹筋混凝土板作为环保建筑材料的性能。通过对钢筋混凝土板和竹筋混凝土板在荷载-挠度行为、表面裂缝形态及破坏模式方面的比较研究，分析了这两种材料的差异。研究还进一步向混凝土基体中添加了竹纤维和竹茎灰，分别作为添加剂和部分水泥替代材料，以增强混凝土板的可持续性。借助田口实验设计方法确定了最佳的混凝土配比，并通过实验验证了其效果。通过环氧树脂处理，竹筋与混凝土实现了良好的粘结强度。实验结果显示，竹筋混凝土板（TSGBRCS）和添加竹茎灰的竹筋混凝土板（TBRCS）的抗弯极限荷载分别为72.63 kN（比钢筋混凝土板高出1.39%）和69.43 kN（为钢筋混凝土板抗弯能力的97%）；在达到极限荷载时，两者的平均挠度分别为8.36 mm和7.16 mm，而钢筋混凝土板的平均挠度为7.7 mm。此外，竹筋混凝土板的延性指数分别保持了钢筋混凝土板的92.4%和79.6%，刚度则达到了传统钢筋混凝土板的94.1%和85.9%。实验结果表明，这种新型竹筋混凝土板在未来具有很好的应用潜力。