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竹/地質(zhì)聚合物復(fù)合材料
——一種新型綠色建筑材料

地質(zhì)聚合物(Geopolymer)是一種無機(jī)高聚物，其基本化學(xué)組成為鋁硅酸鹽。地質(zhì)聚合物具有良好的早強(qiáng)特征，與普通硅酸鹽水泥相比，具有更強(qiáng)的抗壓強(qiáng)度和更高的抗折強(qiáng)度。地質(zhì)聚合物在生產(chǎn)過程中的能耗和三廢排放量都很低，材料對環(huán)境友好并可回收再利用，被認(rèn)為是21世紀(jì)最具發(fā)展?jié)摿Φ木G色膠粘材料，尤其在利用固體廢棄物生產(chǎn)新型建筑材料方面有著獨(dú)特的優(yōu)勢。

為了開發(fā)更可持續(xù)的綠色建筑材料，各種天然纖維已被用于與地質(zhì)聚合物結(jié)合形成新型復(fù)合材料，各組成材料在性能上可以互相取長補(bǔ)短，產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)，使復(fù)合材料的綜合性能優(yōu)于原組成材料而滿足各種不同的要求。天然纖維具有低密度、低成本和低能耗特性，且為CO2中性。

巴西亞馬遜研究國家研究所 (National Institute for Amazonian Research)及美國伊利諾伊大學(xué)香檳分校材料科學(xué)與工程學(xué)院的研究人員將竹纖維與鉀鈉混合的地質(zhì)聚合物進(jìn)行復(fù)合，測試了復(fù)合材料的強(qiáng)度。試驗(yàn)竹種為亞馬遜熱帶竹種瓜多竹(Guaduaangustifolia)，竹材的主要化學(xué)成分為60%纖維素和32%的木質(zhì)素和半纖維素，其他成分包括樹脂、單寧、蠟、無機(jī)鹽。復(fù)合材料試驗(yàn)樣品分3種：添加竹細(xì)纖維的堿處理地質(zhì)聚合物的復(fù)合材料(BF1A)、添加竹短纖維的堿處理地質(zhì)聚合物的復(fù)合材料(BF4A)和添加竹短纖維的水處理地質(zhì)聚合物的復(fù)合材料(BF4W)。測試結(jié)果顯示，測試樣品的抗壓強(qiáng)度分別為：BF1A為23～28 MPa，BF4A為23～25 MPa，BF4W為25～29 MPa；樣品的抗折強(qiáng)度分別為：BF1A為4～8 MPa，BF4W為7～8 MPa，而加入了竹條的BF1A的復(fù)合材料抗折強(qiáng)度達(dá)到了21～30 MPa。試驗(yàn)結(jié)果表明，竹纖維和竹條可以增強(qiáng)地質(zhì)聚合物的強(qiáng)度，竹/地質(zhì)聚合物復(fù)合材料具有很高的抗彎強(qiáng)度和抗折強(qiáng)度。

研究人員稱，竹子是一種生長快、產(chǎn)量高的可再生資源，在巴西很容易獲得，巴西政府非常支持竹子種植和技術(shù)研究。竹纖維具有成本低、強(qiáng)度高和可生物降解的特性，竹子吸收二氧化碳和生產(chǎn)氧氣的能力是其他植物的3倍以上，竹子有望成為21世紀(jì)的新型綠色建筑材料。研究結(jié)果表明，竹/地質(zhì)聚合物將成為一種頗具潛力的綠色可持續(xù)建筑材料。

研究結(jié)果將在2016年10月份的《建筑與建筑材料》(Construction and Building Materials)上發(fā)表，文章題目為“Geopolymer-bamboo composite - A novel sustainable construction material”。