農(nóng)作物秸稈在建筑材料的應(yīng)用.docx

1、農(nóng)作物秸稈在建筑材料的應(yīng)用本文簡要介紹了國內(nèi)外農(nóng)作物秸稈在建筑材料利用技 術(shù)方面的開展歷史，基本介紹了秸稈的概念、分類和基本構(gòu) 造特性，綜合分析了其在建筑材料中應(yīng)用的原因，提出了秸 稈建筑材料在應(yīng)用和開展中存在的問題，最后對(duì)其在未來的 應(yīng)用和開展做出了前景展望。一、農(nóng)作物秸稈在建材利用技術(shù)方面的實(shí)踐背景和開展 前沿與革新.實(shí)踐背景隨著現(xiàn)代科技的不斷開展和進(jìn)步，人們對(duì)農(nóng)作物秸稈的 價(jià)值也有了更深入地認(rèn)識(shí)。目前，秸稈的開發(fā)和利用已成為 世界農(nóng)業(yè)科技開展的重點(diǎn)，新創(chuàng)造的秸稈再利用方式遠(yuǎn)比以 前更多。中國是世界第一秸稈大國，但是我國秸稈資源的利 用仍以效率最低的直接燃燒為主，約占秸稈產(chǎn)生總量的 13%

2、17%。與此同時(shí)，隨著建筑業(yè)的蓬勃開展，世界對(duì)建筑 材料的需求量不斷加大。假設(shè)充分利用現(xiàn)有資源，將農(nóng)作物秸 稈通過技術(shù)加工成經(jīng)濟(jì)實(shí)用的新型建筑材料，將會(huì)是我國乃 至世界大力開展的新興行業(yè)。.開展前沿與革新人類在探索農(nóng)業(yè)秸稈的利用方法已經(jīng)有了好幾百年的 歷史，早在1886年，第一座秸稈建筑建于美國尼布拉斯加 州，圖1為建于1925年的早期秸稈類建筑代表，并一直沿 用至今。國外對(duì)農(nóng)作物秸稈材料的研究利用可以追溯到工業(yè) 革命時(shí)代，經(jīng)過多家科研機(jī)構(gòu) ，主要研制成了秸稈墻體 板、秸稈人造板和秸稈復(fù)合材料三類，目前多數(shù)已投入生產(chǎn)。 我國對(duì)秸稈利用技術(shù)的研究起步較晚，在20世紀(jì)初才引進(jìn) 了秸稈磚房建筑技術(shù)，

3、并在黑、蒙局部地區(qū)建造一定數(shù)量的 民宅和小學(xué)。我國目前存在的秸稈建筑可以分為草磚建筑、 秸稈人造板建筑和其他復(fù)合秸稈材料建筑三大類，因此近幾 年我國的農(nóng)作物秸稈材料建材市場(chǎng)正逐漸映入我們的眼簾。 就目前來看，如果將此類技術(shù)的研究得到重視，并得以推廣, 將無疑會(huì)給環(huán)境減輕極其巨大的負(fù)擔(dān)。二、農(nóng)業(yè)秸稈材料的概念、分類及基本構(gòu)造特性.概念秸稈（Straw）又稱農(nóng)作物秸稈纖維。在維基百科全 書中解釋為“古稱藁，水稻、小麥、玉米等禾本科農(nóng)作物 成熟脫粒后剩余的莖葉局部”。德國卡塞爾大學(xué)教授赫爾諾 特明克與弗里德曼馬爾克在編著的秸稈建筑一書中， 將“秸稈”指代為谷物或纖維植物的干莖。更準(zhǔn)確地說，是 根莖與

4、穗之間的局部。雖然秸稈的基本概念存在多種解釋, 但基本是指植物尤其是農(nóng)作物成熟脫粒后剩余的根莖與穗 之間的局部。.種類農(nóng)作物秸稈從應(yīng)用功能上可分兩大種類：一類為糧食農(nóng) 作物秸稈（麥秸桿、玉米、稻草秸稈和高粱秸稈等）；另一 類為經(jīng)濟(jì)農(nóng)作物秸稈（豆秸、棉桿、麻桿、甘蔗桿、翦麻桿、 蘆葦桿、和油菜籽桿等）。.基本構(gòu)造特性秸稈的基本構(gòu)造特性包括物理和化學(xué)兩個(gè)方面。從物理 層面看，秸稈表觀為空心管柱狀，輕質(zhì)，有一定的韌性，顏 色呈不同程度的灰黃色。學(xué)層次上看，秸稈外表具有一 種由木質(zhì)素和硅石組成的蠟質(zhì)細(xì)胞膜質(zhì)。因硅石比擬穩(wěn)定, 故其腐化過程很慢。秸稈纖維是一種天然生成的纖維素，生 物降解性優(yōu)良，完全迎合

5、現(xiàn)行環(huán)境保護(hù)政策的新型綠色產(chǎn)品 的研發(fā)。常見糧食農(nóng)作物秸稈的化學(xué)組成，稻草、小麥秸稈 的粗纖維含量較玉米秸稈的粗纖維含量高，但玉米秸稈中木 質(zhì)素和半纖維素含量較高，這將會(huì)在很大程度抑制纖維的生 物降解速率。小麥秸稈與稻草秸稈相比，不僅含有果膠質(zhì), 而且其木質(zhì)素含量高于稻草秸稈5. 5%,故小麥秸稈的降解速 率要遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于稻草秸稈的降解速率。三、農(nóng)作物秸稈在建筑材料中的應(yīng)用分析建筑的構(gòu)造主體、使用功能、樣式等都是依據(jù)形形色色 的建筑材料組合而決定的，將管狀空心且表現(xiàn)脆弱的秸稈作 為建筑材料，能否滿足實(shí)際的建筑材料要求呢？實(shí)際上，從 遠(yuǎn)古時(shí)期開始，農(nóng)業(yè)秸稈就已經(jīng)被當(dāng)作建筑材料參與到人們 的生活居所中

6、。人們能夠?qū)⒐爬祥L遠(yuǎn)的秸稈作為建筑材料沿 用至今，主要原因與它的來源、構(gòu)造性質(zhì)等息息相關(guān)。.供給農(nóng)作物秸稈在全世界范圍內(nèi)的儲(chǔ)藏量十分巨大，而我國 是世界上第一生產(chǎn)秸稈大國，占全世界農(nóng)作物秸稈總生產(chǎn)量 的62. 03虬它的高效產(chǎn)量，是其他建筑原材料所不能具有的 最大優(yōu)勢(shì)之一。因此，從建筑行業(yè)對(duì)原材料的需求量的角度 來看，農(nóng)作物秸稈的供給是極其可觀的。.輕質(zhì)它與磚石、混凝土等材料相比可以稱之為輕質(zhì)材料，通 過合理的加工處理，可應(yīng)用于高強(qiáng)輕質(zhì)混凝土 HSLWC (High 一StrengthLightWeightConcrete)領(lǐng)域，如纖維混凝土, 目前世界范圍內(nèi)在該方向的研究深度越來越大。目前，

7、研究 生產(chǎn)出的農(nóng)作物秸稈墻體的容重一般為430-1300kg/m3 , 幾乎是粘土磚墻體重的1/10,可以大大減少建筑物的自重。.抗裂性秸稈纖維的微觀構(gòu)造是密集的纖維組織絲絮狀物，具有 良好的填充和連接作用。因此在混凝土砌塊中參加適量秸稈 纖維，不僅能提高其材料的力學(xué)性能，增強(qiáng)抗震性能，而且 能減少墻體開裂現(xiàn)象。也可將其作為建筑墻體或抹面材料的 添加劑，形成復(fù)合材料，對(duì)墻體墻體裂縫有一定抑制作用， 到達(dá)增強(qiáng)整體構(gòu)造強(qiáng)度的目的。.保溫、高效節(jié)能從秸稈表觀來看，秸稈呈空心管狀的特點(diǎn)使其具有較大 的熱阻值，起到保溫隔熱的作用。如稻草纖維墻體材料作為 外墻保溫構(gòu)造，其墻體熱阻2.7 (n)2K) /W

8、)、導(dǎo)熱系數(shù) 0. 031 (W/ (m2 K)o相比普通砌體墻體材料，這些參數(shù)要 小的多。因此可以將稻草纖維混凝土加工制成保溫板應(yīng)用到 外墻，亦可將其加工成空心纖維砌塊作為填充墻，將會(huì)起到 很好的隔熱保溫效果。.隔聲秸稈纖維是多孔性纖維材料，它在吸收聲波過程中，將 會(huì)引起纖維間隙內(nèi)空氣發(fā)生不同頻率的振動(dòng)。由于貼近在纖 維外表的空氣受到它與纖維之間的摩擦阻力作用，這局部空 氣的振動(dòng)效果將削弱，從而使聲波能量的一局部轉(zhuǎn)為熱能散 失掉，聲波能量得到削減，從而使秸稈纖維隔板到達(dá)良好的 隔聲效果。.調(diào)溫濕根據(jù)現(xiàn)代材料科學(xué)研究結(jié)果，秸稈的理化特性與木材極 其相似，二者均為植物纖維材料，因此它對(duì)溫度和濕度

9、環(huán)境 有良好的調(diào)節(jié)作用，再結(jié)合它所具有良好的保溫性能，能夠 在一定程度上起到均衡室內(nèi)環(huán)境的溫度和濕度作用，為人們 創(chuàng)造舒適的室內(nèi)生活環(huán)境，提高人們的室內(nèi)生活質(zhì)量。四、存在的問題（1）關(guān)于解決依據(jù)農(nóng)業(yè)秸稈為原材料加工制成的建筑 各類構(gòu)件的耐久性問題，目前國內(nèi)外對(duì)此課題尚未開展深入 研究。（2）有關(guān)秸稈原料的收集、運(yùn)輸和貯存等問題，未提 出相關(guān)合理規(guī)范的方案。（3）與國外相比，國內(nèi)缺乏秸稈纖維建筑材料的相關(guān) 規(guī)范，缺乏專業(yè)的設(shè)計(jì)指導(dǎo)機(jī)構(gòu)。（4）人們對(duì)秸稈建材的認(rèn)知度低，價(jià)格上承受不了， 與傳統(tǒng)的建材相比，其開展不占大的優(yōu)勢(shì)，國家及地方政府 應(yīng)在政策與資金上給予大力支持。將具有諸多像輕質(zhì)、延韌性、節(jié)能、保溫、隔聲等其他 建筑材料所不能同時(shí)具有的優(yōu)良性能的原生態(tài)農(nóng)作物秸稈 作為建筑材料的原材料，不僅能夠減輕建筑行業(yè)在原材料資 源