農作物秸稈在土建工程中的應用.doc

農作物秸稈在土建工程中的應用摘要：建材行業(yè)作為全國的能耗大戶,環(huán)保、節(jié)能、利廢已成為該行業(yè)今后發(fā)展的方向。合理利用現(xiàn)有資源,制造價廉物美的高性能建材產品成為眾多廠商追逐的目標。本文簡要論述了農作物秸稈作為一種資源豐富的原材料,在建筑材料生產中的可行性及重要性。農作物秸稈作為一種資源豐富的環(huán)保型原材料,在建筑材料生產中的可行性及重要性。文章首先對建筑材料的現(xiàn)狀進行了綜述；然后引出農作物秸稈這一新型環(huán)保節(jié)能型土建材料，并對其特點，適用范圍及秸稈建筑、復合墻體工藝做了一定的表述；最后是對環(huán)保節(jié)能型建筑材料發(fā)展應用的展望，指出建筑材料的環(huán)保節(jié)能是當前世界上普遍關注的熱點問題，秸稈建材發(fā)展具有顯著的優(yōu)勢。 關鍵字：秸稈 人造板 土建材料 環(huán)保 節(jié)能 應用 發(fā)展正文 ：1.我國當前建筑材料的現(xiàn)狀中國是一個農業(yè)大國，大部分省份都種植小麥、水稻、玉米等秸稈作物。據(jù)統(tǒng)計，我國 農作物秸稈資源擁有量居世界首位，年產秸稈約7億t，全國50%以上的秸稈資源集中在四 川、河南、山東、河北、江蘇、湖南、湖北、浙江等9省川。近幾年，我國農村經(jīng)濟不斷發(fā)展， 傳統(tǒng)的將秸稈作為生活燃料的需求逐年減少，導致了剩余秸稈難處理的問題十分突出。為了趕農時、圖方便，人們往往將之一燒了之，既污染了環(huán)境，又浪費了資源。與此同時，隨著世界經(jīng)濟的發(fā)展和人口數(shù)量的增加，建筑業(yè)蓬勃發(fā)展，全球對建筑材料的需求量不斷增加，導致了對資源的依賴及需求不斷增大。充分利用現(xiàn)有資源，將帶來環(huán)境壓力的秸稈加工成經(jīng)濟實用的建筑材料，是我國目前大力發(fā)展的新興行業(yè)。當前世界范圍內的各式建筑層出不窮，建筑材料也多種多樣。小到桌椅，大到高樓，而建筑材料是建筑生產活動的物質基礎，由于社會生產力的不斷發(fā)展和科學技術的進步，建筑材料才越出了幾千年來沿用的磚、木、石、土的限制，廣泛使用水泥和鋼材，出現(xiàn)了鋼筋混泥土結構。隨著輕質高強材料的問世，又推動了現(xiàn)代建筑和高層建筑的發(fā)展。而建筑技術的發(fā)展總是不斷地對建筑材料提出更新更高的要求。目前節(jié)能環(huán)保型材料已受到人們的廣泛高度關注。建筑材料的生產和加工行業(yè)是一個典型的能源消耗型產業(yè)，其生產和加工過程中不僅耗費大量的能源，還會污染環(huán)境。據(jù)統(tǒng)計，2005年建材行業(yè)消耗各類能源占全國能源消耗總量的7%，其產生的粉塵和排放分別占全工業(yè)粉塵和排放總量的63%和8. 5 %位居全國工業(yè)的第一位和第二位。由此可見，在全國節(jié)能減排工作中，建材工業(yè)具有舉足輕重的作用。因而，發(fā)展和推廣環(huán)保節(jié)能型建筑材料是勢在必行的。而建筑材料要做到環(huán)保節(jié)能，就必須綜合考慮建筑材料的生產和使用能耗，盡量采用工農業(yè)廢渣廢棄物做原料，在保證一定材料成本的條件下，環(huán)保節(jié)能建筑材料是以最少的資料，并盡量利用工農業(yè)廢棄物及再生材料制造出的高效能建筑材料。2.廢棄植物纖維建材農作物秸稈現(xiàn)狀農作物秸稈是糧食生產的主要副產物，它通常是指農作物在獲取主要產物后剩留下來的地上部分的莖葉或藤蔓，約占作物生物量的50%，主要是各種禾木科作物秸稈和豆科類作物秸稈，是一類極豐富的能直接利用的可再生纖維素資源。據(jù)聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署（UNEP）報道，世界上種植的各類農作物，每年可提供秸稈約17億噸1，我國是農業(yè)大國，農作物秸稈資源十分豐富，近年來，由于農業(yè)連年豐收，糧食產量逐年穩(wěn)定提高，各類農作物秸稈的年總產量達6億噸2。然而，在農業(yè)豐收，秸稈產量增加的同時，隨著農村經(jīng)濟的發(fā)展和農民生活水平的不斷提高，農村傳統(tǒng)將秸稈主要用于燃料，建筑材料及粗飼料的使用量逐年減少。據(jù)不完全統(tǒng)計，世界上被利用的秸稈等農林廢棄物不足2%，我國目前秸稈的利用率為33%，其它大部分未加處理，經(jīng)過技術處理后利用的僅占2.6%3,4,5。年復一年，導致秸稈越積越多，農作物秸稈在收割季節(jié)集中焚燒的現(xiàn)象日益嚴重，負面影響很大，不僅污染環(huán)境，危害人們的身體健康，而且煙霧彌漫，影響陸地交通和飛行安全，因此，充分合理有效地利用農作物秸稈天然資源，對當代農業(yè)的發(fā)展及環(huán)境保護，減少糧食及石油資源的使用，都具有重要的意義。農業(yè)秸稈纖維原料量多價廉，隨著生物技術的發(fā)展，農業(yè)秸稈纖維原料的轉化利用將為能源開發(fā)和發(fā)酵工業(yè)原料開辟新的來源，以實現(xiàn)資源持續(xù)利用，符合可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的要求。 2.1 秸稈材料的應用2.1.1 秸稈建筑秸稈作為農作物的副產物，其利用途徑是多種多樣的，而農作物秸稈因具其特有的性能,如其好的隔音隔熱，保溫節(jié)能，輕質快捷等特點，使之自古以來就是一種良好的建筑材料。隨著科學技術的進步,以農作物秸稈為原料的復合墻體材料制造技術已在中國得到發(fā)展。它包括：平壓法秸稈復合墻體、擠壓法秸稈復合墻體、模壓法秸稈復合墻體等工藝。農作物秸稈墻體材料具有輕質、保溫隔熱以及吸音等特性,是一種理想的可用于室內或室外的建筑材料,在中國具有廣闊的發(fā)展前景。以后的建筑會盡量選用環(huán)保材料，選用麥秸稈壓制而成的麥秸板作為最主要的建筑材料，給農作物秸稈的再利用增加了一條有效的途徑，此舉將減少森林資源的消耗量，且實現(xiàn)秸稈的資源利用，同時也解決了有關秸稈的一些環(huán)境污染的難題。當前國內外已有利用秸稈制造的各式建筑，如下圖： 房屋裝修中秸稈隔熱性能的好壞是用熱阻R值表示的。木材的R值是每英寸厚為l，磚是0.2，玻璃纖維棉是3.0。R值越高代表隔熱性能越好。秸稈建筑能有效利用熱能并且將能源儲存起來，它的R值比傳統(tǒng)結構明顯要高，主要取決于秸稈的種類和墻體的厚度。順著纖維的成捆小麥和水稻稈的R值都是每英寸2.4，而纖維交叉時的R值是每英寸3，這樣當三排秸稈并排堆放時，寬度為23英寸，R值為54.7；而靠邊緣放置時，寬度為16英寸，R值為49.5。如果兩排秸稈平放，寬度為18英寸寬，R值大約是42.8，而靠邊緣放置時，寬度為14英寸，R值大約是32.1。這比隔熱性能最好的建筑墻體要好上兩三倍，比老式的建筑要好510倍。此外，秸稈墻面上的大量石膏有助于增加墻體的隔熱性能。與傳統(tǒng)的、昂貴的裝修體系相比，秸稈墻能提供更大的舒適性，并節(jié)約更多的能源，它們與傳統(tǒng)的建筑相比由于隔熱性能較好，因此只需要安裝小型的供熱或制冷系統(tǒng)就足以達到舒適度的要求。在一些環(huán)境問題較嚴峻的地方，由于能源昂貴，所以秸稈建筑更具有特殊的價值。2.1.2 秸稈復合墻板廢棄農作物秸稈還有的一種重要用途就是制備墻體板設備，又稱為墻板設備，墻體板機械，墻體板生產線，保溫墻體板設備、輕質墻體板設備，墻體板制板機等。墻體板設備特點是：墻體板機械設備采用雙驅動對輥擠壓工藝，產品從上漿、主料、鋪布、復合、復壓一次性完成整板的生產過程，設備自動化程度高，運行平穩(wěn)，規(guī)格任意調整。產品表面平整、光滑，密實度高，真正實現(xiàn)了新型建筑墻板板材的工業(yè)化流水線生產。大大降低了生產工人的勞動強度。徹底改變了以往的立模，平模澆筑成型的諸多弊端。如模具使用量大，周轉率低，需電加熱或蒸汽加熱，產品種類單一；隔聲，保溫效果不能滿足市場要求的諸多缺陷。其項目特點有：生產來源廣，沒有地區(qū)局限性。主要利用鋸末、稻草（殼），以及各種農作物秸稈，加入無機材料（如滑石粉、建筑垃圾、硅藻土、粉煤灰等）經(jīng)特殊工藝加工而成。生產成本低廉，投資少，見效快。生產工藝簡單，設備自動化程度高，勞動強度低，流水線作業(yè)，生產過程無噪音無三廢排放。生產能耗低，不需高溫、高壓，利用化學反應自身釋放熱量，達到生產工藝要求。2.2 墻板產品特點及性能2.2.1性能： 1.氣干密度 （標準指標）50kg/m2 （檢驗值）30.0kg / m2 2.面板干縮平 0.08% 0.015% 3.抗折荷載 1400N 5640N 4.抗沖擊 沖擊3次無開裂等破壞現(xiàn)象 沖擊三次無開裂等破壞現(xiàn)象 5.主斷面熱阻（T=90mm）1.35（m2.k）/w 1.36（m2.k）/w 6.熱橋面積率 8% 2.22% 7.隔聲量 36dB 8.放射性 未檢出2.2.2 特點 秸稈復合墻體板產品工藝獨特，配方科學，操作簡便。主要原料以粉煤灰工業(yè)廢渣、草秸、木粉、石粉等為填料，以中堿玻璃絲纖維布、及網(wǎng)格布絲網(wǎng)增強，經(jīng)輕質料、煤灰加氣等制成輕質芯材，并制成網(wǎng)狀工藝結構，復合而成為高強度輕質獨特的保溫墻材。其特點是顯而易見的： 1.輕質抗震：單位面積質量僅為紅磚墻的1/10，具有良好的抗震性能，無論是低層還是高層建筑均可使用，更適用于鋼架結構的廠房，來代替彩鋼板，性能更優(yōu)越。 2.施工快速方便：采用板塊或組合安裝，干法作業(yè)，具有釘、鋸、刨、粘、貼等優(yōu)良特點。 3.綜合成本低：生產該產品主要利用農業(yè)、工業(yè)廢物，生產成本低廉。由于減輕梁柱基礎荷載，施工周期短，相比實心磚，空心磚降低工程造價20%以上。 4.節(jié)能環(huán)保：生產過程無需高溫高壓，產品無毒、無害、無污染，無放射性，屬綠色環(huán)保新型節(jié)能建材。 5.提高使用面積：在保溫、隔音等要求相同的條件下，板材更薄，相同建筑,，同比可增加10%以上的使用面積。 6.防火，防水，抗沖擊，耐酸堿，抗老化等。 為了貫徹可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略、實現(xiàn)國家節(jié)能減排的目標,推行綠色建筑材料已經(jīng)迫在眉睫。農作物秸稈墻體材料有效地利用了秸稈資源,減少了秸稈焚燒所引起的環(huán)境污染,顯著降低了建筑能耗,有效地改善了室內熱環(huán)境。秸稈墻體材料的研究,對緩解我國能源緊缺局面,推動低碳經(jīng)濟和可持續(xù)發(fā)展有著重大的現(xiàn)實意義。前人已有針對農作物秸稈墻體材料的力學性、熱工性、防火性等方面進行了簡略的分析表述。陜西楊凌示范樣板房對秸稈墻體的應用形式和構造措施可初步得出秸稈復合墻體材料的熱工性能參數(shù)指標及構造措施和連接方法,說明輕鋼-秸稈復合墻體結構比傳統(tǒng)磚混結構熱傳導效率低,抵御室外熱環(huán)境效果更好。針對不同種類板材、不同保溫材料、不同龍骨厚度的復合墻體，為了進一步掌握秸稈復合墻體在抗震地區(qū)的適應性,結合四川綿竹地區(qū)災后重建工程中實際運用的秸稈復合墻體項目,結果證明輕鋼-秸稈復合墻體的抗側性能完全滿足建筑抗震規(guī)范設計要求,具有良好的抗震性能。綜上所述,秸稈復合墻體材料是一種輕質、高強、可持續(xù)利用的綠色墻體材料,秸稈復合墻體建筑具有優(yōu)良的熱物理特性和抗震性能,可為人們提供良好的居住環(huán)境,適用于我國廣大地區(qū)推廣使用,具有一定的工程應用價值,它的研究成果也為推進綠色住宅和可持續(xù)建筑的發(fā)展提供了新的思路。3.秸稈板材在國內的發(fā)展狀況 我國對農作物秸稈人造板的研究較國外晚。在8090年代，我國南方已形成利用甘蔗渣制造硬質纖維板、刨花板的工廠體系。近年來，中國林科院、東北林業(yè)大學、南京林業(yè)大學等科研院校，先后對此項技術進行研究與開發(fā)，利用麥秸、稻秸、棉桿等非木質材料做為人造板的原料，制造出刨花板和中纖板。其物理力學性能達到國家有關人造板的標準技術指標。隨著技術與生產的結合，近幾年國內涌現(xiàn)出大批生產秸稈板材的廠家，產品除了國內市場銷售外，也大量直銷海外市場。4.農作物秸稈的推廣前景科學技術的進步資本的支持為人造板工業(yè)的發(fā)展提供了良好的條件。秸稈板正是運用了這種高科技應運而生。由于秸稈板系列產品具有廣闊的應用空間，并且該產品的生產成本較低，產品性能優(yōu)越等優(yōu)點，必將導致該產品具有較強的市場競爭力。秸稈,在被稱作優(yōu)質的綠色材料加以綜合利用之前,一直被視作農業(yè)廢棄物。當焚燒不再作為主要處理方式時,它在建筑領域卻很好地發(fā)揮出了剩余價值,同時推動了一系列秸稈建筑的出現(xiàn)。秸稈建筑的發(fā)展歷經(jīng)前工業(yè)時代、工業(yè)時代和后工業(yè)時代,不同背景影響下的秸稈建筑的風格特色不盡相同,在倡導發(fā)展可持續(xù)建筑的低碳時代,秸稈建筑無論從環(huán)境還是經(jīng)濟角度上看,都具備諸多優(yōu)勢,它廣闊的應用前景引起了人們的關注,因而世界范圍內掀起了關于秸稈建筑歷史和實踐研究的熱潮。隨著人們對秸稈建筑發(fā)展的認識與理解,有關秸稈材料的研究和建筑實踐活動正不斷取得巨大的進步。而當今愈來愈崇尚的環(huán)保節(jié)能型建材，從根本上改變我國建材工業(yè)發(fā)展中存在的高投人低產出、高消耗、高污染、低效益的粗放式生產方式，選擇資源節(jié)約型、污染最低型、質量效益型、科技先導型的發(fā)展方式，把建材的發(fā)展和資源利用、生態(tài)保護、污染治理有機地結合起來，這是21世紀我國建筑材料發(fā)展的戰(zhàn)略目標。所以我國建材行業(yè)未來發(fā)展戰(zhàn)略方向應該是:大力發(fā)展環(huán)保節(jié)能型建材，采用低能耗制造工藝和不污染環(huán)境的生產技術，盡量不使用含有對人體有害的、有機化學物質，兼顧可回收利用和循環(huán)生產，堅持走資源節(jié)約型和環(huán)境友好型的可持續(xù)發(fā)展道路。所以綜上可知農作物秸稈從各方面來說都不失為未來一種理想的環(huán)保建材。5.結束語 建筑材料的環(huán)保節(jié)能是落實可持續(xù)發(fā)展和科學發(fā)展觀的重要政策。建材的環(huán)保節(jié)能不僅是一個經(jīng)濟問題，更重要的是一個國家發(fā)展的戰(zhàn)略性問題。政府、媒體都有責任與義務去引導消費者，只有這樣我國環(huán)保節(jié)能型建筑的發(fā)展之路才能更加開闊。建設行政主管部門應強化監(jiān)管力度，讓環(huán)保節(jié)能工作得到貫徹落實，使建筑真正達到降低能耗、節(jié)省開支、節(jié)約資源和環(huán)境友好的目的。建筑節(jié)能型社會，需要大家的努力和參與，讓健康、舒適、低能耗建筑在祖國大地蓬勃興起，造福人民，造福社會