02.16 秸杆的應用

秸稈是成熟農作物莖葉(穗)部分的總稱。通常指小麥、水稻、玉米、薯類、油菜、棉花、甘蔗和其它農作物(通常為粗糧)在收穫籽實後的剩餘部分。農作物光合作用的產物有一半以上存在於秸稈中,秸稈富含氮、磷、鉀、鈣、鎂和有機質等,是一種具有多用途的可再生的生物資源,秸稈也是一種粗飼料。特點是粗纖維含量高(30%-40%),並含有木質素等。木質素纖維素雖不能為豬、雞所利用,但卻能被反芻動物牛、羊等牲畜吸收和利用。

秸杆的應用

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秸杆的應用

秸杆的應用

秸稈是高效、長遠的輕工、紡織和建材原料,既可以部分代替磚、木等材料, 還可有效保護耕地和森林資源。秸稈牆板的保溫性、裝飾性和耐久性均屬上乘,許多發達國家已把“秸稈板”當作木板和瓷磚的替代品廣泛應用於建築行業。此外, 經過技術方法處理加工秸稈還可以製造人造絲和人造棉,生產糠醛、飴糖、酒和木糖醇,加工纖維板等等。

傳統石棉瓦不僅含致癌成份,而且因使用壽命短,易腐爛汙染、不美觀等缺點 被禁止使用,而如今興起的彩鋼瓦使用成本高,壽命短、不隔音隔熱、易生鏽等問題難以解決。針對傳統建築材料存在的諸多難以解決的問題,生態秸稈再生彩瓦憑 借自身品質超群的優勢和得益於國家政策的支持,生態秸稈再生彩瓦、生態無機複合麥秸板產品強度高、不變形、不起殼、抗老化,可釘、可鋸、可創、可鑽、握釘 力強、可加工性能好,並有其自身優良的物理性,成本低、無汙染、無放射性、不含甲醛、防火、防水、極佳的環保性,廣泛的適用性,決定著無限的發展前途。國 內的建築業對彩瓦的需求量急劇攀升,強勢推動了這個新興產業的迅猛發展,市場空間大,是傳統瓦、裝飾板材的換代產品。

秸稈固化成型技術是採用稻草秸稈、麥秸稈、玉米秸稈等農業廢棄物作為原材料,通過專用設備秸稈壓塊機經過粉碎處理、壓縮處理等工藝,壓制成一種可直接燃燒的固體生物質燃料。

秸稈固化成型燃料

將準備壓制的秸稈進行鍘切或揉絲,其長度50mm以下,含水率控制在10~25%範圍內,經上料輸送機將物料送入進料口,通過主軸轉動,帶動壓輥轉動,並經過壓輥的自轉,物料被強制從模型孔中成塊狀擠出,並從出料口落下,回涼後(含水率不能超過14%),裝袋包裝。

固化成型後的生物質顆粒燃料比重大、體積小,便於儲存和運輸,是優質固體燃料,其熱值可達3200-4500大卡,具有易燃、灰分少、成本低等特點,可替代木柴、原煤等燃料,廣泛應用於取暖、生活爐灶、工業鍋爐、生物質發電廠等。

秸稈壓塊燃料作為新的商品能源已在各個行業得到了大量的使用。而且因其密度高、熱值高、形狀規則、流動性好,很方便的可以實現燃燒自動控制,可以為企業節省大額的能源成本。

秸稈是農作物的副產物,是可再生資源,可製成磚,輕質高強,韌性高,保溫隔熱性好,防潮防火性高,防蟲防鼠,價格低廉,易獲取。既能滿足環保低碳要求,又具有原生態和DIY性,能滿足現代人的迴歸自然的生理和心理需求。作為農業大國,中國有豐富的資源

秸稈早期主要用於飼料、肥料和燃料及以秸稈為基料生產實用 菌,造紙的原材料等,不超過全國秸稈資源總量的 30%。大量的秸稈資源被閒置,就地焚燒就成了農民最直接最方便的處理方式。因焚燒不當各地出現“麥田火災”的現象時有發生;

秸杆可粉碎壓制成磚體,板材,用於房屋,坐椅,填充材料,野生鳥籠,作物培養基板,雜草抑制劑等

在人類歷史上,人們早就有開始使用秸稈材料建造房屋的先例。十九世紀40年代,美國西北部的內布拉斯加州的草原地區上修建了第一幢秸稈建築(草磚房)。 人們為了躲避風寒,草原上天然的木材和石材等比較缺乏,就嘗試著把被廢棄的農作物秸稈(或草原上的草)捆紮成塊、壓制成秸稈磚(或稱草磚),建造了自己的 臨時住宅。後來人們發現這種秸稈磚建造的房屋不僅堅固耐用,而且冬暖夏涼。秸稈磚牆保溫隔熱好,隔聲性能好,防火防潮效果好,輕質高強並且原材料採集方 便,建造成本低,因而逐漸受到了人們的喜愛。目前,秸稈建築在美國,加拿大,法國,澳大利亞,蒙古,阿根廷和新西蘭等國家得到廣泛的推廣和應用[2]。

(二)國內發展概況

在我國,秸稈磚牆是一種試驗性、推廣型的新技術。近年來,在我國的北方大部分地區,如內蒙古,寧夏等地先後出現了利用秸稈磚建造的建築物。目前,我國的 秸稈技術參照的是國外的建築技術,現正處於摸索階段,無正式規範。利用秸稈磚的牆體結構體系有兩種:一種是由秸稈磚作為牆體的承重秸稈磚體系,一般應用於 單層建築設計中;另一種是屋面荷載通過木柱和由秸稈填充板或秸稈磚構成的橫樑傳至基礎的非承重結構體系,秸稈磚只是作為圍護結構,並且要綁紮在主框架結構 上,可用於單層和多層建築上[2]。本文就秸稈磚作為牆體材料(用於非承重結構體系中)進行深入探討。

(一)秸稈磚的製作

秸稈磚是含水量低於15%的秸稈或稻草經過秸稈磚機打壓緊實後,再由金屬網緊密捆紮而成。秸稈磚每塊長約100cm,高度約為40cm,厚度約為 50cm(圖1)[3]。秸稈磚每一塊的質量約為40kg,密度通常在200kg/m3左右。雖然秸稈磚是由天然脆弱的秸稈構成,但是經過這樣的製作工藝 後,秸稈磚強度可達到1~10MPa,其比強度較大,材料輕質高強。

(二)秸稈磚能夠有效的節約能耗,充分降低環境的汙染

從 節能的角度上看,秸稈磚由於是廢棄物的再利用,其加工成本低,有較高的經濟效益。同時,用秸稈磚替代磚材節省了燒製磚材時所耗費的燃煤,減少了環境汙染, 對環境保護起到了積極作用。從造價上來看,秸稈房造價成本低,比普通紅磚房低約25%[3]。目前成都地區農村普通磚房民宅造價約為1000元/m2,而 秸稈磚房建築造價可控制在500元/m2左右。而且秸稈磚房的壽命長達80 年以上,幾乎是普通磚房一般使用年限的1~2倍。

(三)秸稈磚能夠隔熱保溫,具有防火防蟲作用

由於秸稈磚輕且多孔,密度為80 kg/m3的秸稈磚具有尺寸規整,易於手工操作的特點,並且保溫隔熱性能較好,導熱係數為0.053w/m.k,因而有很好的保溫隔熱,隔音吸音的效果, 非常適合氣候寒冷的東北地區。同時,由於秸稈磚經過了緊密的壓制,遇火時,即使表面會燃燒,中間部分也會因為缺乏氧氣而不會著火,所以起到了一定的防火作 用。進一步,沒有氧氣也不用擔心秸稈磚內部會生蟲。值得注意的是,秸稈磚表面還是需要經過多次抹灰處理能達到防火、防蟲、防鼠的目的。

多年的研究和推廣實踐進一步證明,經過適當的工藝改造和加工,秸稈磚房不僅能在在防火、防水、防蟲方面完全達到居住要求,而且在節能保溫方面的性能也大大優於傳統黏土磚房。

(四)秸稈磚牆的特點

秸稈磚牆是由草磚和抹灰層組成的牆體。要想擁有美觀耐用的牆體,抹灰是秸�磚牆最後一道工序。室內面層可以用泥土抹灰,室外面層用石灰或水泥抹灰。完整的抹灰層能保護秸稈磚免受到風雨和害蟲的侵襲。同時,抹灰層也能增加牆體整體結構的強度。

秸稈磚牆在建築工程中的應用

隨著全球低碳理念的興起,人們的審美理念也在悄然變化。2010 年,上海世博會萬科館的暱稱是“麥垛”[1]。它選用秸稈板作為結構材料,由七個相互獨立的形似金燦燦麥垛的筒狀建築組成,各廳之間通過頂部的藍色透光 ETFE膜連成一體,外圍有開放水域環繞[4]。最終實現的設計通過秸稈板、自然採光、通風、降溫這幾個方面,表達了人們對自然的尊重,喚起人們接受、欣 賞自然的觀念與期盼。

2008年“5.12”汶川大地震,人們發現:使用鋼筋混凝土建造的房屋因為抗震設防要求不夠以及其它原因出現了坍 塌,就連破壞較輕的建築物其抗剪破壞也很嚴重。雖然木質桁架結構的房屋則更富有彈性,在地震中的安全係數更高。但是,木質結構的造價相對較高,不易推廣。 秸稈磚的成分接近於木材,承載能力強,韌性高,隔熱性高,防潮防火性高,防蟲防鼠,抗震性能好,應該說可以完全可以取代木材,並且在某些性能方面比木材更 勝一籌。 巴基斯坦屬於亞熱帶季風氣候,地震頻發且氣候炎熱乾燥,當地人根據其氣候地理條件試著建造“秸稈房屋”。這種建造方法是採用植物秸稈為原材料,把秸稈 磚放在黏土水泥圍住的沙礫地基之上,主要作用是隔熱而不是作為承重構件。牆壁是用竹子作為原材料,利用特殊技術加工複合而成;房頂是木材製成的,用額外的 一層秸稈來隔熱,用於屋面保溫隔熱。這是利用秸稈的保溫隔熱性能和傳統的牆體材料組成的新型的牆體複合材料板。

從上述實力可以看出,秸稈磚牆在建築工程中應用廣泛,已經得到了人們的重視。

五、秸稈磚牆面臨的問題

秸稈磚牆儘管有著各種優勢,但其目前也面臨著諸多問題和條件亟需人們解決。

(一)原料的收集、�\\輸和貯存問題

秸稈是一年生植物,並且季節性很強,因而原材料的收集、運輸和貯存問題比較突出。但是由於材料較輕且佔地,因此可以把秸稈打包製作成半成品,便於儲存和運輸和使用。同時,儲存時要注意防水、防潮和防火。

(二)原料成本偏高,產品價格需要控制

現在市場上無論秸稈磚和秸稈板牆的售價都比傳統的黏土磚高50%以上。雖然秸稈原材料便宜,但是人工費用和生產工藝的費用相對比較高,導致整體費用較 高。因此秸稈磚牆如果想與這些傳統的建材相競爭,價格也是最關鍵的問題。所以,降低原材料成本、採用標準化生產工藝及產品採用標準化模塊是降低成本組要考 慮的主要因素。

(三)積極引進國外先進生產工藝,加強自主研發的能力,降低成本

從秸稈磚牆的成本和價格可以看出,引進國外先 進技術,採用標準化模塊生產是降低成本的有效手段之一。在我國,秸稈磚剛剛起步,特別是配套的生產工藝及生產設備比較落後。生產工藝的成熟度不夠,穩定性 較差。因此,可以多借鑑國外現成的一些生產經驗和先進的工藝設備,同時也應該進一步加快我國工藝改造的步伐,加強我國自主研發的能力。

(四)需要國家及地方政府積極支持及扶持

秸稈磚是一種由太陽能、水和礦物共同作用組成的綠色健康建築材料,它零排放、無汙染,對環境沒有任何的負面影響,並且還減少焚燒秸稈帶來的環境汙染。廢 物利用,變廢為寶。因此,國家及政府應在政策與資金上給予大力支持及扶持。我國東北三省等地已開始節能保溫秸稈磚房的建設試點項目。四川蒲江縣積極鼓勵當 地老百姓,利用秸稈為原材料製作秸稈磚用於自家房屋建造。

六、秸稈磚房的原生態和DIY性(即創新性)

眾所周知,秸稈是一種 一年生的建築材料,取之於自然、用之於自然、分解於自然,對環境的破壞及影響相當小。運用秸稈建材自行動手修建房子,可謂是最理想的一種生活方式,有原生 態和DIY性。它不僅可以節約建造成本,而且秸稈材料的應用在一定程度上保證了材料的“鄉土性”和“原始性”,向人們展示了你所建造的“家”的“獨一無二 性”。由古代的簡陋破舊的“茅草屋”變成現在的秸稈磚房,不僅堅固可靠,而且綠色環保。

秸稈材料是天然農作物的副產品, 秸稈材料逐漸重新走進了人們的生活,並且能夠變廢為寶,更加展現其獨特的魅力。不僅不會對環境造成任何汙染,同時也不會產生有毒有害危害,可謂是最理想的 一種建築材料。完全能夠滿足人們渴望迴歸自然的心理需求和低碳環保可持續發展的理念。

房地產行業在中國飛速發展,在秸稈磚牆建築市場上,不僅在農村自建房中推廣秸稈磚,而且在城市建築中也有秸稈資源發揮的空間。因此有理有節的發展秸稈磚牆建築,有著廣泛的意義。

①秸稈磚牆具有天然優勢,不僅有隔熱、保溫,隔音等功能,而且綠色環保,經濟實用;

②秸稈磚房可以實現本土資源化,是未來節能環保建築的主要類型。這種成功的發展模式順應了我國對環境保護的信心和決心。

③把城市中的垃圾變廢為寶,經過有效處理,進而轉變成可利用的建築材料。不但能夠實現能源再利用,也能為城市的可持續發展提供新的方案,使土地資源和現有建築資源得到最大限度的利用。


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