秸稈建筑材料論文范文

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1秸稈建筑材料的物理特性

1.1成分接近木材判斷農作物秸稈是否能夠替代木材用于建筑，首先需要通過考察比對兩者之間的成分含量。從表1中可以看出：影響板材性能的主要3大因素——纖維素、木質素和戊聚糖的含量，農作物秸稈與木材以上3項的含量基本相似，尤其是麥秸和蔗渣的纖維素含量非常接近于木材。因此，從理論上說，農作物秸稈是適宜代替木板用作建筑原料的。

1.2承載力強一般秸稈磚可以承受墻體工作面長度500kg/m2荷載（近似等于1000kg/m2），如在建造之前做好預應力處理，秸稈磚作為建筑材料在物理承力方面完全可以勝任。

1.3韌性高秸稈磚受到外界靜荷載時，會出現被壓扁現象，一旦磚上的荷載被移除時，就會恢復原狀。正是由于秸稈磚的這種高度的韌性，作為建筑材料的它對沖擊荷載、周期性疲勞破壞有很強的抵抗力，同時也具有良好的抗震性及抵御颶風性能。

1.4隔音效果較好用秸稈制作的隔墻板材自身具有一定的厚度且容重較大，聲波衰減較大，隔音效果比較好，并且秸稈磚相比傳統的黏土磚密度小，故在一定程度上吸收聲音的能力大于傳統的黏土磚。

1.5隔熱性高秸稈建筑可以達到節能建筑材料的標準，即年耗能量要求不大于15kWh/m2。比如規格200mm厚的秸稈墻板，其保溫系數4倍于370mm黏土磚墻。事實上，正是因為秸稈材料出色的隔熱性以及低廉的成本，人們常常將農作物秸稈材料制作成諸如隔熱層及填充板，被用于保溫性能差的房屋的密封隔熱。

1.6防潮性好干秸稈本身具有良好的吸濕性能，但為保證秸稈磚的硬度，其含水量應控制在低于15%，并設置防水層，在利用秸稈磚搭建時，為使潮氣能夠很好地向外擴散，可在內表面設置水蒸氣隔離層，外表面處理時應保證水蒸氣能夠溢出，從而保證秸稈磚的干燥。

1.7防火性高秸稈本身極易燃燒，但是經過高密度壓實之后，在其處于室內的面層用泥土抹灰，室外的面層用石灰抹灰之后，其防火等級可達到F90（抗燃燒90min），屬于防火性能良好的建筑材料。

1.8防蟲防鼠通過一系列的壓實和加工后，秸稈板材的密度可達90kg/m3以上，可有效抵抗各種嚙齒類動物的破壞，更何況內層外層還有抹灰層（厚度為單邊3～6cm）保護，小動物要想突破防線可謂難上加難。這也是即使在年代久遠的秸稈建筑中也沒有發現蟲害和鼠害，同時也沒有寄生蟲和白蟻存在的重要原因，充分證明了秸稈建筑的強度和結構可靠度是值得信賴的。

2秸稈作為建筑材料的優點

一般而言，作為一種建筑材料的最基本要求有以下幾個方面：①技術性能要求。包括材料本身的隔熱、隔音、耐潮、防腐以及安全、強度等諸多特性；②工藝性要求。主要指作為材料工藝結構能否符合要求，例如是否便于加工制作，后續維修保養是否方便等等；③經濟性要求。主要指材料的價格，包括原材料的成本控制、是否可以批量生產等。除了這3個基本要求之外，還可以從材料是否環保低碳，是否可持續等方面加以考量。

2.1原料豐富每年我國出產秸稈就達到約7億t，特別是在我國黃海、淮海和長江中下游水稻、小麥秸稈高產地區，是一種可以每年再生的常見資源，原料資源非常豐富，且不受地域限制，從而有效降低了其生產成本。

2.2安全從上述對秸稈物理特性的分析得知，秸稈作為建筑材料，韌性強、承載力大、隔音、防潮、防蟲防鼠，內外表面涂抹石灰和泥土的秸稈磚，可以抗燃燒90min。所以，秸稈作為建筑材料的強度和安全性是值得信賴的。

2.3輕質秸稈磚及秸稈板材屬于輕質材料，相等面積的秸稈板墻的重量不到黏土磚墻的1/10。據有關方面的統計數據，目前每平方米房屋建筑面積的建筑材料質量約為1200kg左右，如采用秸稈磚和復合墻體材料替代，其質量僅為80kg左右，大大減輕了房屋的整體質量，提高了建筑結構的抗震能力，增加了建筑物的安全系數。而且，建筑材料自重的減少，可以節約運輸成本等基礎費用，從而降低建筑造價。

2.4標準定型模塊我們通常都按照標準的尺寸制造秸稈磚或者秸稈板墻。只有這樣，構件加工制作才可工業化，從而降低生產成本。而且，通過這些標準模塊，房屋體系的平面及空間可以自由搭建，間隔墻拆裝靈活，可按需改變房間數量、大小及功能。此外，還有一個很重要的好處：標準化定型模塊后，可以大大縮短工期。據推測，標準件施工比傳統施工工期縮短近1/3。

2.5節能秸稈建筑材料的隔熱保溫性能優良，與傳統磚混結構建筑材料相比，其保溫系數幾倍于黏土磚墻。由于秸稈材料的高隔熱性能，使用秸稈材料的建筑每年可大大降低使用過程中的建筑能耗。研究表明:“在環境影響方面，與傳統磚混結構房屋相比，使用秸稈材料的建筑總固有能耗改善了1/3，灰色能耗(指基于灰色系統理論，對能源消耗的變化特征、影響程度等因素的數量分析)改善了3/4，二氧化碳足跡改善了2/3，供熱需求降低了1/2，制冷需求減少了1/4。”

2.6環保秸稈是一種每年再生的建筑材料，其取之于自然、用之于自然、消化于自然，對環境的破壞、地球的負擔相當小。一旦秸稈建筑發生解體，秸稈可以輕易地從其他建筑材料中剝離出來，自行消化，可以說秸稈材料對環境沒有負面影響。而且在能耗、溫室氣體排放等方面，秸稈材料的環保性也遠優于磚混結構。

2.7趣味運用秸稈材料自行動手建造房子可謂是最理想的一種方式。它不僅可以節約建造成本，秸稈材料的使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“獨一性”，這會給戶主一家強烈的“自豪感”——這是我們自己親手建的房子！對所有參與者來說，這也是一次令人興奮的互動過程，是一項愉悅的社會體驗。

2.8回歸自然的心里訴求在很長一段時間里，“大機器制造之美”一直成為人們的審美標準。隨著時代的變遷，現在人們開始追求不規則、天然之美，崇尚手工制造以及加工天然建筑材料的技巧。機器生產出來的人工的、平整的表面不再符合這個時代的審美要求。天然建筑材料漸漸重新走進了人類的生活，并且更加展現其獨特的魅力。秸稈材料是天然農作物的代表產品，因為其不會對環境造成任何污染，也不會產生有毒有害危害（只要使用得當），完全能夠滿足人們對自然回歸的生理和心理需求，以及低碳環?？沙掷m發展的理念。

3急需解決的問題

3.1原料的收集、運輸和貯存問題秸稈是一年生植物，季節性比較強，因而原料的收集、運輸和貯存問題比較突出。為了保證一條秸稈板生產線的順利生產，需要大量的秸稈原料支撐。這就需要原料收集的持續性，為了維持持續的供給，原料收集地域范圍的半徑不宜過廣，否則會大大增加運輸時間及運輸成本。此外，由于秸稈原料質輕、占地，給運輸效率和貯存質量都帶來不利影響。國外普遍采用打包形式貯存，將秸稈打成一定尺寸、重量約為1t的方包，便于運輸和存放。另一方面，由于秸稈原料易燃、含水率等特性，還要考慮場地及其周圍的環境，包括防火和排水等措施，給原料的貯存帶來了一定的難度。

3.2社會對新型建材的認知度由于秸桿材料是新出現的產品，故當人們意識到自己的生活環境由秸稈原料建造時，不由自主會產生一種下意識的擔憂：“這種材料可靠哇？安不安全啊……”這些疑問都是對新興事物所產生的正常反應。其實，實踐證明：秸稈建筑材料的強度和結構可靠度是值得信賴的，我們大可不必憂慮。可能，這種新型的環保材料得到社會的接受和認可還需要一段過程，這就更加要求社會包括媒體大力、正確的引導，并作好廣告宣傳工作，慢慢減少廣大使用者的疑慮，進而認知并且認同這種新型材料。

3.3控制原料成本，降低產品價格現在市場上無論秸稈磚和秸稈板墻的售價都比傳統的土磚、人造板貴50％～300％，因此若想與這些傳統的建材相競爭，價格也是最需要解決的問題之一。所以，我們除了通過合理的方式來控制原料成本之外，通過提高工藝技術來降低用料的量也是一個不錯的選擇。比如制造秸桿板采用異氰酸酯膠黏劑施膠的工藝，由于這種膠價格昂貴，為了控制成本，尋求如何控制和降低施膠量的同時牢度沒有弱化的新工藝技術，成為了這一產業持續發展的新課題。

3.4國家及地方政府政策的支持和扶持由于秸稈建材的認知度低，且售價高，與傳統的建材相比競爭力弱。但是秸稈是一種由太陽能、土壤中的水和礦物共同作用組成的綠色建筑原料，它零排放、無污染，對環境沒有任何的負面影響。因此，國家及地方政府應在政策與資金上給予大力支持和扶持。就如同國家為了大力推進“電動汽車”的發展，科技部擬定了《電動汽車科技發展“十二五”專項規劃》條例，促進了這一朝陽產業的發展。所以，秸稈建材的發展，也需要國家政府相關政策的支持和扶持。

3.5積極引進國外先進工藝秸稈建材在我國剛剛起步，特別是配套的工藝水準及生產設備都跟不上形式發展的需要。生產工藝的成熟度缺乏，穩定性弱，國產設備生產能力滯后。因此，應在加強我國自身聯合研制開發的同時，多借鑒國外現成的經驗，實行“拿來主義”。有能力的企業可以考慮“請進來”的方法，與外商合資建廠，引進先進工藝及設備，充分發揮我國巨大的秸稈資源優勢，使秸稈建材生產逐漸形成規模，從而走上一條不斷發展創新的良性軌道。

4秸稈在國內外建筑材料中的應用

隨著全球低碳理念的崛起，人們的消費、審美理念也在悄然變化，農作物秸稈憑借低碳環保、親近自然的特性，從石材、塑料等眾多主流建筑材料中脫穎而出，成為現代設計材料應用研究中新的嘗試點。2010年上海世博會萬科館，極具創意的麥垛建筑造型和麥秸板材外墻材料的創新應用，使得秸稈建筑第一次作為設計的主角為廣大國人所熟知并津津樂道（圖1）。2010年上海世博會萬科館的昵稱是“麥垛”，它選用秸稈板作為結構材料，并以“材料－結構－空間”的推演為基礎生成建筑形體。最終實現的設計通過自然材料(秸稈板)、自然采光、自然通風降溫這幾個方面表達了對自然的尊重，喚起人們接受、欣賞、尊重自然的觀念與信心。地震災害后人們發現：使用混凝土建造的房屋大多出現了坍塌情況，而木質桁架結構的房屋則更富有彈性，其在地震中的安全系數更高。在地震頻發的巴基斯坦，人們開始建造“秸稈房屋”，這種建造方法是采用植物秸稈為原材料，把秸稈草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結構和承重組件；墻壁是用竹子制成的，利用特殊技術復合加工成材，取代鋼筋水泥用作建筑物的梁、柱、墻等；房頂是木材制成的，用額外的一層秸稈隔熱，上面覆蓋著金屬（圖2）。建成后房子的整體組成更加堅固耐用，輕質節能，冬暖夏涼，更重要的是防震系數高，因為它1m2重量只有3kg左右。

5結語

自20世紀90年代至今，伴隨全球森林資源的過度消耗和人類環保意識的加強，人們在重視“綠色”、“環?！薄ⅰ耙匀藶楸尽钡瓤沙掷m發展元素的同時，追求“個性化”、“多元化”、“現代化”成為一種新時尚。秸稈建材正好是這種思潮下的產物。它取之于自然，用之于自然，分解于自然，完全符合可持續發展的理念，而且用秸稈建造的建筑時尚現代、與眾不同，雖然在一段時期內不可能完全取代木材，而其作為一種綠色建材、生態建材在家具制造、室內裝修、包裝、建筑等行業將成為木制板材的有力補充。

作者：顧藝陳健單位：同濟大學建筑與城市規劃學院上海工程技術大學藝術設計學院清華大學美術學院碩士