任逸哲，顧悅言，楊心怡，陳錦祥

(東南大學(xué) 土木工程學(xué)院， 南京 210096)

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秸稈建材的特色發(fā)展瓶頸及對(duì)策*

任逸哲，顧悅言，楊心怡，陳錦祥

(東南大學(xué) 土木工程學(xué)院， 南京 210096)

摘要：首先簡(jiǎn)述了發(fā)展秸稈建材的必要性、生產(chǎn)工藝，接著重點(diǎn)闡述了秸稈建材的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)：(1) 秸稈建材保溫隔熱性能良好，其建筑物保溫性好節(jié)能效果顯著，并具有抗震防火隔音和有害揮發(fā)物少的特色；(2) 秸稈產(chǎn)量大、生產(chǎn)周期短，生產(chǎn)成本低，同時(shí)秸稈建材具有應(yīng)用廣泛施工便捷的特點(diǎn)，因此推廣秸稈建材不僅環(huán)保護(hù)林而且具有很好的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。最后指出了發(fā)展秸稈建材的瓶頸所在，提出了利用仿生手法加強(qiáng)研發(fā)，開發(fā)隔熱和環(huán)保功能材料，通過(guò)完善收購(gòu)和建立產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)、加強(qiáng)民眾普及和政府宣傳促進(jìn)秸稈建材發(fā)展的若干具體措施。

關(guān)鍵詞：秸稈建材；人造板；秸稈磚瓦；秸稈草磚；隔熱；環(huán)保功能材料

0引言

秸稈是農(nóng)作物收割后的殘余資源，作為建材使用歷史悠久。早在1886年美國(guó)內(nèi)布拉斯加州就有了秸稈建筑[1]。其后秸稈建筑經(jīng)歷了兩個(gè)發(fā)展高峰期。在第一個(gè)高峰期，1905年德國(guó)將麥秸和膠黏劑混合制成板材[2]；1920年美國(guó)路易安那州建立了蔗渣制板生產(chǎn)廠[3]；1915～1930年間，僅在內(nèi)布拉斯加州就修建了70多座秸稈磚住宅[1]。但從20世紀(jì)40年代開始，由于受到二戰(zhàn)后人口增長(zhǎng)和混凝土等新型建筑材料和技術(shù)的影響，人們對(duì)秸稈建筑的重視程度有所降低[1]。然而隨著環(huán)保節(jié)能理念的加強(qiáng)，秸稈建筑又逐漸被人們所重視。以1970年聯(lián)合國(guó)工業(yè)發(fā)展組織主持召開的非木質(zhì)人造板學(xué)術(shù)討論會(huì)為契機(jī)[4]，秸稈建材迎來(lái)第二個(gè)發(fā)展高峰期。從20世紀(jì)90年代開始，以美國(guó)Primeboard公司、加拿大Isoboard公司和英國(guó)Compak公司3大秸稈板生產(chǎn)巨頭為代表的國(guó)外秸稈板廠商建立了產(chǎn)量很大的生產(chǎn)線，有的年產(chǎn)量甚至可達(dá)25萬(wàn)m3[5]。秸稈建筑在發(fā)展中國(guó)家也有廣泛的應(yīng)用。自1997年開始蒙古就修建了100多座的草磚建筑[5]。

我國(guó)作為農(nóng)業(yè)大國(guó)，秸稈資源豐富。但有關(guān)秸稈建材的開發(fā)應(yīng)用起步較晚—始于20世紀(jì)70年代[6]。80年代我國(guó)興建了一批秸稈人造板生產(chǎn)企業(yè)，建設(shè)了十幾條生產(chǎn)線，但由于生產(chǎn)技術(shù)不成熟和設(shè)備落后等原因，多數(shù)已經(jīng)停產(chǎn)[7]。90年代在引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上，在中國(guó)林科院、南京林業(yè)大學(xué)和東北林業(yè)大學(xué)等帶領(lǐng)下，建造了幾條生產(chǎn)線[8]。但直到2000年，秸稈人造板生產(chǎn)線寥寥無(wú)幾，且?guī)缀醵夹栀?gòu)買國(guó)外的設(shè)備和技術(shù)。1998年秸稈磚建筑進(jìn)入中國(guó)市場(chǎng)，1999年中國(guó)與安澤國(guó)際救援協(xié)會(huì)合作，開展了節(jié)能秸稈磚建筑示范項(xiàng)目[9]。進(jìn)入21世紀(jì)后，秸稈建材才在我國(guó)迎來(lái)真正的高速發(fā)展期。四川國(guó)棟集團(tuán)建成一條產(chǎn)量5萬(wàn)m3的生產(chǎn)線；2006年6月我國(guó)首條自主研發(fā)和裝配的秸稈板連續(xù)生產(chǎn)線投產(chǎn)[10]；2009年10月，全球首條定向結(jié)構(gòu)麥秸板(OSSB)生產(chǎn)線在我國(guó)開工[11]。目前，我國(guó)已建成年產(chǎn)1.5萬(wàn)、5萬(wàn)m3的秸稈板生產(chǎn)線10余條，經(jīng)營(yíng)廠家200多家，初步形成了秸稈人造板產(chǎn)業(yè)[7]。秸稈磚建筑產(chǎn)業(yè)也蒸蒸日上，目前為止已建成700多套住房和3所小學(xué)[9]。

但整體來(lái)說(shuō)，在我國(guó)秸稈建材產(chǎn)業(yè)還不成熟。主要存在著如下的發(fā)展瓶頸：目前產(chǎn)品性能評(píng)價(jià)主要是參考木材的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，缺乏針對(duì)秸稈建材的統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)也不夠規(guī)范。秸稈建材在民眾中認(rèn)可度低，從而市場(chǎng)購(gòu)買力較低，企業(yè)缺乏生產(chǎn)動(dòng)力。此外，對(duì)于日趨嚴(yán)峻的環(huán)境問(wèn)題，秸稈焚燒[12]。因此，闡明秸稈建材的優(yōu)勢(shì)、加強(qiáng)宣傳和明確發(fā)展秸稈建材瓶頸所在、以開發(fā)隔熱和環(huán)保的功能材料為目標(biāo)，通過(guò)研發(fā)突破瓶頸勢(shì)在必行。希望本文能為推廣秸稈建材的應(yīng)用拋磚引玉。

1發(fā)展秸稈建材的必要性

1.1秸稈類型與成分

我國(guó)秸稈的種類主要有水稻秸稈、小麥秸稈、玉米秸稈和棉花稈。其中玉米秸稈產(chǎn)量最多，水稻秸稈和小麥秸稈應(yīng)用最廣。國(guó)外還有對(duì)葡萄秸稈、蕁麻桿、洋麻桿等用作建筑材料的研究[13-15]。

據(jù)報(bào)道，秸稈的微觀結(jié)構(gòu)比木質(zhì)纖維更為復(fù)雜，有各種各樣的大小、形狀、類型不一的細(xì)胞[16]。秸稈主要的化學(xué)成分和木材一樣都是纖維素、半纖維素和木質(zhì)素，但與木材相比，纖維素和木質(zhì)素含量較低且含有蠟狀表皮層和大量的無(wú)機(jī)硅[17]。

1.2建筑行業(yè)的能耗與排放

聯(lián)合國(guó)環(huán)境規(guī)劃署的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，全球總能耗的30%～40%由建筑行業(yè)產(chǎn)生[18]，建筑業(yè)排放的溫室氣體約占全球總量的36%[19]。與世界平均水平相比，歐美發(fā)達(dá)國(guó)家的建筑行業(yè)碳排放所占比例更高，美國(guó)由于建設(shè)所產(chǎn)生的碳排放超過(guò)了國(guó)內(nèi)總量的40%，英國(guó)則更是達(dá)到了50%[20]。

目前我國(guó)的年均碳排放量已經(jīng)超過(guò)100億噸，占世界首位，2009年我國(guó)提出到2020年單位GDP碳排放量下降40%～45%的目標(biāo)。采用節(jié)能環(huán)保的新型建筑材料取代傳統(tǒng)的高能耗高排放建材無(wú)疑是實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的有力措施。

1.3自然資源的不平衡性

木材一直以來(lái)被作為建筑材料而廣泛使用，但我國(guó)的木材資源情況并不樂(lè)觀。第七次全國(guó)森林資源清查表明，我國(guó)現(xiàn)有林地面積只有全球平均水平的2/3，排在世界第139位；人均森林面積不足世界人均占有量的1/4；人均森林蓄積只有世界人均占有量的1/7，我國(guó)現(xiàn)有森林資源的年合理供給量為2.2億,僅占需求量的40%[7]。

另一方面，由于我國(guó)是農(nóng)業(yè)大國(guó)，農(nóng)作物秸稈資源非常豐富。2008年全國(guó)秸稈產(chǎn)量便已達(dá)到8.4 億噸[21]，隨著我國(guó)農(nóng)業(yè)的發(fā)展，秸稈產(chǎn)量呈逐年增加的態(tài)勢(shì)。目前常見的處理方式有制作飼料、直接焚燒、生產(chǎn)沼氣、作肥料、作為工業(yè)原料等[10]，但利用率較低，且生產(chǎn)成本較高。

2 秸稈建材的種類及其生產(chǎn)工藝

2.1秸稈人造板

秸稈人造板主要可以分為秸稈定向板、秸稈刨花板和秸稈纖維板3大類。秸稈纖維板是采用熱磨的方法將秸稈分離成纖維，施加脲醛樹脂或酚醛樹脂后經(jīng)熱壓而成的一種產(chǎn)品[21]。秸稈纖維板的優(yōu)勢(shì)是解決了因使用異氰酸脂膠黏劑而導(dǎo)致成本增大的問(wèn)題。但熱磨工藝較為復(fù)雜，應(yīng)用不多，以下只簡(jiǎn)述前兩種板材的生產(chǎn)工藝。

2.1.1秸稈定向板與集成工藝

秸稈定向板采用類似于木質(zhì)定向板的生產(chǎn)方法[21]，需要先把原料加工成一定規(guī)格長(zhǎng)度的秸稈段，然后定向鋪裝并經(jīng)熱壓制成結(jié)構(gòu)性板材。它采用集成工藝生產(chǎn)。所謂集成工藝是不使用膠黏劑生產(chǎn)板材的一種方法。集成工藝沒(méi)有施膠工序，脫模也相對(duì)簡(jiǎn)單，生產(chǎn)更為簡(jiǎn)便，成本更為低廉。然而這種板材的力學(xué)性能不及使用膠黏劑的板材，因此很少應(yīng)用。StramitInternational(英)是首家擁有該技術(shù)的公司[3]，中國(guó)于1984年從英國(guó)引進(jìn)兩條生產(chǎn)線后一度閑置，其中一條經(jīng)哈爾濱理工大學(xué)修復(fù)后恢復(fù)生產(chǎn)，目前國(guó)內(nèi)僅有這一條不使用膠黏劑的秸稈板材生產(chǎn)線[22]。

因此下面重點(diǎn)闡述目前投入生產(chǎn)應(yīng)用較多的碎料工藝。

2.1.2秸稈刨花板與碎料工藝

秸稈刨花板是將秸稈原料經(jīng)切斷粉碎、干燥分選后，經(jīng)施加膠黏劑、鋪裝預(yù)壓、熱壓、后處理和砂光等工序制備份而成[21]。所謂碎料工藝，是指生產(chǎn)秸稈板材前，先將秸稈粉碎成細(xì)長(zhǎng)顆粒、再運(yùn)用熱壓成型形成板材的生產(chǎn)工藝。大致流程為先對(duì)秸稈進(jìn)行預(yù)處理，處理后的秸稈被放入模具，并加入膠黏劑，在一定溫度下壓制成型，脫模后經(jīng)一定表面處理成為成品。由于需要膠黏劑，碎料工藝的重點(diǎn)在于如何提高秸稈和膠黏劑的粘結(jié)、提高秸稈產(chǎn)品性能上。Li和Aisyah等對(duì)碎料工藝的研究結(jié)果表明，碎機(jī)破碎后的秸稈顆粒大小、秸稈纖維長(zhǎng)度、秸稈長(zhǎng)徑比等秸稈形態(tài)指標(biāo)對(duì)生產(chǎn)的板材強(qiáng)度有影響[23-24]。

秸稈表面含有蠟質(zhì)和大量的硅元素會(huì)影響秸稈和膠黏劑的粘結(jié)，為了消除這些不利因素，通常會(huì)在生產(chǎn)中對(duì)秸稈表面進(jìn)行處理。處理方式主要有機(jī)械處理法[25]、水熱(蒸煮)處理法[26]、堿液處理法[27-28]、酸液處理法[17]、微波處理法[29]、蒸汽處理法[17,30-31]和生物(酶)處理法[32]等。在膠黏劑方面，目前用于生產(chǎn)和研究的膠黏劑主要是脲醛樹脂(UF)、酚醛樹脂(PF)和異氰酸酯(MDI)及其衍生品，其中MDI膠黏性最好[33]，PF生產(chǎn)的產(chǎn)品比UF生產(chǎn)的產(chǎn)品有更好的體積穩(wěn)定性[34]。由于MDI成本很高且會(huì)產(chǎn)生“粘板”問(wèn)題，所以研究主要集中在UF、PF的改性產(chǎn)品上[35-36]。為了讓膠黏劑分布更均勻，采用的辦法是霧化施膠技術(shù)和延長(zhǎng)施膠時(shí)間[25]。

碎料工藝生產(chǎn)秸稈板材運(yùn)用的主要是熱壓成型工藝。在成型過(guò)程中，壓制溫度和壓制時(shí)間是影響產(chǎn)品質(zhì)量的主要因素。許多研究都表明壓制溫度和壓制時(shí)間不宜過(guò)低(短)或過(guò)高(長(zhǎng))[37]，所以普遍的熱壓工藝分為壓縮階段、成型階段和回火處理階段3個(gè)部分[38]。

2.2秸稈砌塊

秸稈砌塊可分為兩類：由秸稈捆扎而成和與無(wú)機(jī)膠凝材料復(fù)合而成的無(wú)機(jī)膠凝材料基秸稈砌塊。

2.2.1秸稈草磚

秸稈草磚主要由秸稈打捆機(jī)加壓而成，通常是長(zhǎng)方形的，用細(xì)繩捆扎2～3道，形狀規(guī)則且密實(shí)。尺寸大致為(300～500)mm×(300～600)mm×(400～1 200)mm[39]。有研究結(jié)果表明豎向放置時(shí)草磚的抗壓性能最好變形最小，可作為承重草磚使用[40]。

2.2.2無(wú)機(jī)膠凝材料基秸稈砌塊

無(wú)機(jī)膠凝材料基秸稈砌塊是將秸稈和無(wú)機(jī)膠凝材料混合制成的一種磚材，其生產(chǎn)成本大于秸稈草磚，但有更好的力學(xué)性能和抗腐蝕性能，與傳統(tǒng)的磚材相比保溫性、吸聲性等更好，凸顯秸稈的優(yōu)勢(shì)。有植物纖維石膏渣空心砌塊[41]、秸稈硫鋁酸鹽水泥砌塊[42]、秸稈氯氧鎂水泥砌塊[43]、氫氧化鎂秸稈保溫磚[44]等多種復(fù)合材料。

2.3秸稈瓦

秸稈瓦的生產(chǎn)與秸稈板大致相同，秸稈板的工藝技術(shù)和研究成果大都可以應(yīng)用在秸稈瓦上，不同點(diǎn)是兩者的生產(chǎn)模具不同。秸稈瓦表面有弧度和溝槽，密度因位置而異。壓制過(guò)程中在弧面與平面拐角處易產(chǎn)生裂縫，因此在秸稈瓦與模具的設(shè)計(jì)中應(yīng)盡量減少生硬的拐角，在溝槽處均采用帶有弧度的連接[45]。

3秸稈建材的特點(diǎn)與優(yōu)勢(shì)

3.1隔熱、隔音、節(jié)能性好

據(jù)Goodhew和Griffiths的研究，秸稈板材的導(dǎo)熱系數(shù)只有0.067W/m·K[46]，低于正在開發(fā)的新型自保溫加氣混凝土在實(shí)驗(yàn)室里達(dá)到的指標(biāo)(0.07W/m·K)[47]，且這類混凝土的力學(xué)性能不及秸稈板材。利用秸稈制作的墻體材料的導(dǎo)熱系數(shù)也只有0.13～0.19W/m2·K[48]。侯國(guó)艷等指出秸稈板材的傳熱與導(dǎo)熱是磚墻的1/3～1/20[49]；某種植物秸稈外墻保溫板采用了多層空氣對(duì)流結(jié)構(gòu)作為隔熱手段，其墻體熱阻系數(shù)相當(dāng)于1.3m厚紅磚墻的系數(shù)[50]。因此是開發(fā)天然隔熱功能材料理想的原材料之一。同時(shí)，由于秸稈內(nèi)部疏松多孔，在纖維表面間又存在一定的空隙，使得聲波在空隙中多次反射損耗聲波能量，從而具相當(dāng)好的隔音效果。

不僅如此，由不同部位秸稈生產(chǎn)的板材在性能上差異不大[51]，從而邊角料和廢棄的秸稈建材可充分回收利用、達(dá)到無(wú)渣排放和循環(huán)再生利用及其節(jié)能的目的。例如KhadijehAzizi等將廢棄的板材碎片再和秸稈混合生產(chǎn)的建材有很好的物理、力學(xué)特性[52]。建筑構(gòu)件破碎后的顆粒具有良好的彈性和硬度，可用于建筑構(gòu)件的填充與生產(chǎn)，也可用于道路施工中。

此外，秸稈建材在生產(chǎn)和運(yùn)輸過(guò)程中的能耗也比傳統(tǒng)建材低很多。報(bào)道生產(chǎn)每一平方米秸稈建材用電0.5度，用水1.2L，用燃料還不到1g；由于無(wú)需使用大型機(jī)械，用電、用水很少；使用后回收采取粉碎法，每平方米耗電不超過(guò)0.3度[50]。秸稈密度小，以板材為例，若用輕質(zhì)板材制造的復(fù)合墻體代替?zhèn)鹘y(tǒng)墻體，則運(yùn)輸質(zhì)量可以降低90%[49]，而汽車質(zhì)量每下降10%油耗可以降低8%[53]。因此使用輕型的秸稈建材也可以降低運(yùn)輸過(guò)程中的能耗。

3.2抗震防火性能好

同樣是由于密度低、再加上秸稈建材纖維多、靜曲強(qiáng)度高、抗凍融性好及平面垂直抗拉強(qiáng)度較大等物理性質(zhì)，由秸稈建材建成的建筑物可以在很大程度上降低其在地震中所受到的損害[49]。這是由于在地震發(fā)生時(shí)輕質(zhì)的秸稈具有良好的彈性和延性，其建筑在沖擊波的作用隨之?dāng)[動(dòng)，不易發(fā)生建材碎裂破壞或建筑物倒塌現(xiàn)象[49]。至于防火性，由于秸稈建筑產(chǎn)品緊密壓實(shí)，再加上秸稈自身二氧化硅的含量非常高、導(dǎo)熱系數(shù)低等原因，秸稈建材具有良好的防火性。稻秸稈單層耐火極限可達(dá)1h以上。同時(shí)，由于采用純天然材料，在燃燒過(guò)程中不會(huì)產(chǎn)生有毒氣體，大大降低了火災(zāi)中排放有毒有害氣體的潛在風(fēng)險(xiǎn)。

3.3環(huán)保護(hù)林、有害物質(zhì)含量少

通過(guò)積極推廣秸稈建材可以保護(hù)森林和土壤資源。據(jù)報(bào)道，假設(shè)每年有10%的秸稈用于生產(chǎn)人造板，就可生產(chǎn)5 583萬(wàn)m3人造板，取代約1.7億m3木材，相當(dāng)于每年使230萬(wàn)hm2的森林不被砍伐[8]，達(dá)到有效保護(hù)森林資源的作用。另?yè)?jù)統(tǒng)計(jì)我國(guó)每年大約需要7 000億塊紅磚，毀壞良田0．8萬(wàn)hm2[54]，若能利用各種秸稈材料代替?zhèn)鹘y(tǒng)紅磚，就可有效保護(hù)土壤資源。

秸稈作為建材開發(fā)后，還可以減少秸稈燃燒所造成的環(huán)境危害。秸稈焚燒會(huì)產(chǎn)生大量的碳氧化物、硫氧化物及粉塵，造成嚴(yán)重的空氣污染，危害人體健康，甚至還會(huì)造成陸路空路交通事故、觸發(fā)森林火災(zāi)。2001-2011年間，江蘇省由秸稈焚燒所造成空氣污染的天數(shù)平均為11～25d[55]，根據(jù)相應(yīng)數(shù)據(jù)，繪制各年份夏秋季秸稈焚燒影響天數(shù)和污染天數(shù)比例的圖線如圖1所示，可見焚燒秸稈確實(shí)是霧霾問(wèn)題的誘因之一。另?yè)?jù)報(bào)道焚燒秸稈還會(huì)降低土壤肥力，焚燒秸稈后土壤有機(jī)質(zhì)從1.48%減少到1.24%[56]，土壤微生物超八成死亡[57]。

圖12001-2011年秸稈焚燒影響空氣污染天數(shù)及比率[55]

Fig1Thenumberandratioofair-polluteddayscausedbystrawburningbetween2001and2011[55]

此外，目前流行的建材普遍含有甲醛、苯等有害物質(zhì)。秸稈本身不含任何有毒有害物質(zhì)，在生產(chǎn)過(guò)程中除了添加少量膠黏劑幾乎不含任何人工合成的化學(xué)成分。若研發(fā)無(wú)膠黏劑建材則可做到完全無(wú)害化。再加上秸稈建材的施工采用的是干式作業(yè)，全過(guò)程噪音、渣土、灰塵污染少?？梢娊斩捊ú募瓤梢越鉀Q森林資源銳減、秸稈焚燒污染等環(huán)境問(wèn)題，又能提供環(huán)保的建筑用材，確實(shí)是一種綠色環(huán)保的建筑材料。

3.4應(yīng)用廣泛施工便捷、經(jīng)濟(jì)效益好

秸稈建材產(chǎn)品的應(yīng)用領(lǐng)域十分廣泛。它可用于生產(chǎn)隔板、裝飾板、保溫墻體、防水板、磚體、吊頂、地板甚至結(jié)構(gòu)承重墻體等多種建筑構(gòu)件。同時(shí)秸稈建材容易做到標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和施工。即容易實(shí)現(xiàn)構(gòu)件定型化、制造工廠化、施工裝配化和產(chǎn)品系列化[10]，具有施工便捷，利于縮短工期等優(yōu)點(diǎn)。不僅如此，而且開發(fā)秸稈建材的經(jīng)濟(jì)性還體現(xiàn)在如下3個(gè)方面：(1) 秸稈產(chǎn)量巨大且可再生、生產(chǎn)周期短。以江蘇省為例，2011年秸稈總產(chǎn)量為3 969.3萬(wàn)噸，其中有近1 000萬(wàn)噸未合理利用[55]。秸稈因資源十分豐富，價(jià)格也相對(duì)低廉。據(jù)調(diào)查，原料收購(gòu)價(jià)僅為70～100元/噸，將原料粉碎成碎料后售價(jià)為150～200元/噸[58]，遠(yuǎn)低于建筑用原木的收購(gòu)價(jià)；(2) 秸稈硬度低，破碎時(shí)采用一般的破碎機(jī)械即可，可降低生產(chǎn)成本；(3) 秸稈多產(chǎn)自農(nóng)村地區(qū)，開發(fā)秸稈建材使得秸稈高效利用，與焚燒、回填等傳統(tǒng)處理方式相比，提高了秸稈的附加價(jià)值，并能推動(dòng)相應(yīng)產(chǎn)業(yè)鏈，促進(jìn)地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展。又據(jù)報(bào)道開發(fā)秸稈建材的經(jīng)濟(jì)效益大于秸稈發(fā)電和氣化[59]。因此，開發(fā)隔熱和環(huán)保的功能秸稈建材不論在社會(huì)效益還是經(jīng)濟(jì)效益都具有很好的發(fā)展前景。

4秸稈建材的發(fā)展瓶頸及其對(duì)策

盡管秸稈建材具有如前所述的特色，但從推廣使用的結(jié)果上看，目前市場(chǎng)中秸稈建筑產(chǎn)品的所占份額還不高，市場(chǎng)認(rèn)可度較低，購(gòu)買力較低。因此如何加強(qiáng)研發(fā)、提高秸稈建材產(chǎn)品的性價(jià)比，加強(qiáng)管理，制訂或完善產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，加強(qiáng)宣傳、提高人們和政府的認(rèn)可度，就成了發(fā)展秸稈建材的瓶頸所在，對(duì)此，結(jié)合前人的研究成果，本文提出了如下相應(yīng)3個(gè)方面的對(duì)策。

4.1加強(qiáng)研發(fā)、提升秸稈建材產(chǎn)品的性價(jià)比

目前秸稈墻體強(qiáng)度很難達(dá)到承重體系的要求，多應(yīng)用于非承重體系。同時(shí)以往對(duì)于提高秸稈建材性能的研究多集中在秸稈形態(tài)(長(zhǎng)度、長(zhǎng)徑比等)、秸稈處理、膠黏劑上[33-36]。而如前述的MDI、PF、UF都不是理想的膠黏劑。盡管使用天然大豆蛋白膠黏劑[60-61]或無(wú)膠黏劑建材的生產(chǎn)是理想的研究方向，但效果也不好[29,32,62]。

對(duì)此，加強(qiáng)研發(fā)、提升秸稈建材性能無(wú)疑是十分有效的對(duì)策。政府也已經(jīng)把秸稈建材作為重點(diǎn)發(fā)展項(xiàng)目進(jìn)行了扶植，如目前已經(jīng)有秸稈建材的863、973科研項(xiàng)目[8]。為了突破發(fā)展秸稈建材的瓶頸問(wèn)題，科研人員可謂是“八仙過(guò)海，各顯神通”，也已經(jīng)有不少綜述論文對(duì)此進(jìn)行的報(bào)道[1,3,4,6-8,64]。因此作為加強(qiáng)研發(fā)的對(duì)策，本文只闡述作者等正在開展的利用仿生方法開發(fā)新型秸稈建材的兩個(gè)研究方向：(1) 纖維的排布方式對(duì)于強(qiáng)度有很重要的影響，而目前幾乎沒(méi)有對(duì)于秸稈排布方式的研究，利用甲蟲前翅纖維的排列方式，開發(fā)新型秸稈材料提高建材強(qiáng)度的一個(gè)新思路；(2) 眾所周知，纖維強(qiáng)化復(fù)合材料具有輕質(zhì)高強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)，因此，利用作者等開發(fā)的玄武巖纖維增強(qiáng)木塑復(fù)合材料的技術(shù)[63]，正在開展玄武巖纖維增強(qiáng)秸稈復(fù)合材料。在此基礎(chǔ)上，利用秸稈建材本身的隔熱和環(huán)保優(yōu)勢(shì)，開發(fā)相應(yīng)的結(jié)構(gòu)用隔熱和環(huán)保功能材料，將極具應(yīng)用價(jià)值和推廣前景。

4.2加強(qiáng)管理、完善原料收集和產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)體系

由于秸稈是一年生植物原料，季節(jié)性強(qiáng)，其收集、運(yùn)輸和貯存問(wèn)題突出[64]。而且目前采用收割機(jī)割斷麥稈，出現(xiàn)了留在地里的稈茬越來(lái)越高，所收割的麥秸又碎又短，質(zhì)量差的現(xiàn)象[25]；現(xiàn)在秸稈在收購(gòu)過(guò)程中主要是人工打包，采用小型動(dòng)力拖拉機(jī)運(yùn)輸，整個(gè)過(guò)程不夠規(guī)范人工費(fèi)高[25]；秸稈貯存需要防霉和防火，貯藏成本高。對(duì)此需要加強(qiáng)對(duì)秸稈收購(gòu)集點(diǎn)的管理。可以在農(nóng)村一些交通方便的位置設(shè)立固定的秸稈收集點(diǎn)和收集員(從農(nóng)民中選出)，進(jìn)行集中收集；從收集點(diǎn)到秸稈建材廠商，由廠商采用大型運(yùn)輸車，集中運(yùn)輸[3]，這樣不僅能形成收集體系，而且可以提高效率，降低收集和秸稈運(yùn)輸?shù)某杀?，提升產(chǎn)品的性價(jià)比。

目前對(duì)秸稈建材產(chǎn)品性能評(píng)價(jià)沒(méi)有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)于秸稈質(zhì)量主要是參考木材的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)于秸稈建材主要參考了混凝土為基礎(chǔ)的建筑物標(biāo)準(zhǔn)。這也在一定程度上阻礙了秸稈建材的發(fā)展。目前以混凝土為基礎(chǔ)的建筑已有相當(dāng)完善的建造理論，施工建造有據(jù)可依，而對(duì)于秸稈這一部分還是空白，即使有性能優(yōu)良的秸稈建材也不一定能生產(chǎn)出性能優(yōu)良的秸稈建筑，因此要發(fā)展秸稈建材自己的產(chǎn)品評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)體系。不僅如此，更深層次的要求，則還需要開發(fā)和建立與秸稈建材相對(duì)應(yīng)的建筑理論，才能為建造出別具一格、優(yōu)雅自然的秸稈建筑物奠定基石。

4.3加強(qiáng)宣傳、提高人們和政府的認(rèn)可度、調(diào)動(dòng)生產(chǎn)積極性

首先可以宣傳單、廣播、舉辦活動(dòng)等多種方式進(jìn)行宣傳，通過(guò)宣傳讓廣大農(nóng)民認(rèn)識(shí)到秸稈可作為建材使用、能產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)還能保護(hù)環(huán)境。從而達(dá)到充分調(diào)動(dòng)農(nóng)民積極性，讓農(nóng)民主動(dòng)收集秸稈的目的。其次是通過(guò)宣傳，讓政府職能部門更加重視。出臺(tái)相應(yīng)的獎(jiǎng)懲制度。例如對(duì)收集秸稈的農(nóng)民給予一定的津貼獎(jiǎng)勵(lì)，且秸稈產(chǎn)量越多、質(zhì)量越高獎(jiǎng)勵(lì)越高；相反對(duì)將秸稈就地焚燒的農(nóng)民給予處罰；將一地區(qū)收集的秸稈數(shù)量和質(zhì)量作為政府官員的考評(píng)標(biāo)準(zhǔn)，與干部的業(yè)績(jī)相掛鉤。對(duì)生產(chǎn)、銷售秸稈建材的企業(yè)給予政策優(yōu)惠和資金扶持[7]，通過(guò)采取財(cái)政補(bǔ)貼、降低稅收、優(yōu)先推廣等措施，鼓勵(lì)建筑企業(yè)發(fā)展秸稈建材，降低秸稈建材的價(jià)格。

當(dāng)然，能否大面積地成功推廣秸稈建材，最終將取決于購(gòu)買者的認(rèn)可度。而目前秸稈建材在普通民眾中普遍認(rèn)可度低，人們下意識(shí)的認(rèn)為秸稈建材是劣質(zhì)的，性能不及木材或其它材料，從而導(dǎo)致市場(chǎng)購(gòu)買力較低[58]，企業(yè)缺乏生產(chǎn)動(dòng)力。因此，在突破前述各項(xiàng)瓶頸、提供高性價(jià)比、優(yōu)質(zhì)秸稈建材產(chǎn)品的前提下，還需要加強(qiáng)平面媒體、數(shù)字媒體、網(wǎng)絡(luò)媒體等多種渠道的宣傳，扭轉(zhuǎn)對(duì)秸稈建材錯(cuò)誤的觀念，提高對(duì)秸稈建材產(chǎn)品的認(rèn)可度，讓民眾愿意購(gòu)買各種新型的建材產(chǎn)品。在前述提供優(yōu)質(zhì)建材產(chǎn)品和提高民眾認(rèn)可度的基礎(chǔ)上，還可以從更高的意識(shí)層次進(jìn)行深化宣傳：讓民們意識(shí)到使用秸稈建材產(chǎn)品能起到防止森林資源銳減、降低建筑業(yè)碳排、杜絕秸稈焚燒污染環(huán)境等作用。這樣可爭(zhēng)取一些已經(jīng)有意購(gòu)買秸稈建材產(chǎn)品而又有些猶豫不決的客戶加入到購(gòu)買秸稈產(chǎn)品的行列，爭(zhēng)取更多的用戶，讓秸稈建筑產(chǎn)品家喻戶曉，為其不斷融入民眾的日常生活奠定基礎(chǔ)。

5結(jié)語(yǔ)

在簡(jiǎn)述了發(fā)展秸稈建材的必要性、生產(chǎn)工藝的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)闡述了秸稈建材的特色、發(fā)展瓶頸及其若干具體的對(duì)策：

(1)秸稈建材保溫隔熱性能良好，其建筑物保溫性好節(jié)能效果顯著，并具有抗震防火隔音和有害揮發(fā)物少的特色。特別是利用秸稈建材本身的隔熱和環(huán)保優(yōu)勢(shì)，開發(fā)結(jié)構(gòu)用天然的隔熱和環(huán)保功能材料，將對(duì)推廣秸稈建材起到積極的促進(jìn)作用，為今后重要的研發(fā)方向之一。

(2)現(xiàn)階段發(fā)展秸稈建材的瓶頸在于：秸稈建材產(chǎn)品的性價(jià)比不高，秸稈收集體系和建材產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)缺乏和宣傳力度不夠。從而導(dǎo)致目前的市場(chǎng)認(rèn)可度低，購(gòu)買力不強(qiáng)的現(xiàn)狀。

(3)從加強(qiáng)研發(fā)、完善收購(gòu)和建立產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)、加強(qiáng)對(duì)民眾和政府宣傳3大方向，提出了利用仿生手法和現(xiàn)代紡織技術(shù)，通過(guò)設(shè)計(jì)秸稈層疊方式或與高強(qiáng)纖維的復(fù)合開發(fā)新型秸稈建材等若干具體的對(duì)策。

當(dāng)然在新型秸稈建材實(shí)際應(yīng)用中，還需要解決一些工程實(shí)際中的問(wèn)題。例如，與水泥磚相比、秸稈本身的成分和秸稈建材的物理性能與木材更加接近，因此如何把秸稈材料科學(xué)與木質(zhì)建材科學(xué)兩者有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，即如何把生物質(zhì)建材與傳統(tǒng)木質(zhì)建材兩個(gè)學(xué)科、兩種專業(yè)、兩類技術(shù)有機(jī)地融合在一起，實(shí)現(xiàn)“強(qiáng)-強(qiáng)”聯(lián)合、充分發(fā)揮各自的特色，有待于進(jìn)一步深化研究。

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Characteristics,developmentbottlenecksandcountermeasuresofstraw-basedbuildingmaterials

RENYizhe,GUYueyan,YANGXinyi,CHENJinxiang

(SchoolofCivilEngineering,SoutheastUniversity,Nanjing210096,China)

Abstract：Thisessayfirstbrieflyintroducedthenecessityofdevelopingstraw-basedbuildingmaterialandtheproductionprocess.Then,characteristicsandadvantagesofstraw-basedbuildingmaterialswereemphasized: (1)ithasgoodthermalinsulationperformancesothatbuildingsconstructedbyitcouldperformwellinthermalinsulationandenergysaving.Italsoharborspropertieslikeearthquake-resistance,fire-resistance,noise-insulationanditvolatileslessharmfulsubstances; (2)theoutputofstrawislargeandithasshortproductioncircleandlowcost.Meanwhile,strawiswidelyusedanditprovidesconvenienceforconstruction.Thus,propellingstraw-basedbuildingmaterialsisnotonlyeco-friendlybutalsoprovidedwithattractivesocialandeconomicbenefits.Finally,whereliesthebottleneckofdevelopingstraw-basedbuildingmaterialswaspointedoutandsomespecificmethodswereputforwardsuchasbeefingupresearchanddevelopmentofheat-insulationandenvironmentallyfriendlymaterialswiththehelpofbionictacticsofpropagandaalongwithpromotingitsdevelopmentbyperfectingpurchase,settingupproductstandards,strengtheningthepublicpopularizationandpropaganda.

Keywords：straw-basedbuilding;man-madeboard;straw-basedbrickandtile;straw-basedgrassbrick;heatinsulation;greenfunctionalmaterials

文章編號(hào)：1001-9731(2016)06-06056-07

* 基金項(xiàng)目：國(guó)家大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃資助項(xiàng)目(1510286027)

作者簡(jiǎn)介：任逸哲(1995-)，男，杭州人，在讀本科，師承陳錦祥教授，從事秸稈建筑材料研究。

中圖分類號(hào)：TU599

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

DOI:10.3969/j.issn.1001-9731.2016.06.010

收到初稿日期：2015-05-19 收到修改稿日期：2015-10-26 通訊作者：陳錦祥，E-mail:chenjpaper@yahoo.co.jp