詹文華，魏盛春

（1.內(nèi)蒙古烏蘭浩特市工業(yè)和信息化局，內(nèi)蒙古 烏蘭浩特 137400；2.內(nèi)蒙古興安盟行政審批和政務(wù)服務(wù)局，內(nèi)蒙古 烏蘭浩特 137400）

0 引言

農(nóng)作物秸稈是成熟農(nóng)作物在收獲籽實(shí)后，莖葉（穗）等剩余部分的總稱，是重要的可再生生物資源。我國作為農(nóng)業(yè)大國，每年有大量的農(nóng)作物秸稈產(chǎn)生。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國每年產(chǎn)生的農(nóng)作物秸稈量超過10.4 億t[1]，但是其綜合利用率很低。各地政府相繼出臺(tái)了秸稈離田、秸稈還田等多項(xiàng)政策來促進(jìn)改善秸稈的利用率，但是由于各種原因，實(shí)際利用率依然不高，大量的秸稈資源仍被閑置，或就地焚燒處理，成為大氣污染的主要原因之一。

隨著我國建筑行業(yè)的興起，建筑原材料被過度消耗，供應(yīng)日趨緊張，農(nóng)作物秸稈這一可再生資源作為建筑材料被合理利用和大力推廣，就顯得尤為必要。

隨著節(jié)能和環(huán)保理念的興起，加上設(shè)備、工藝、技術(shù)水平的逐漸成熟，秸稈建筑材料受到人們的重視。農(nóng)作物秸稈作為可再生資源，富含大量的天然纖維，具有比強(qiáng)度高、長徑比大、比面積大、密度低等特點(diǎn)，不僅可以作為增強(qiáng)材料，還可以改善墻體的保溫、隔熱性能等。如果應(yīng)用于建筑領(lǐng)域，不僅可以增加秸稈利用率，達(dá)到保護(hù)環(huán)境的目的，同時(shí)還可以降低工程總造價(jià)[2]。

1 秸稈建筑材料的特點(diǎn)

秸稈作為建筑原材料，無論是作為承重材料還是作為填充材料，在國內(nèi)外都有大量應(yīng)用，實(shí)踐證明，在很多方面秸稈建筑建材都優(yōu)于傳統(tǒng)建筑材料。

1.1 資源豐富

我國每年產(chǎn)生秸稈超過10.4 億t，特別是在我國黑龍江、內(nèi)蒙古、河南等農(nóng)業(yè)大省，農(nóng)作物秸稈是一種常見的可再生資源，原材料資源產(chǎn)量大；我國的農(nóng)作物秸稈種類多，主要有小麥秸稈、水稻秸稈、玉米秸稈等組成，不受地域限制，所以原材料成本低廉。

1.2 質(zhì)輕

秸稈建材屬于輕質(zhì)建材，干燥農(nóng)作物秸稈的密度小于粘土、石灰等建筑原材料，相等面積的秸稈建材的重量小于傳統(tǒng)建筑材料。據(jù)有關(guān)方面的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，目前每平方米房屋建筑面積的建筑材料質(zhì)量約為1200kg，如采用秸稈磚或秸稈復(fù)合墻體材料替代，其質(zhì)量僅為80kg 左右。建筑材料自重的減少，可以節(jié)約運(yùn)輸成本，從而降低建筑造價(jià)。

1.3 環(huán)保

秸稈是一種農(nóng)作物的副產(chǎn)物，取之于自然，用之于自然，屬于無污染、無毒害、無輻射的綠色原材料。由于秸稈的主要成分為植物纖維，可以自動(dòng)降解，當(dāng)秸稈建筑發(fā)生解體，秸稈可以很容易的從其他建筑材料中分離出來，自行消化，所以秸稈建材對(duì)環(huán)境沒有負(fù)面影響。

1.4 節(jié)能

秸稈建筑材料的隔熱保溫性能優(yōu)良，與傳統(tǒng)磚混結(jié)構(gòu)建筑材料相比，其保溫系數(shù)幾倍于黏土磚墻。荷蘭代爾夫特理工大學(xué)的研究表明，在環(huán)境影響方面，與我國傳統(tǒng)磚混結(jié)構(gòu)房屋相比，使用秸稈材料的建筑系統(tǒng)總固有能耗改善了1/3，供熱需求降低了1/2，制冷需求減少了1/4[3]。秸稈原料可再生，有效減少了粘土的使用，在能耗方面優(yōu)于磚混結(jié)構(gòu)。

1.5 安全

農(nóng)作物秸稈含有大量植物纖維，作為復(fù)合建筑材料的原材料，可以有效提高了材料的抗剪、抗壓等物理力學(xué)性能，同時(shí)秸稈建材的防火性較好。澳大利亞的建筑標(biāo)準(zhǔn)中顯示，內(nèi)外面均有抹灰的秸稈磚墻抗燃燒能力可以達(dá)F90 級(jí)（90min），所以秸稈作為建筑材料的強(qiáng)度和安全性是值得信賴的。

1.6 耐腐性較好

秸稈的含硅量較高，有研究表明，秸稈中硅酸鹽含量達(dá)到12%以上，所以秸稈建材的腐爛速度極其緩慢。事實(shí)證明，美國最早的秸稈建筑已有100 多年歷史，目前仍然可以居住。

1.7 防蟲性較好

美國研究表明，秸稈不是白蟻等蟻類喜歡的食物，同時(shí)通過一些技術(shù)處理，可以使秸稈材料達(dá)到防蟲的效果。在有些歷史的秸稈建筑物內(nèi)，沒有發(fā)現(xiàn)寄生蟲或者昆蟲的生存跡象。

1.8 防霉性較好

適宜霉菌生長的環(huán)境是：溫度20～28℃，空氣相對(duì)濕度大于55%。實(shí)踐證明，采用干秸稈（含水量低于15%）材料，內(nèi)表面設(shè)置隔離層，防止秸稈轉(zhuǎn)受潮，外表面處理保證水蒸氣能夠溢出的正確處理方法建成的秸稈建筑中發(fā)現(xiàn)，干燥的秸稈上沒有滋生霉菌。

1.9 防鼠性較好

通過加工、干燥、壓實(shí)等處理后，秸稈板材的密度可達(dá)90kg/m3以上，可有效抵抗各種嚙齒類動(dòng)物的破壞，更何況內(nèi)層、外層還有抹灰層（厚度為單邊3～6cm）保護(hù)，老鼠要想咬破抹灰層很難，這也是為何即使在年代久遠(yuǎn)的秸稈建筑中也沒有出現(xiàn)被老鼠啃咬的情況。

2 秸稈建筑材料的性能

農(nóng)作物秸稈中富含纖維素、木質(zhì)素、半纖維素等非淀粉類大分子物質(zhì)，與水泥、石膏等材料混合制成的建筑材料具有很好的抗剪、抗裂、保溫、隔熱、隔音性能。

2.1 成分與木材相似

判斷農(nóng)作物秸稈能否在建筑行業(yè)中代替木材使用，首先需要考慮得是兩者的主要作用成分及含量是否相似。顧藝等[4]通過對(duì)比農(nóng)作物秸稈與木材的纖維素、木質(zhì)素和戊聚糖的含量，得出農(nóng)作物秸稈與木材以上3 項(xiàng)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。因此從作用成分及含量方面考慮，農(nóng)作物秸稈是適宜代替木材用作建筑原料的。

2.2 抗剪抗裂性能較好

將秸稈經(jīng)過簡單切斷處理，與泥土、粘結(jié)劑等材料混合制成制品，用于建筑結(jié)構(gòu)主體、外墻刷灰材料等。由于亂向分布在制品中的農(nóng)作物秸稈含有大量植物纖維，纖維能夠阻止粘結(jié)劑內(nèi)部微裂縫的擴(kuò)展和材料內(nèi)部細(xì)小裂紋的生長[5]，從而增加了粘結(jié)劑柔性，提高了粘結(jié)劑的抗裂性能。同時(shí)植物纖維能夠阻止垂直方向的剪切力，從而有效提高材料的抗剪性能。

2.3 保溫隔熱性能較好

容重是衡量保溫材料的重要指標(biāo)，秸稈孔隙率大小和多少?zèng)Q定復(fù)合材料的容重值?？紫堵试礁?，容重越小，保溫性能越好。同時(shí)秸稈中含有大量的植物纖維，纖維具有多孔結(jié)構(gòu)，可以有效阻止熱量傳導(dǎo)。因此可以通過控制加入秸稈的量來控制材料的容重，使其在不同使用環(huán)境和用途中具有滿足要求的保溫隔熱性能。

2.4 隔音性能較好

用秸稈制作的隔墻板材自身具有一定的厚度及亂向分布的秸稈，使得聲音在材料中傳播過程中衰減較大。此外，秸稈制品的孔隙率較大，孔隙中充滿了空氣。由于氣體的抗平衡能力小于液體和固體，因此聲波在氣體中衰減較大，所以用秸稈制作的隔墻板具有良好的隔音效果。

2.5 韌性高

木纖維具有出眾的彈性。如此出眾的彈性主要源于大量不規(guī)則的空隙，受壓時(shí)能迅速轉(zhuǎn)移壓力，松壓時(shí)能夠立馬回彈，對(duì)壓力能夠自然調(diào)節(jié)。含有大量纖維素的秸稈用于建筑材料中，當(dāng)材料受到外界靜載荷時(shí)，會(huì)出現(xiàn)被壓扁現(xiàn)象，一旦材料上的荷載被移除時(shí)，就會(huì)恢復(fù)原狀。所以作為建筑材料的它對(duì)沖擊荷載、周期性疲勞破壞有很強(qiáng)的抵抗力。

2.6 防火性高

水泥、石灰等無機(jī)材料的耐火等級(jí)為A 級(jí)不燃材料，當(dāng)農(nóng)作物秸稈經(jīng)過高密度壓實(shí)后，表面用石灰或水泥抹灰后，可使極易燃燒的秸稈的防火等級(jí)大幅提高。杜鵬[6]對(duì)秸稈水泥復(fù)合墻體防火性能研究表明：復(fù)合材料的阻燃能力已經(jīng)達(dá)到國家A 級(jí)防火標(biāo)準(zhǔn)，其中耐火極限達(dá)到2h 以上，同時(shí)被明火燃燒時(shí)，不會(huì)產(chǎn)生任何有害氣體。

3 面臨的問題

秸稈用于建筑材料領(lǐng)域具有很多優(yōu)異的特性，也存在著局限性，需要我們進(jìn)一步研究解決。

3.1 收儲(chǔ)困難

生產(chǎn)企業(yè)想要維持生產(chǎn)線順利生產(chǎn)，需要原材料供應(yīng)的持續(xù)性，農(nóng)作物秸稈具有季節(jié)性，只有在收割的季節(jié)才能大量產(chǎn)生，所以農(nóng)作物秸稈作為原材料不具有可持續(xù)性，那么生產(chǎn)企業(yè)在收割季節(jié)需要大量收集農(nóng)作物秸稈作為原料支撐。同時(shí)，由于農(nóng)作物秸稈質(zhì)輕、占地，給運(yùn)輸、貯存等都帶來不利影響。①在大范圍收割季節(jié)，秸稈收儲(chǔ)設(shè)備嚴(yán)重不足，需要政府及農(nóng)業(yè)部門在收儲(chǔ)設(shè)備不足方面給予支持。②農(nóng)戶為節(jié)約成本，留茬太高，使企業(yè)很難收到理想的長秸稈，需要基層干部對(duì)農(nóng)戶的教育、收割的方式給予企業(yè)更大的幫助。③秸稈的收集、運(yùn)輸、儲(chǔ)藏成本高。一輛載重20t 的汽車，只能運(yùn)送6t 左右的秸稈，體積是個(gè)問題，只這一點(diǎn)成本就高了很多倍。解決這些問題的一個(gè)很有效的方法就是就近設(shè)點(diǎn)，將收集好的秸稈就地烘干、切割、壓實(shí)（打捆），便于運(yùn)輸，或者用秸稈顆粒機(jī)造粒，壓制成秸稈顆粒。秸稈經(jīng)過壓制或打捆之后，便于存儲(chǔ)、運(yùn)輸。

3.2 認(rèn)知度低

秸稈建材作為一種新型環(huán)保材料，公眾還對(duì)其不了解或了解較少，在應(yīng)用時(shí)會(huì)存在對(duì)其各種性能和可靠度的擔(dān)憂。因此讓消費(fèi)者認(rèn)同、接受，是一個(gè)漸進(jìn)的過程，需要通過電視、網(wǎng)絡(luò)等媒體進(jìn)行大力宣傳；需要購買主體主動(dòng)對(duì)接生產(chǎn)主體，給予一定的經(jīng)濟(jì)價(jià)值；需要當(dāng)?shù)卣贫ㄓ嗅槍?duì)性的激勵(lì)政策，并發(fā)動(dòng)黨員干部對(duì)相關(guān)政策宣傳、講解到位。

3.3 需要政策扶持

農(nóng)作物秸稈作為一種可再生資源，被應(yīng)用到建筑材料中，既是對(duì)廢棄物或是用處不大的資源開發(fā)利用，是變廢為寶節(jié)約資源，也是節(jié)省能耗的有效方法。秸稈建材具有綠色、無污染、無排放等優(yōu)點(diǎn)，但還沒有得到大眾廣泛的認(rèn)可。提高秸稈綜合利用水平離不開政府的支持和引導(dǎo)，如資金補(bǔ)貼、稅費(fèi)減免、開發(fā)獎(jiǎng)勵(lì)、政策傾斜等。目前，我國的相關(guān)政策激勵(lì)主要側(cè)重于生物質(zhì)能源的開發(fā)和利用，對(duì)生物質(zhì)資源在建筑材料領(lǐng)域利用的引導(dǎo)和激勵(lì)相對(duì)不足，還需要一些地方政府加強(qiáng)相關(guān)利用的補(bǔ)貼。

3.4 缺乏相關(guān)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

隨著秸稈在建筑材料中的應(yīng)用逐漸得到人們的認(rèn)可，秸稈建筑材料的研究和應(yīng)用越來越多，關(guān)于秸稈建筑材料的技術(shù)規(guī)范卻不完善。雖然從2000 年以來，國家出臺(tái)了一系列秸稈綜合利用的政策和措施，《國家先進(jìn)污染治理技術(shù)示范名錄》介紹了秸稈制作成型燃料、燃燒發(fā)電、制作建筑材料的技術(shù)指標(biāo)、適用范圍和解決的技術(shù)難題。但考慮到地域不同、使用方式不同，對(duì)秸稈建材的某些性能有特殊要求，還需要國家有針對(duì)性地制定相應(yīng)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

4 秸稈作為建筑材料的發(fā)展趨勢

隨著人們環(huán)保、節(jié)能意識(shí)的提高和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，傳統(tǒng)粘土、石灰等無機(jī)材料逐漸被代替。秸稈建材正是適應(yīng)了科技發(fā)展和環(huán)保政策的需求應(yīng)運(yùn)而生。由于秸稈建材產(chǎn)品具有廣闊的應(yīng)用空間，并且該產(chǎn)品的生產(chǎn)成本較低，產(chǎn)品性能優(yōu)越等優(yōu)點(diǎn)，必將導(dǎo)致該產(chǎn)品有較強(qiáng)的市場競爭力。特別是秸稈建材的使用地域性廣，由于具有保溫、隔熱、防水、高強(qiáng)度等優(yōu)點(diǎn)，能夠適合在熱帶、亞熱帶、多雨多潮氣候，亦適應(yīng)我國北方保暖抗寒的氣候要求；使用類型廣泛，目前建材市場已形成了多種類、多用途、多功能的產(chǎn)品系列，如外墻板、保溫板、秸稈磚等。因此，我國的秸稈建材的生產(chǎn)具有廣泛的推廣前景。

隨著秸稈建材生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展和創(chuàng)新，對(duì)于秸稈的利用效率逐步增加，以新技術(shù)、新材料為代表的秸稈應(yīng)用新模式成為當(dāng)前時(shí)代重要的科研議題。針對(duì)秸稈材料良好的抗裂性、隔熱性、保溫性、抗壓性等相關(guān)內(nèi)容做進(jìn)一步研究，從而促進(jìn)秸稈材料的高效利用；對(duì)秸稈材料進(jìn)行改良，提升建筑材料的抗拉性，在倉庫、生產(chǎn)車間等低層建筑中有效應(yīng)用，從而代替?zhèn)鹘y(tǒng)建筑材料，實(shí)現(xiàn)對(duì)材料的高效利用；對(duì)秸稈材料的創(chuàng)新，提升材料的強(qiáng)度，以此來進(jìn)一步提升建筑材料的應(yīng)用價(jià)值；對(duì)生產(chǎn)工藝的調(diào)整，可以提升秸稈新型建筑材料的生產(chǎn)效率，以此降低材料的生產(chǎn)成本；對(duì)秸稈建筑材料中的添加劑，進(jìn)行科學(xué)地管理和控制，尤其是以甲醛、甲苯、揮發(fā)性有機(jī)化合物等污染物，減少對(duì)空氣的二次污染問題。

5 結(jié)語

（1）通過對(duì)我國農(nóng)作物秸稈的利用現(xiàn)狀及秸稈在建筑材料中應(yīng)用的歷史，分析得出農(nóng)作物秸稈在建材中的應(yīng)用前景廣闊。

（2）農(nóng)作物光合作用的產(chǎn)物有一半以上存在于秸稈中，秸稈富含氮、磷、鉀、鎂和有機(jī)質(zhì)等，是一種具有多用途的可再生資源。在環(huán)保和“雙碳”的目標(biāo)下，在建材領(lǐng)域中應(yīng)用是一舉多得的舉措。

（3）秸稈建材雖然具有很多優(yōu)點(diǎn)，但也有一些局限性，例如：傳統(tǒng)秸稈建筑中，秸稈外墻抹灰難找平，凹凸不平的外墻影響整體美觀；秸稈磚制作成規(guī)定尺寸，比較難以切割等問題，所以，秸稈建材還有很高的研究價(jià)值。

（4）我國農(nóng)作物秸稈資源豐富，充分利用秸稈資源可以為生產(chǎn)主體增加經(jīng)濟(jì)收入，同時(shí)可以有效解決就地焚燒污染環(huán)境的問題和緩解建筑材料對(duì)不可再生資源的需要。因此秸稈在建材領(lǐng)域中的應(yīng)用具有很好經(jīng)濟(jì)價(jià)值和社會(huì)價(jià)值。