秸秆建筑材料的物理特性及具体应用
秸秆建筑材料的物理特性及具体应用
引言
“ ”近些年来，每到夏季，长江流域一些城市由于农民 焚烧秸秆 的行为导致各种危害时有发生：
“ ”南京、上海等地的天空变成 蜡黄天 ，粉尘颗粒漫天，能见度很差；安徽频遭雾霾天气；扬州
消防部门一天接到数十起麦田火灾；更有甚者因焚烧秸秆产生的烟雾造成驾驶员能见度降低而
“ ”造成的交通事故也时有发生。所发生的一切让人不禁要问：这些 秸秆 除了焚烧还田之外，再
“ ” “ ”也没有更好的处理办法了吗？其实不然，放眼别国， 秸秆饲料 、 秸秆气化发电 等新途径、
新思路早已被科研人员所探究。在建筑领域，秸秆也已被作为建筑材料代替砖、木等常规材料
加以利用，发挥其节能环保、隔音隔热等优点，这对建筑材料的可持续发展具有里程碑意义。
秸秆是成熟农作物（如谷类、豆类、薯类、油料类、麻类等）在收获籽实后，茎叶（穗）等剩
余部分的总称，是重要的可再生生物资源。我国是一个农业大国，伴随着每年产出大量农产品
的同时，大量的农作物秸秆也被产出。据统计，我国每年出产的农作物秸秆量超过 7亿t，但
是其综合利用率还是很低，虽然政府相继出台了多项政策来促进改善秸秆的利用率，但是由于
种种原因，实际利用率仅占全国秸秆资源总量的 30% 左右，大量的秸秆资源仍被闲置，进而
就地焚烧处理。其实，在我国建筑原材料过度消耗，供应日趋紧张的今天，合理利用现成的资
——源 农作物秸秆这一可再生资源作为建筑材料，不失为一举几得的举措。更何况，随着全球
低碳理念的崛起，人们的消费、审美理念也在悄然变化，农作物秸秆凭借低碳环保、亲近自然
的特性，从石材、塑料等众多主流建筑材料中脱颖而出，必然会成为未来建筑材料研究中的创
新点。
在人类历史上，人们早就有开始使用稻草、芦苇等材料建造房屋的先例。
19 世纪末，在美国西北部的内布拉斯加州的平原地区，受制于现地缺少建造房屋所需要必备材
料（包括木材、石块等），生活在那里的农民就尝试着把被废弃的农作物秸秆（主要是稻草或
麦秸秆）紧紧捆扎、压制成砌块，如同砖块一样垒砌起来，建造了自己的临时住宅，这就是早
期的内布拉斯加式秸秆建筑。随后人们发现这种用秸秆砌块建造的房屋不但坚固耐用，而且冬
暖夏凉，隔声防潮效果好，且原料采集方便，建造成本低，因而逐渐受到了人们的追捧。
从1886 年第一座诞生于美国内布拉斯加州的秸秆建筑开始，到 19 世纪 40 年代，新秸秆技术
的应用是秸秆建筑发展的第一个高速成长期。仅 1915 ～1930 年这短短的15 年间，在内布拉
斯加州就修建了大约70 多座秸秆建筑，13 处早期建造的秸秆建筑成功抵御了外界恶劣的自然
环境（高温、强风等）得以保留；到了 20 世纪 40 年代，由于受到混凝土等新型建筑材料和技
术的影响，秸秆砌块建筑不再被人青睐，工艺技术也随之停滞不前；直到1970 年末，随着绿
色和环保理念的兴起，加上工艺技术水平的逐渐成熟，秸秆建筑材料又重新受到人们的重视，
秸秆建筑又重新在美国各地开始建造，同时也流传到了中美洲、拉丁美洲、欧洲及大洋洲等
国，深受各国人们喜爱[1] 。进入20 世纪 90 年代，随着 DIY 建筑行为的风行，使用秸秆建筑
材料的热潮愈演愈烈的同时，研究人员也逐步把秸秆建材的研究转向材料生态学及乡土地域的
振兴研究领域，对建筑的可持续发展与更新具有更深远的意义。
1 秸秆建筑材料的物理特性
1.1 成分接近木材
判断农作物秸秆是否能够替代木材用于建筑，首先需要通过考察比对两者之间的成分含量。从
表1 中可以看出：影响板材性能的主要3 ——大因素 纤维素、木质素和戊聚糖的含量，农作物
秸秆与木材以上 3 项的含量基本相似，尤其是麦秸和蔗渣的纤维素含量非常接近于木材。因
此，从理论上说，农作物秸秆是适宜代替木板用作建筑原料的[2]。
1.2 承载力强
一般秸秆砖可以承受墙体工作面长度 500kg/m2 荷载（近似等于 1 000kg/m2），如在建造之前
做好预应力处理，秸秆砖作为建筑材料在物理承力方面完全可以胜任。
1.3 韧性高
秸秆砖受到外界静荷载时，会出现被压扁现象，一旦砖上的荷载被移除时，就会恢复原状。正
是由于秸秆砖的这种高度的韧性，作为建筑材料的它对冲击荷载、周期性疲劳破坏有很强的抵
抗力，同时也具有良好的抗震性及抵御飓风性能。
1.4 隔音效果较好
用秸秆制作的隔墙板材自身具有一定的厚度且容重较大，声波衰减较大，隔音效果比较好，并
且秸秆砖相比传统的黏土砖密度小，故在一定程度上吸收声音的能力大于传统的黏土砖。
1.5 隔热性高
秸秆建筑可以达到节能建筑材料的标准，即年耗能量要求不大于 15kWh/m2。
比如规格200mm 厚的秸秆墙板，其保温系数4 倍于370mm 黏土砖墙。事实上，正是因为秸秆
材料出色的隔热性以及低廉的成本，人们常常将农作物秸秆材料制作成诸如隔热层及填充板，
被用于保温性能差的房屋的密封隔热。
1.6 防潮性好
干秸秆本身具有良好的吸湿性能，但为保证秸秆砖的硬度，其含水量应控制在低于 15%，并设
置防水层，在利用秸秆砖搭建时，为使潮气能够很好地向外扩散，可在内表面设置水蒸气隔离
层，外表面处理时应保证水蒸气能够溢出，从而保证秸秆砖的干燥。
1.7 防火性高
秸秆本身极易燃烧，但是经过高密度压实之后，在其处于室内的面层用泥土抹灰，室外的面层
用石灰抹灰之后，其防火等级可达到F90（抗燃烧90min），属于防火性能良好的建筑材料。
1.8 防虫防鼠
通过一系列的压实和加工后，秸秆板材的密度可达90kg/m3 以上，可有效抵抗各种啮齿类动物
的破坏，更何况内层外层还有抹灰层（厚度为单边 3 ～6cm）保护，小动物要想突破防线可谓
难上加难。这也是即使在年代久远的秸秆建筑中也没有发现虫害和鼠害，同时也没有寄生虫和
白蚁存在的重要原因，充分证明了秸秆建筑的强度和结构可靠度是值得信赖的。
2 秸秆作为建筑材料的优点
一般而言，作为一种建筑材料的最基本要求有以下几个方面：①技术性能要求。包括材料本身
的隔热、隔音、耐潮、防腐以及安全、强度等诸多特性；②工艺性要求。主要指作为材料工艺
结构能否符合要求，例如是否便于加工制作，后续维修保养是否方便等等；③经济性要求。主
要指材料的价格，包括原材料的成本控制、是否可以批量生产等。除了这 3 个基本要求之外，
还可以从材料是否环保低碳，是否可持续等方面加以考量。
2.1 原料丰富
每年我国出产秸秆就达到约7亿t，特别是在我国黄海、淮海和长江中下游水稻、小麦秸秆高
产地区，是一种可以每年再生的常见资源，原料资源非常丰富，且不受地域限制，从而有效降
低了其生产成本。
2.2 安全
摘要：
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秸秆建筑材料的物理特性及具体应用引言“”近些年来，每到夏季，长江流域一些城市由于农民焚烧秸秆的行为导致各种危害时有发生：“”南京、上海等地的天空变成蜡黄天，粉尘颗粒漫天，能见度很差；安徽频遭雾霾天气；扬州消防部门一天接到数十起麦田火灾；更有甚者因焚烧秸秆产生的烟雾造成驾驶员能见度降低而“”造成的交通事故也时有发生。所发生的一切让人不禁要问：这些秸秆除了焚烧还田之外，再“”“”也没有更好的处理办法了吗？其实不然，放眼别国，秸秆饲料、秸秆气化发电等新途径、新思路早已被科研人员所探究。在建筑领域，秸秆也已被作为建筑材料代替砖、木等常规材料加以利用，发挥其节能环保、隔音隔热等优点，这对建筑材料的可持续...
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作者：闻远设计
分类：土木建筑化工水利
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时间：2023-05-09
