摘要：本文对现阶段秸秆现状及秸秆的化学组成进行分析，为改善现阶段秸秆的界面粘结性，总结了对现有的秸秆处理方式包括：物理预处理法、化学预处理法、湿热预处理法、生物预处理法等等，并对其处理方式的特点做出比较。最终阐述了几种常见的不同基材的秸秆墙材。对其成型方式及工艺特点做了详细对比。
关键词: 秸秆; 表面改性; 粘结性能; 墙体材料
Feasibility of Making New Energy-saving Wall with Straw Research
Guo qiang Li jinghui
School of Materials Science and Engineering, Jilin Jianzhu University，Changchun 130118
Abstract：In order to improve the interfacial cohesion of straw at this stage, the present straw treatment methods including physical pretreatment, chemical pretreatment, wet-heat pretreatment, biological pretreatment and so on are summarized and compared. Finally, several kinds of common straw wall materials with different substrates were elaborated. The forming methods and process characteristics were compared in detail.
Keywords：Straw; Surface modification; Bonding property;Wall material
前言
作为农业大国，我国秸秆资源丰富。据不完全统计我国农作物秸秆年均总产量超过了8亿吨，但现阶段秸秆利用率才达到82％。随着农业不断发展秸秆产量逐年增加，不少秸秆读不到充分利用被遗弃在农田露天焚烧。虽然国家大力整改，焚烧秸秆的现象屡禁不止，以至于带来了一系列的环境问题[1]。为了解决这一难题，我国许多学者就植物秸秆在各方面的研究进行了诸多探索。本文通过对秸秆的性能，处理工艺及相关秸秆水泥基材料等概述，旨在研究秸秆新型节能墙体是否具有可行性，为解决秸秆问题提供一些思路。
1农作物秸秆
秸秆是一种具有多种用途的可再生生物资源，常见的秸秆主要有玉米秸秆，小麦秸秆，稻草等等。由于作物光合作用的产物有一半以上储存于秸秆之中，所以秸秆中含有大量纤维素、半纤维素、木质素及蜡质[2]。其中，纤维素为主要成分，它是由D-葡萄糖基通过β（1、4）苷键链接而成的线性大分子聚合物，起骨架作用，是提供力学性质的主要成分。半纤维素是直接与纤维素连接的物质，起粘结作用，主要由己糖、戊糖等组成。而木质素是具有一种具有芳香特性的、结构单元为苯丙型的、三维空间立体结构的高分子化合物。
秸秆的微观结构外层是以SiO2为骨架包裹一层致密的纤维素，中层和内层主要是木质素和半纤维素，结构较疏松。秸秆在遇到水泥中的碱性液体时会浸出大量的糖类物质，严重影响水泥基材原有的强度性能，造成水泥严重的缓凝，这一特性为秸秆墙体研究增加了不小的难度。
2秸秆预处理技术
学者们对秸秆的处理方式也有多种，现今的秸秆表面改性处理方法主要有物理预处理法、化学预处理法、湿热预处理法、生物预处理法等等。
2.1物理预处理法
物理预处理法包括机械粉碎处理、微波处理、超声波处理和低温等离子体处理等[3]。其原理主要依靠机械力或辐射作用破坏农作物秸秆表面的微观结构，进而增大秸秆的比表面积，并使其具有一定极性的表面层外露，从而达到改善秸秆表面润湿性和极性的目的。
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2.2化学预处理法
化学处理法主要是通过酸性( 如硫酸、醋酸、草酸等) 、碱性( 如氢氧化钠、过氧化氢等)或有机溶液的作用分解秸秆表面的蜡状物质和其他非极性物质，使秸秆表皮层剥落，从而改善秸秆与胶黏剂的相容性。但是处理后的废液会对环境造成一定的污染，因此需考虑废液的治理问题。
2.3湿热预处理法
湿热预处理法是利用蒸汽处理秸秆[4]，在湿热的作用下，使秸秆表面的蜡状物质和果胶等析出，这样做提高了秸秆表面极性，从而使复合材料的胶合性能有所增强。但是，蒸汽预处理也会引起秸秆中碳水化合物的降解，而导致秸秆自身强度下降。而且其相对能耗较高，还需要考虑废水治理等问题。
2.4生物预处理法
生物预处理法是利用能够分解木质素的微生物除去木质素,以解除其对纤维素的包裹作用。具体是指直接利用微生物( 如白腐菌) 和通过酶液( 如脂肪酶、木聚糖酶、漆酶等) 对秸秆表面进行处理，通过利用不同种类的微生物或酵液有针对性地去除农作物秸秆表面相应的化学成分，从而有效地增强农作物秸秆表面粗糙度，提高其表面极性，改善秸秆与胶黏剂之间的胶合性能，但是缺点是处理工艺较为复杂且不易控制。
3秸秆复合墙材
3.1秸秆水泥复合墙材
植物纤维水泥复合墙体材料（PRC）是由秸秆与水泥及表面改性剂搅拌混合，其混合料的化学性能比较稳定。由于植物纤维属多孔性纤维材料，不仅具有保温作用，还能在吸收声能后使空气无法振动，从而达到治噪吸声。它还起纤维增强作用，并且在受拉时吸收大量能量，提高水泥基复合材料的韧性和抗冲击强度，阻挡微裂缝的发展。
3.2秸秆石膏复合墙材
秸秆石膏复合墙材主要是将秸秆作为墙体结构中的保温材料，整体的构成是运用秸秆制作墙体中的保温厚芯板、由石膏作为主材料制作表面的面板，通过链接的部件进行有效的结合，或是直接将二者进行粘合，最终完成墙体的制作。秸秆石膏复合墙体是一种新型墙体材料，它具有保温、隔热、耐湿、重量较轻等性能，可作为内墙材料使用，为综合利用石膏和秸秆等资源开辟出一条新的路径。
3.3秸秆纤维砌块
秸秆纤维砌块是一种性能突出的绿色墙体材料，是将秸秆切割、破碎后再对植物表面改性处理，并与胶结材料混合，经搅拌、加压成型，脱模养护后制成砌块。其具有自重轻、热工性能和隔声性能好等优点。同时秸秆纤维砌块降低了产品成本，使废物得到利用减少了对环境的污染。
3.4秸秆节能墙体
秸秆新型节能墙体材料（包括秸秆内隔墙板、秸秆复合外墙板），是以农业废弃物秸秆、粉煤灰、无机胶凝材料为主要原材料，配以各种改性外加剂搅拌、浇筑、振捣、成型、脱模、养护（秸秆内隔墙板两边设置纤维增强水泥基复合材料内、外叶面；秸秆复合外墙板两边设置纤维增强轻集料混凝土内、外叶面），一次浇筑而制成。
4结语
综上所述随着秸秆预处理技术的增强，秸秆在新型墙体材料方面的应用研究也将增加。使其具有广阔的前景，充分开发与综合利用农业废弃物秸秆资源。既起到了节能的作用,又起到减少焚烧污染、保护环境、变废为宝、促进生态平衡的作用。是一条利国利民的好途径，因此还应加大对农业废弃物秸秆的应用研究力度 。
参考文献
[1]全国农作物秸秆资源调查与评价报告[N].农业工程技术(新能源产业)2011(02):2-5.
[2]肖力光，李会生等.秸秆纤维水泥基复合材料性能的研究[J]吉林建筑的工程学院学2005.22(3):1-6.
[3]丁梁斌.秸秆预处理方法的研究进展[J]安徽化工2017.43(2):22-28.
[4]杨雪慧，汤丽娟等.农作物秸秆表面改性处理的研究进展[J]南京林业大学学报（自然科学版）2013.37(5):157-162.
论文作者:郭强,李晶辉
论文发表刊物:《基层建设》2019年第9期
论文发表时间:2019/7/29
标签：秸秆论文; 表面论文; 纤维素论文; 墙体论文; 农作物论文; 水泥论文; 性能论文; 《基层建设》2019年第9期论文;