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红麻秸秆轻质抗裂保温砂浆的制备与应用

所属分类:优质粮食及地方特色产业

所属单位:山东农业大学

联系人:-

联系方式:0951-6087161 /5020588

所在地:

成果简介

(一)技术基本情况:指技术研发推广背景、能够解决的主要问题等。
作为农业大省的山东每年有大量秸秆类农业废弃物亟待处理,如广泛种植的 韧皮纤维作物红麻,干物质产量高达 16071~ 19528 kg/ha ,将其安全的批量处理 和综合利用对实现绿色可持续发展意义重大。本技术基于红麻韧皮纤维和秸秆芯 各自的特点,通过合理配置韧皮纤维和秸秆芯的添加量和添加方式,以及对秸秆 芯做简单的表面处理,将红麻秸秆全秆加入到建筑材料中,制备了红麻轻质抗裂 保温砂浆和可用于 3D 打印的红麻粉煤灰地聚物材料,用以实现农业废弃物资源 化利用。该技术同时符合《山东省绿色建筑促进办法》中“推进绿色建筑发展, 推广可再生能源应用、建筑废弃物利用、绿色建材等成熟适用技术产品,鼓励绿 色建筑采用装配式方式建造”的要求,体现了工农互补和可持续发展的重要理念。
能够解决的主要问题
1 、基于农业废弃物年产量大亟待处理的问题,本技术中秸秆添加量达到 12 wt% ,可以实现农业废弃物的批量化处理和使用。
2 、基于水泥基材料高能耗、高碳排放及易开裂等问题,本技术低成本改善 建筑材料的抗裂性能,实现节能环保,改善居住环境。
3 、基于智能建筑的需求,采用碱激发原理制备非水泥基 3D 打印建筑材料, 可实现快速成型、无模板化及高度自动化的绿色建造方式。
(二)技术示范推广情况:技术成熟度,技术示范展示或较大范围推广应用 情况。
本技术中使用的红麻的韧皮纤维具有良好的力学性能,平均抗拉强度为 157-600 MPa ,平均极限拉伸应变和弹性模量分别为 0.015-0.019 和 12800-34200 MPa,可以代替钢纤维、合成纤维及玄武岩纤维等不可再生的纤维材料以改善水泥基材料的抗裂性能;红麻秸秆芯内部是互相连接的孔状结构,密度为 0.09-0.11 g/cm3 ,可以使制备的砂浆具有轻质化和保温性。
研制的红麻秸秆轻质抗裂水泥砂浆在山东省淄博市沂源县沂河源田园综合 体民宿改造项目中进行了示范应用,对富有文化特色的石砌民居内部进行抗震节能一体化改造。
在达到相同的抗裂保温效果情况下,采用红麻秸秆水泥砂浆成本更低并且实 现了农作物秸秆的资源化利用,生态效益显著,同时还与“三生石代”项目的开发 主题“生产、生活、生态”契合,取得了良好效果。
(三)提质增效情况:本技术中,红麻秸秆经简单粉碎即可实现全秆利用, 秸秆添加量可达到 6 wt%~ 12 wt% 。大量添加红麻秸秆的砂浆具有优异的抗裂性 能(图2),且具有满足施工要求的机械性能,其中抗压强度和抗折强度分别大 于 10 MPa 和 5 MPa ,且砂浆密度低于 1200 kg/m3 ,导热系数低于 0.4 W/m·K , 真正实现了轻质抗裂保温的效果。
红麻水泥砂浆具有成本优势。经济核算表明,采用红麻秸秆水泥砂浆对每平 方米的墙体进行加固改造,相比聚丙烯纤维成本降低了 12.14 元,相比 PVA 纤 维成本降低了 22.50 元。
同时,使用红麻水泥砂浆改造后的民居室内墙体在不进行装饰时仍然具有很 好的效果,且宜居舒适、冬暖夏凉。根据鲁中山区石木结构传统民居性能评价模 型进行评价的结果表明,改造前民居得分为 1.990,而改造后得分为 4.264,评价 结果为优秀。
另外,红麻地聚物 3D 打印材料未使用天然河砂和合成纤维,而是采用了粉 煤灰和矿渣等工业废弃物。添加了红麻秸秆后,3D 打印材料的干密度低至 1560 kg/m3 ,比传统水泥基材料降低了 400 kg/m3 ,节能环保的同时,可以实现层层 堆积,具有良好的可建造性。

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