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鄭州中天建筑節能有限公司
植物纖維生產(chǎn)多種墻材
綠色、節能、建筑
為人們提供安全舒適、環(huán)保健康、安全美觀(guān)的居住、活動(dòng)空間；同時(shí)高效的節省資源、能源，較少的破壞環(huán)境的的建筑。綠色、節能、建材是：綠色、節能生態(tài)建材。取材再生原料；生產(chǎn)、建筑施工、過(guò)程中不污染物環(huán)境不排放
對人有害污染物質(zhì)；全壽命使用過(guò)程中高效節能、使用后可以再生利用的建筑材料。綠色、節能、建筑，是綠色、節能、建材特性的集合和體現；綠色、節能、建材是綠色、節能建筑的根本保證、是綠色、節能、建筑變革的前提和基礎。那么，體現綠色、節能、生態(tài)建特性的綠色、節能、生態(tài)建材在那里?“植物纖維系列建材”、“植物纖維省地節能輕體建筑”。充分體現和滿(mǎn)足了綠色、節能、建筑特性。為綠色、節能、建筑的實(shí)現提供了物質(zhì)保障。
關(guān)鍵詞：農、林廢氣物利用；綠色節能；環(huán)境和諧；回收再利用
1．植物纖維(秸稈)系列墻材、建筑的產(chǎn)品現狀現已量產(chǎn)，并各種建筑工程中使用的產(chǎn)品序列有：“植物纖維外墻保溫板”、“植物纖維高強樓板”、“植物纖維防火防水內墻屋面多用板”；獨立整體建筑有168、228、280平米“植物纖維省地節能輕體別墅”
2．植物纖維系列墻材、建筑的優(yōu)越特性
2．1原料取材具有極好的原生態(tài)再生性：它的主要原料取用農林廢棄物秸稈、鋸末、荒草等。在產(chǎn)品的體積中占60％。這些“植物纖維”原生態(tài)特性中，輕體、保溫、綠色環(huán)保、與人體天然適應性等優(yōu)點(diǎn)，使墻材和建筑具備了綠色、節能、輕體、舒適的特性。并且在建筑全壽命使用后，可回收再利用。例如：所有系列墻材，建筑拆除后可粉碎成1．5—2厘米顆粒，用作道路墊層材料；粉碎成3—5還米顆粒，用作外墻保溫填充材料。“植物纖維系列墻材”的發(fā)展和應用，為徹底禁止粘土磚的實(shí)現，提供了可靠的替代產(chǎn)品，使這一目標的真正完成變?yōu)楝F實(shí)。
2．2生產(chǎn)和施工過(guò)程的環(huán)保性：“植物纖維”系列墻材在生產(chǎn)過(guò)程中，沒(méi)有污染。全部原料不含氡、甲醛、苯等有害物質(zhì)。全部生產(chǎn)過(guò)程中不排氣、水、渣。施工中，全部采用干式作業(yè)。工廠(chǎng)制作、按序拼裝、專(zhuān)用螺栓快速連接。全過(guò)程沒(méi)有噪音、水、渣、泥、場(chǎng)地污染。“植物纖維系列墻材”的發(fā)展和應用，將極大的消除建材生產(chǎn)、建筑施工中嚴重的污染狀況，為無(wú)污染生產(chǎn)和清潔施工提供了可靠手段。
2．3生產(chǎn)和施工高節能性：“植物纖維系列墻材”在生產(chǎn)過(guò)程中每平方米耗能O．5度電。(鍘草O．2度，制板O．3度)
植物纖維及礦產(chǎn)資源綜合利用克標準煤。施工過(guò)程每平方米用電O．03度(電動(dòng)扳手)。“植物纖維系列墻材”的發(fā)展和應用，為建筑業(yè)實(shí)現十三五的節能目標和我國建筑使用中大量耗能的盡快轉變，提供了切實(shí)的產(chǎn)品支撐。
2．4全壽命使用過(guò)程突出的節能特性：“植物纖維外墻保溫板”為例，比較與它材料的保溫節能性能、價(jià)格。
見(jiàn)表1．表1植物纖維保溫板與常用墻體材料的保溫參數、價(jià)格比較數據比較導熱系數熱阻系數材料名稱(chēng)厚度參考價(jià)格w／(m．k)(m2．k／w)導熱系數熱阻系數w／(m．k)(m2．k／w)粘土磚0．24m0．810．29685元／平米21：18．6：1粘土磚0．37m0．710．456105元／平米18．7：15．6：l多孔磚0．24O．58O．41485元／平米15．3：16．2：1多孔磚0．370．490．638115元／平米13：14：l夾氣混凝土0．300．810．466105元／平米2l：l5．5：1Eps板O．040．0431．92965元／平米水泥砂漿0．020．930．022混合砂漿O．020．870．023植物纖維145元／平米O．2O．03792．55Q2．55外墻保溫板全部完成墻植物纖維160元／平米0．24O．032．790．032．79
外墻保溫板全部完成：(1)，造價(jià)均以完成墻計算。(2)，比值以“植物纖維外墻保溫板“數據比照。由于“植纖”墻材良好的絕熱性能，使得建筑在主要耗能期，即使用期中的節能極為突出，較好滿(mǎn)足了節能6096以上的要求。2．5使用后回收的可重復利用性：“植物纖維”建材、建筑的回收極為方便。只需鋸開(kāi)與輕鋼節點(diǎn)上的聯(lián)接螺栓，便可分解破碎再利用。每平方米回收耗電不超過(guò)0．3度。(分解O．1度，粉碎O．2度)約合11l克標準煤。“植物纖維墻材和建筑，在建材生產(chǎn)、建材運輸、建筑施工、全期使用各環(huán)節，與傳統建筑在耗能上形成較大反差
植物纖維生產(chǎn)節能環(huán)保的墻體材料
21世紀以來(lái),保護環(huán)境以及合理、高效地開(kāi)發(fā)與利用資源已成為世界矚目的熱點(diǎn)。在我國,隨著(zhù)工業(yè)化和城鎮化的快速發(fā)展,作為典型資源依賴(lài)型工業(yè)的房屋建筑業(yè)在推動(dòng)國民經(jīng)濟迅猛發(fā)展的同時(shí),由于消耗大量的資源能源,迫使其繼續發(fā)展受到制約。各類(lèi)建筑在其建造和使用過(guò)程中直接消耗的能源占全社會(huì )總能耗的近30%[1]。而墻體材料又是建材業(yè)的重要組成部分,其產(chǎn)值接近建材工業(yè)總產(chǎn)值的1/3,耗能占建材工業(yè)總耗能的1/2左右,因此,加速發(fā)展節能利廢的新型墻體材料,不僅是調整建材工業(yè)能源結構的重要措施,而且對改善建筑功能,節約土地具有十分重要的意義。此外,使用新型墻體材料,能提高建筑中的能效,降低能耗,是我國高速發(fā)展國民經(jīng)濟的根本需要和實(shí)現住宅產(chǎn)業(yè)現代化和加快城鎮化建設的基本要求。
我國作為農業(yè)大國,隨著(zhù)農業(yè)連年豐收,秸稈產(chǎn)量也大幅度上升,產(chǎn)量大約為6.5億t/年[2]。農作物廢料秸稈等的處理已成為社會(huì )問(wèn)題,除了少部分被當作飼料、肥料等開(kāi)發(fā)利用外,大部分被付之一炬,不僅浪費資源,而且嚴重危害了自然生態(tài)環(huán)境。因此,廢棄農作物的綜合利用意義重大。植物纖維墻體材料的誕生恰好解決了廢棄農作物的利用問(wèn)題,同時(shí)又適應了國家建設節能型社會(huì )的需求,促進(jìn)了可循環(huán)經(jīng)濟的發(fā)展,加快了我國高效、低價(jià)、環(huán)保、實(shí)用的節能建筑產(chǎn)品的研發(fā)和應用。
1 植物纖維墻體材料的特點(diǎn)及來(lái)源
植物纖維墻體材料是以植物纖維為原材料的一種新型節能環(huán)保生態(tài)建筑材料。其特點(diǎn)主要表現在:①原材料可以再生、廢棄且無(wú)害。②節能利廢,改善環(huán)境。生產(chǎn)該類(lèi)材料將盡可能減少礦產(chǎn)資源的過(guò)度利用,降低生產(chǎn)能耗,并可大量利用農業(yè)廢棄物作原料,減少由于對其處理處置不當而引發(fā)的環(huán)境污染。③節約土地。既不毀地(田)取土作原料,又可增加建筑物的使用年限。④可實(shí)行清潔化生產(chǎn)。在生產(chǎn)過(guò)程中,減少廢渣、廢水、廢氣的排放,大幅度降低噪音,實(shí)現較高的自動(dòng)化程度。⑤可再生利用。產(chǎn)品達到其使用壽命后,可再生利用而不污染環(huán)境。
植物纖維來(lái)源廣泛,可分為棉纖維、麻纖維、棕纖維、木纖維、竹纖維、草纖維。而用于墻體材料的植物纖維主要來(lái)源于木材、竹材和谷殼、秸稈、棉桿、高粱桿、甘蔗渣、玉米芯、花生殼等農作物廢棄物。目前,利用農業(yè)廢棄物生產(chǎn)的主要墻體材料包括麥秸均質(zhì)板(圖1)、紙面草板、植物纖維水泥板、麥秸人造板和秸稈鎂質(zhì)水泥輕質(zhì)板等。
2 植物纖維墻體材料的發(fā)展狀況
2.1 國內植物纖維墻體材料的發(fā)展狀況
與國外相比,我國對植物纖維墻體材料的研究起步較晚。20世紀80~90年代,利用蔗渣制造硬質(zhì)纖維板、刨花板的工廠(chǎng)體系在我國南方逐步出現。隨著(zhù)我國建筑業(yè)的革新與進(jìn)步以及建筑節能工作的深入開(kāi)展,環(huán)保利廢型墻體材料的生產(chǎn)和應用出現了快速增長(cháng)的良好局面。以麥秸、稻秸、棉稈等非木質(zhì)材料作為原料生產(chǎn)制造墻體材料的技術(shù)與工藝已成為國內多所科研院校致力研究的項目課題。其間制造出的刨花板和中纖板的物理力學(xué)性能可以達到國家有關(guān)人造板的標準技術(shù)指標。我國廣西、廣東和福建地區也是植物纖維的盛產(chǎn)地,許多學(xué)者就植物纖維增強水泥基復合材料的開(kāi)發(fā)進(jìn)行了探索。章希勝等[3-5]研制開(kāi)發(fā)了價(jià)格低廉、防滲防漏、性能優(yōu)異的植物纖維水泥復合板,取得了良好的經(jīng)濟效益。針對內含鋼渣的植物纖維增強水泥基復合材料,李國忠等[6]探討了其基體結構和界面狀況對材料性能的影響。近年來(lái),隨著(zhù)建材產(chǎn)品結構合理化以及先進(jìn)生產(chǎn)技術(shù)的傳入與發(fā)展,國內涌現出大批生產(chǎn)秸稈板材的廠(chǎng)家,其產(chǎn)品市場(chǎng)逐步由國內拓展到海外[7]。植物纖維墻體材料開(kāi)始穩步發(fā)展。
2.2 國外植物纖維墻體材料的發(fā)展狀況
國外植物纖維墻體材料的發(fā)展由來(lái)已久,草磚建房技術(shù)在北美已有百年歷史。早在20世紀初就出現了利用秸稈加工生產(chǎn)人造板材的技術(shù);1920年美國路易安那州建立了蔗渣制板廠(chǎng)[8];英國Compak設備公司最早開(kāi)始研究采用麥秸和稻草作為板材原料,經(jīng)過(guò)10年努力,成功制造出性能高于木質(zhì)刨花板的Com-pak板;波蘭天然纖維研究所利用亞麻、黃麻和大麻的下腳料、甘蔗渣、蘆葦稈、棉稈、香草根、油菜稈、麥秸等外加鋸末為原料,制造出高質(zhì)量的人造板。目前,全球已有20余個(gè)國家開(kāi)辦了以農作物為原料的人造板生產(chǎn)廠(chǎng)家,美國和加拿大超過(guò)50%。其中,美國PRIML BOARD公司,加拿大ISOBORD公司生產(chǎn)線(xiàn)產(chǎn)量均在10萬(wàn)和20萬(wàn)m3以上;美國的麥秸板全年產(chǎn)量約為1 600萬(wàn)m3 。
由于保護森林資源和維護生態(tài)平衡的需要,各國開(kāi)始致力于開(kāi)發(fā)非木材植物纖維建筑材料。自20世紀80年代以來(lái),利用非木質(zhì)植物纖維增強水泥基材料的研究和利用成為不少發(fā)展中國家致力研發(fā)的熱點(diǎn)。由于作為水泥基增強材料的天然植物纖維,使用較多的是只經(jīng)過(guò)粗加工或未加工的原料,如稻草、蘆葦、棕櫚葉、竹子等,因此發(fā)展中國家從經(jīng)濟的角度考慮,特別注意開(kāi)發(fā)這方面的資源,主要研究本國盛產(chǎn)的植物纖維。印度政府于1993年4月實(shí)施了一項禁止將實(shí)木用于建筑的法律,旨在推廣以農業(yè)廢棄物,如棉花稈、甘蔗渣、豆秸和稻秸為原料的廉價(jià)的建房材料。埃及盛產(chǎn)棕櫚樹(shù),20世紀90年代中期,埃及科學(xué)家選擇以資源豐富的棕櫚葉為研究對象,進(jìn)行了棕櫚樹(shù)葉纖維增強混凝土材料的研究,通過(guò)試驗得出,棕櫚樹(shù)葉纖維混凝土材料的實(shí)用可行性,并且發(fā)現由于棕櫚樹(shù)葉獨特的內部結構,經(jīng)過(guò)水泥溶液浸泡,其纖維變得更加稠密,使得經(jīng)過(guò)水泥溶液浸泡的棕櫚樹(shù)葉纖維增強混凝土的抗拉強度比未經(jīng)水泥溶液浸泡的抗拉強度高。
近年來(lái),一些發(fā)達國家的科研單位,也配合發(fā)展中國家進(jìn)行非木質(zhì)植物纖維增強水泥基材料的研究,并且取得了一定的進(jìn)展。目前,世界不少?lài)乙呀?jīng)生產(chǎn)與應用非木質(zhì)植物纖維增強水泥基材料。據美國ACI544委員會(huì )的報告[12],全球約有40個(gè)國家有可能將該材料應用于建筑物中。具有百年歷史的澳大利亞的JamesHardie公司,專(zhuān)業(yè)從事植物纖維水泥制品研制,1981年起開(kāi)始生產(chǎn)壓蒸式木纖維增強水泥,并將該項技術(shù)推廣至美國以及亞洲與非洲的某些國家。迄今為止,其植物纖維水泥制品遍布全球,前景良好。
3 植物纖維墻體材料的優(yōu)勢
3.1 來(lái)源廣泛、節約能源、保護環(huán)境
植物纖維墻體材料以來(lái)源廣泛的農作物廢料秸稈等作為原材料,不失為一種變廢為寶、節約資源的有效措施。其低廉的建筑造價(jià)符合我國基本國情及產(chǎn)業(yè)政策。在避免對木、竹材等資源過(guò)度開(kāi)發(fā)利用的同時(shí),為廢棄農作物的合理利用提供了有效的方法與途徑,使秸稈等農作物廢料引發(fā)的環(huán)境生態(tài)問(wèn)題的根本解決成為可能。
3.2 性能較好、實(shí)用性強
植物纖維墻體材料是在國家推行墻材改革,出臺禁用粘土磚政策后,出現的性能較好、實(shí)用性較強的產(chǎn)品之一。其性能與粘土磚接近,且舒適性高,使用后能再次回收或自然降解為環(huán)境消納物質(zhì),對生態(tài)環(huán)境幾乎無(wú)影響。為墻材改革的平穩過(guò)渡和未來(lái)高性能住宅的發(fā)展做出了有益的探索。
3.3 施工安裝便捷,縮短建筑工期,降低建筑成本及能耗
植物纖維墻體材料安裝便捷,可按圖制作,按號拼裝,砌體和保溫的全部工作可一次完成,與建筑框架同時(shí)施工,按序跟進(jìn),同時(shí)完工,打破了我國建筑長(cháng)工期、跨年度施工的傳統模式。并且將可能實(shí)現建筑輕體化、高能化、省地化。
3.4 實(shí)現建材生產(chǎn)的低耗高產(chǎn)
以植物纖維外墻保溫板為例,在生產(chǎn)成本中,該墻體材料耗電0.142 kW /m2,耗水1.5L/m2,不用lg燃料,電和水的成本為1元/m2。與其他墻體保溫材料相比,其產(chǎn)出量與能耗比極低。植物纖維在使用中的節能效益很高。如,200mm規格的該墻板與370 mm規格的粘土磚墻相比,其保溫系數高出粘土磚墻4倍,取暖熱耗降低4倍,取暖成本減少4倍,每年可節省大量的能源消耗,減少取暖支出[14]。
4 植物纖維增強水泥基材料的發(fā)展前景
(1)隨著(zhù)高層建筑的增多及國家保護耕地相關(guān)法規的出臺和建筑本身節能要求的不斷提高,我國住宅墻體建設將逐漸杜絕使用實(shí)心紅磚。同時(shí),一些建材因其自身缺陷將逐漸退出市場(chǎng)。以石膏墻板、粉煤灰墻板為例,由于這2種產(chǎn)品的強度低、容易潮霉,一般2~3年即自行返潮解體,在南方地區尤為嚴重,因此,這些建材產(chǎn)品已逐漸被建筑商所淘汰。墻材市場(chǎng)對像植物纖維這種新型墻體材料的需求存在巨大空間。植物纖維新型墻材以其輕質(zhì)、高強、保溫性能好、吸水率低、抗凍融性能高等優(yōu)點(diǎn)和諸多特性,勢必產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟效益和社會(huì )效益,成為未來(lái)墻體市場(chǎng)發(fā)展的主流。
(2)作為世界上農作物秸稈纖維產(chǎn)量豐富的國家,我國很有必要對植物纖維建筑材料加以研究與探討,以開(kāi)拓對農業(yè)廢棄物資源的利用領(lǐng)域。同時(shí),秸稈等農業(yè)廢棄物作為可再生資源,符合節能、可持續發(fā)展的要求,將其作為墻體材料原料也不失為節能利廢,有效處置農業(yè)廢棄物的途徑,而且發(fā)揮了農村資源優(yōu)勢,增加了農民收入。采用秸稈等農業(yè)廢棄物作為墻體材料的原料,開(kāi)辟了新的原材料來(lái)源,緩解了各地發(fā)展墻體材料資源短缺的矛盾,更推動(dòng)了各地墻材工業(yè)的發(fā)展,促進(jìn)了墻材產(chǎn)品結構的變革。同時(shí),隨著(zhù)墻材品種的增加,也將有力地推動(dòng)房屋結構的變革和觀(guān)念的更新,促進(jìn)建筑產(chǎn)業(yè)化的實(shí)現。節能利廢型植物纖維墻體材料作為新型綠色環(huán)保建筑材料,將具有廣闊的工程應用前景和巨大的市場(chǎng)潛力,并且對于今后的國計民生有著(zhù)深遠的意義。
5 結語(yǔ)
隨著(zhù)人們對節能及環(huán)境問(wèn)題的廣泛重視,研制新型環(huán)保墻體材料已成為建筑業(yè)的發(fā)展趨勢,建筑墻體材料必須更新?lián)Q代,采用新型墻體材料勢在必行。植物纖維新型墻體材料由于其本身具備的極為突出的優(yōu)勢,不僅符合未來(lái)建筑材料需求的方向,而且符合國家發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟,建設環(huán)境友好型與資源節約型社會(huì )的重大戰略方向,同時(shí)順應了世界環(huán)境保護的主流趨勢,勢必在建材發(fā)展市場(chǎng)中占有重要的一席之地。
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