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廢棄物秸稈在土木工程中的應(yīng)用論文
摘要:在我國許多農(nóng)村地區(qū)，農(nóng)作物秸稈被大量廢棄在農(nóng)田或焚燒，這不僅造成了極大的資源損失而且會對環(huán)境造成污染。農(nóng)作物秸稈作為優(yōu)良的天然綠色資源，近年來秸稈在工程建設(shè)中被大量研究應(yīng)用，使得秸稈在土木工程中的綜合應(yīng)用成為研究的熱門。實(shí)現(xiàn)農(nóng)作物秸稈的資源化利用，實(shí)現(xiàn)資源節(jié)約、保護(hù)環(huán)境，加快秸稈的綜合利用研究成為當(dāng)務(wù)之急。本文總結(jié)前人對秸稈應(yīng)用于土木工程中的研究成果，并且對未來發(fā)展進(jìn)行了展望。
關(guān)鍵詞:秸稈;土木工程;綜合應(yīng)用
0前言
農(nóng)作物秸稈是果實(shí)收獲了之后農(nóng)作物剩余物，其纖維成分較高，其包括麥子、稻子、棉花秸稈等。我國作為農(nóng)業(yè)大國，秸稈資源相當(dāng)豐富，在農(nóng)村地區(qū)，秸稈除了被儲存利用之外，有大部分的秸稈被焚燒或者廢棄于農(nóng)田中，其利用率非常的低。在農(nóng)作物收獲果實(shí)之后，為了繼續(xù)在土地中耕種農(nóng)作物，農(nóng)戶將大量的農(nóng)作物秸稈焚燒掉，這樣不僅浪費(fèi)了大量的天然資源，而且造成環(huán)境污染問題，使得空氣中的大氣污染物濃度急劇增多，形成霧霾等嚴(yán)重污染天氣。隨著人們對環(huán)保問題的重視，能夠合理有效地處理利用秸稈，解決農(nóng)作物秸稈焚燒引起的各類環(huán)境污染問題，資源化利用秸稈成為當(dāng)務(wù)之急。對農(nóng)作物秸稈的資源化利用，以及可再生天然綠色資源的開發(fā)利用，符合節(jié)能環(huán)保的需求。如果能將大量的農(nóng)作物秸稈資源充分利用起來的話，將秸稈變廢棄物為寶物，將非常有利于改善生態(tài)環(huán)境，改善資源緊張狀況。資源化利用秸稈資源，能夠降低成本，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的建筑理念，對社會和經(jīng)濟(jì)都具有重要的意義。隨著經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展帶來的資源緊張狀況，綜合利用天然農(nóng)作物秸稈資源成為了研究熱門，吸引了研究者們的廣泛關(guān)注。本文根據(jù)農(nóng)作物秸稈的各項(xiàng)特性進(jìn)行分析，總結(jié)其在土木工程行業(yè)的綜合應(yīng)用情況，并對未來發(fā)展農(nóng)作物秸稈的綜合應(yīng)用進(jìn)行展望。
1秸稈纖維應(yīng)用于土木工程中的現(xiàn)狀研究
秸稈纖維來源于農(nóng)作物，并且成本較低，將其作為增強(qiáng)材料加入泥磚中可以提高其工作性能。把秸稈纖維加入水泥基復(fù)合材料中形成合成物，將其用于建筑材料中，其試驗(yàn)效果明顯，不僅可以節(jié)約建造房屋的墻體材料，節(jié)約巨大的能源消耗，維護(hù)生態(tài)環(huán)境，而且具有社會和經(jīng)濟(jì)意義。肖力光，李會生，張奇志等［1］對農(nóng)作物秸稈纖維水泥基復(fù)合材料的性能進(jìn)行了研究，試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)水泥基復(fù)合材料中加入秸稈植物纖維之后，可以極大地增強(qiáng)水泥基復(fù)合材料的抗沖擊強(qiáng)度性能、抗裂性能以及強(qiáng)度韌性，不僅可以起到纖維增強(qiáng)作用，而且能夠起到保溫隔熱的效果。利用農(nóng)作物廢棄物秸稈制作成為新型的水泥基復(fù)合試建筑材料，此新型建筑材料不僅具有質(zhì)量輕、保溫隔熱效果顯著、強(qiáng)度較高等特點(diǎn)，而且具有抗擊凍融效果好、吸水率很低、防火性能好等顯著優(yōu)勢。將農(nóng)作物秸稈利用于水泥基建筑材料中，對秸稈纖維水泥基建筑材料進(jìn)行應(yīng)用研究，能夠減少焚燒秸稈帶來的空氣污染情況，能夠保護(hù)生態(tài)環(huán)境，能夠降低成本帶來較大的經(jīng)濟(jì)效益，對社會具有重大的意義。樊華，盛莉等［2］通過用氫氧化鈉溶液處理后的稻草秸稈纖維制備水泥基復(fù)合材料，其各項(xiàng)力學(xué)特性顯著比沒有經(jīng)過氫氧化鈉溶液處理過的稻草秸稈纖維制備的水泥基復(fù)合材料更好，處理后的秸稈纖維水泥基復(fù)合材料的抗壓強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度比未處理的更高。將一定比例的稻草秸稈纖維加入水泥基復(fù)合材料中，與沒有加入稻草秸稈纖維的水泥基復(fù)合材料相比較，復(fù)合材料的抗折強(qiáng)度提高，抗壓比顯著增加，同時，復(fù)合材料的韌性顯著提高，其具有良好的力學(xué)特性。研究表明，通過對農(nóng)作物秸稈纖維進(jìn)行有效地處理以及適當(dāng)?shù)慕档退嗷鶑?fù)合材料的堿性，能夠有效地增強(qiáng)農(nóng)作物秸稈纖維的加筋效果，顯著的提高農(nóng)作物秸稈纖維水泥基復(fù)合材料的韌性，使其能夠具有良好的力學(xué)特性。張琳，劉福勝，任淑霞等［3］對小麥秸稈纖維進(jìn)行預(yù)處理加入水泥膠砂試件中進(jìn)行力學(xué)性能研究，試驗(yàn)得出小麥秸稈纖維的預(yù)處理方法，分析用氫氧化鈉溶液預(yù)處理和未處理的小麥秸稈纖維對水泥基材料的力學(xué)特性的影響。試驗(yàn)結(jié)果得出，預(yù)處理后的小麥秸稈纖維的質(zhì)量損失率可以達(dá)到最大值，且預(yù)處理的小麥秸稈纖維水泥基試件的抗壓強(qiáng)度得到有效提高。從微觀角度進(jìn)行SEM微觀掃描電鏡分析發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過預(yù)處理后的小麥秸稈纖維與水泥基的界面秸稈可以得到改善，界面的粘結(jié)效果能夠得到有效的提高，能夠有效地降低小麥秸稈纖維中的糖類成分對水泥材料水化的影響程度。劉丹，姚謙峰，賈英杰等［4］對稻秸稈水泥基復(fù)合材料進(jìn)行研究，通過數(shù)值模擬分析了稻秸稈纖維水泥基墻板的力學(xué)性能，試驗(yàn)研究表明在一定摻量的情況下，稻秸稈纖維水泥基材料試件的力學(xué)性能較好，可以達(dá)到墻體砌塊材料的性能要求，且可以一定程度的提高構(gòu)件結(jié)構(gòu)的抗震性能。陳國新，王佳慧，陳亮亮等［5］通過正交試驗(yàn)方法研究了棉花秸稈纖維水泥基材料的力學(xué)性能，試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)影響水泥基材料的抗壓強(qiáng)度和抗劈拉強(qiáng)度的因素是棉花秸稈纖維的摻量，適當(dāng)?shù)脑黾訐搅靠梢杂行У奶岣咚嗷牧系牧W(xué)性能。這些成果表明了農(nóng)作物秸稈纖維加入水泥基材料中，可以達(dá)到加筋的效果，且加筋效果明顯，可以有效的提高材料的力學(xué)性能。值得關(guān)注的是，用堿溶液浸泡預(yù)處理之后的農(nóng)作物秸稈纖維加入水泥基材料中，不僅比未處理的秸稈纖維水泥基材料的力學(xué)性能好，而且能一定程度上增強(qiáng)材料的耐久性和韌性。以上研究證明了農(nóng)作物秸稈維水泥基復(fù)合材料的實(shí)用性，為農(nóng)作物秸稈纖維加筋水泥基材料提供理論依據(jù)和推廣應(yīng)用的基礎(chǔ)。
2秸稈應(yīng)用于土木工程中的現(xiàn)狀研究
農(nóng)作物秸稈是農(nóng)作物收獲果實(shí)之后的副產(chǎn)物，由大量的纖維素、糖類、無機(jī)鹽以及水構(gòu)成，是一種寶貴的天然資源，長期以來秸稈的利用率不高，隨著對環(huán)境問題的重視，農(nóng)作物秸稈的資源化利用成為土木工程領(lǐng)域的關(guān)注點(diǎn)，將農(nóng)作物秸稈綜合應(yīng)用于土木工程領(lǐng)域成為研究的熱點(diǎn)。孫婧，麻建鎖，蔡煥琴等［6］利用農(nóng)作物玉米秸稈、浮石以及水泥復(fù)合制備成為新型的節(jié)能環(huán)保型混凝土，試驗(yàn)研究表明，玉米秸稈的加入可以降低混凝土的表觀密度并且能夠改善混凝土的隔熱和保溫效果。隨著玉米秸稈摻量的增加，混凝土的抗壓強(qiáng)度也隨之增大，并且可以達(dá)到質(zhì)量輕保溫效果好的性能要求。朱祥，史世英，侯貴華等［7］研究了稻秸稈、棉花秸稈、麥秸稈等三種秸稈對水泥漿液的凝結(jié)時間、力學(xué)性能以及水泥水化熱等性能，通過TG綜合熱分析、X射線衍射、SEM微觀掃描電鏡方法研究三種秸稈浸出物對水泥漿液水化程度的影響。試驗(yàn)結(jié)果顯示，三種秸稈的浸出物對水泥水化程度以及水泥硬化都存在著抑制作用，秸稈浸出物中還有的糖類抑制了水泥的水化程度。根據(jù)以上研究表明，秸稈在加入水泥基材料中時，將秸稈進(jìn)行預(yù)處理可以降低糖類成分對水泥水化程度的影響，使得秸稈的加筋效果更加的顯著。為了使得秸稈在土木工程領(lǐng)域利用的綜合化，有人提出將秸稈加入水泥基材料中制作成微孔材料達(dá)到建筑材料的要求。崔玉忠，張偉平等［8］研究了秸稈水泥基微孔建筑復(fù)合材料的配置和技術(shù)性能要求，此微孔建筑材料是由水泥、農(nóng)作物碎秸稈、聚合物溶液、促凝劑、水等材料按照一定和配合比進(jìn)行混合攪拌制成。此新型建筑材料已用于生產(chǎn)內(nèi)隔墻板且具有保溫隔熱的效果。將秸稈作為制備水泥基微孔結(jié)構(gòu)復(fù)合建筑材料的原料，不僅可以達(dá)到生態(tài)環(huán)保、節(jié)約能源的效果，而且此項(xiàng)研究符合可持續(xù)發(fā)展的經(jīng)濟(jì)要求。以上成果表明，農(nóng)作物秸稈綜合應(yīng)用于土木工程領(lǐng)域，將其加入建筑材料中使用是可行的，不僅可以達(dá)到增強(qiáng)材料性能的效果，而且能夠達(dá)到節(jié)能環(huán)保的可持續(xù)發(fā)展要求。
3總結(jié)
隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，環(huán)境問題越來越得到重視，農(nóng)作物秸稈作為重要的可再生天然資源，能夠?qū)⑥r(nóng)作物秸稈綜合應(yīng)用于土木工程領(lǐng)域符合可持續(xù)發(fā)展的社會需求，促進(jìn)人們對其優(yōu)越性和局限性的深入認(rèn)識，我們應(yīng)當(dāng)以新的方法和新的角度，對農(nóng)業(yè)廢棄物秸稈進(jìn)行深入研究，推進(jìn)其在土木工程領(lǐng)域的應(yīng)用與發(fā)展。
參考文獻(xiàn):
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［3］張琳，劉福勝，任淑霞，等．小麥秸稈纖維水泥基材料性能試驗(yàn)研究［J］．混凝土，2013，35(9):74－76．
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［5］陳國新，王佳慧，陳亮亮．棉花秸稈水泥基砌塊材料的基本力學(xué)性能［J］．材料科學(xué)與工程學(xué)報，2014，32(6):96－99．
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［7］朱祥，史世英，侯貴華．摻農(nóng)作物秸稈水泥漿體的水化與硬化性能［J］．材料科學(xué)與工程學(xué)報，2010，28(5):48－52．
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