秸秆建筑在中国农村地区的应用推广

2013-04-29 23:22:34宋伟
中华民居·学术版 2013年7期

宋伟

摘要:在资源匮乏时代,秸秆、稻草是建筑业中木材的替代品。但从20世纪80年代开始,这种建筑原料因为绿色环保成为了新时代建筑业中的新宠。秸秆是可再生资源,具备极佳的隔热保温性能,其价格低廉,且易于获得和使用。作为农业大国,中国有丰富的秸秆资源,因此在中国推广秸秆建筑有十分积极的意义。比如秸秆制成的草砖可以在农村自建房项目中广泛推广,而秸秆板材则可应用在更多类型的建筑中。

关键词:秸秆砖;秸秆板材;农村自建房

中图分类号:TU551 文献标识码:B 文章编号:1674-3954(2013)21-0103-02

1 引言

秸秆是小麦、水稻、玉米、棉花、甘蔗等农作物收获籽实后剩下的大量茎叶或穗等部分。其原本属于农业废弃物,早期主要用于饲料、肥料和燃料。随着秸秆资源的过剩出现和绿色环保理念的建立,秸秆资源的综合利用成为很多国家要面对解决的问题。

国外秸秆建筑最早源于美国的欧洲移民,初到美国南部大平原地区时,由于缺乏木材而选择秸秆做替代品来修盖房屋,并且沿用多年。19世纪时美国就出现的秸秆压制技术。随着蒸汽机的发明和推广,1884年出现了蒸汽压制。这些早期的秸秆建筑在修建方法中都没有采用木结构,而是利用秸秆墙直接支撑屋顶。1900~1914年问第一栋采用这种承重法的秸秆建筑建于美国内布拉斯加州(Nebraska),这种方法后来被称为内布拉斯加法。

20世紀80年代后,绿色时尚、节能环保逐渐成为新的建筑要求,秸秆属于可再生资源,价格低廉,易于使用。除了内布拉斯加法,对于大尺度的结构,也可以采用木质框架填充秸秆的修建技术。在新技术的支持下,秸秆建筑得以大力发展。美国就秸秆建筑的隔热、承重力、抗风、抗震以及抗火能力等展开一系列研究,获得了一系列可靠数据,确立了秸秆建筑规范,大大推动了秸秆建筑的发展。近年来,除了美国,很多其他国家也发现了秸秆作为建筑材料的优势,开始大力发展秸秆建筑的实践和研究。

作为一个传统的农业大国,中国是世界上秸秆资源最为丰富的国家之一。根据2012《中国农业统计年鉴》,我国年产各类秸秆约9亿t,农作物秸秆资源拥有量居世界首位,因而秸秆建筑在中国应有很好的发展前景。用稻草修房子在中国早已有之,但是早期的“茅草屋”是简陋破败的象征,杜甫在《茅屋为秋风所破歌》中描绘了他所居茅屋遭遇暴风雨后的败落,“八月秋高风怒号,卷我屋上三重茅。茅飞渡江洒江郊,高者挂舀长林梢,下者飘转沉塘坳”。然而,用现代技术加工秸秆制成的建筑材料,不但坚固可靠,而且绿色环保。

2 秸秆砖在我国农村自建房中的应用

农村在收获季节后总会余留下大量的稻草和秸秆,然而将秸秆作为生活燃料或牲畜饲料的需求在逐渐减少,因此如何在新的种植季前快速有效地处置这些稻草成为历代农民必须面对的一道难题。将秸秆转化为建筑原料,不但可以很好的处理农业废弃物,也能为当地农民减少建房的费用。

2.1 秸秆砖的制作

秸秆砖房是以稻草、麦秸制作的秸秆砖为基本建材建成,具有保温、保湿、造价低廉、节约燃煤、抗震性强、透气性能好和减少二氧化碳排放、降低对大气污染、保护耕地等优点,是典型的资源节约型环保建设项目。

用秸秆砖修建的房子四角是砖柱,可以承受屋顶的重量,地基和房梁也用砖石和木材,而墙体全部是整齐的秸秆砖,或称草砖。由于秸秆含硅量高,其腐烂速度极其缓慢,具有很好的耐用性。秸秆砖是含水量低于15%的秸秆或稻草经过秸秆砖机打压紧实后,再由金属网紧密捆扎而成,每块长约90~100cm,高度为36~40cm,厚度为45~50cm,一块重量约40kg,密度通常在80-120kg/m3之间。虽然是由天然脆弱的秸秆构成,经过这样的制作工艺后,每1m2的秸秆砖可以承受一千九百六十多公斤的压力(图1)。在砖柱框架基础上填充秸秆砖后,再用钢板网将秸秆砖和砖柱固定起来,最后再多次浇筑水泥。

秸秆砖的制作方式简单,农民在经过简单的培训后都能够掌握。现在有秸秆砖压制机,可以很快将蓬松凌乱的稻草压制成砖块,再用铁丝捆扎加固,适当修剪后就可以投入使用了。这种简单使用的思路和方法在我国有很广的应用前景。进过几年的实验证明,秸秆建筑有非常明显的优势,很适合在我国农村住房建设。

2.2 农村建房使用秸秆砖的好处

用秸秆做建筑材料给如何处理农业废弃物提出了一个新的出路,一方面可以有效利用秸秆,为农村建房提供唾手可得修建材料,另一方面避免了因焚烧秸秆而造成的环境污染和交通不便。从经济效益上看,就地取材所获得的秸秆砖的成本远远小于红砖,能大大减少建房成本。此外,秸秆属于天然材料,它有很多环保优势,如良好的保温隔热效果,且具有防火灾、防虫蛀等功能。

2.2.1 有效处理剩余秸秆,避免由焚烧秸秆造成的环境污染和交通事故

收获季一过紧接着会迎来新的种植季,如何在其问短暂的时间内处理掉大量的秸秆是让种植户头痛的问题。早期的作法是将大量的秸秆运回家,晒干后作为生活燃料或牲畜饲料,因而农民的房前屋后成堆的稻草和秸秆垛曾一度是乡村必不可少的一景。但是这样的做法需要耗费大量的人力和存储的空间。后来,农业专家建议将秸秆回田,成为新一轮种植季的肥料,但这需要大型机械操作,对人力物力均有一定的要求。

为了省事,农村的普遍作法是将田里的秸秆和稻草焚烧。这种方式虽然简便,但却会给环境带来非常恶劣的影响。户外的秸秆因为堆积过密或者是因为潮湿,燃烧时空气不足造成不充分燃烧,形成大量烟尘和颗粒物,使得空气污染物浓度会急剧增加,严重影响空气质量,会对人体健康造成极大的伤害。此外焚烧时形成的黑烟还会降低周边大气的能见度,对附近交通产生不利影响,包括高速公路和机场飞机的起降,也会对周边居民生活造成困扰。如2008年5月四川汶川大地震期间,正逢5月农忙季,很多农民燃烧秸秆,导致交通因低能见度而不畅,严重影响了当时的灾区救援工作。

2.2.2 使用秸秆砖能够有效节约能耗

秸秆砖因为是废弃物的再利用,其加工成本也远远小于泥砖,有较高的经济效益。用秸秆砖替代红砖也节省了烧制红砖时所耗费的燃煤,也减少了由此带来的环境污染。秸秆砖的制作方便,修建时易于操作,能够有效的节约工期,而且避免建材的堆砌造成的操作范围窄,管理不便等问题。

秸秆房造价成本低,比普通红砖房低约25%左右。目前成都地区农村普通砖房民宅造价为1000元/m2,而秸秆房建筑造价可控制在500~550元/m2。而且秸秆房的寿命长度可以达到80~100年以上,几乎是普通砖房一般使用年限的两倍。比如美国在100年前,即1910左右建造的第一栋秸秆砖房目前仍在居住使用。

2.2.3 秸秆砖有很好的隔热保温,防火防虫作用

金色的草转和红色的立柱搭配构成整个秸秆建筑的主体,给人以温暖的感觉,事实上秸秆砖确实有很好的保温隔热,隔音吸音的效果,非常适合气候寒冷的中国东北地区。实际监测数据显示保温秸秆砖房比粘土砖房的保温率高出72%。每年冬季,每户秸秆砖房住户可以节约取暖燃煤50%。

同时,因为压制紧密,秸秆砖中没有空气,遇火时,即使表面会燃烧,中间部分因为缺乏氧气不会着火,有一定的防火作用。同時,没有氧气也不用担心秸秆砖内部会生虫,而秸秆砖表面经过多次抹水泥也能达到防虫目的。

多年的推广实践证明,经过适当的工艺加工,秸秆砖房在防火、防水、防虫方面完全能够达到居住要求。而在节能保温方面的性能则大大优于传统土砖房。

2.3 秸秆建筑在我国农村地区的应用

我国的秸秆资源主要集中在以农业为主导的地区,如河北、河南、江苏、浙江、湖南、四川等省。经过多年推广,我国东北农村地区已经逐渐接受用秸秆为材料来修筑他们安生立命的永久住宅。1999年由香港嘉道理基金会资助,美国国际援助协会提供技术援助,中国21世纪议程管理中心在我国北方,包括东北三省和内蒙古自治区八个地方开始这个节能保温秸秆砖房的建设试点项目。黑龙江省汤原县是我国农村秸秆建筑的一个较大的实践基地。该地区大力推广秸秆建筑,总结了一系列实践经验。当地居民亲身体会了由秸秆砖修成的房子的优势,价格低廉,冬暖夏凉,结实耐用。四川蒲江县为了应对秸秆焚烧带来的环境危害,为当地农民寻找妥善处置大量剩余秸秆的渠道。鼓励当地居民利用秸秆为原材料,制造秸秆砖用于自家房屋修建。

秸秆砖房的屋盖可以为钢筋混凝土结构或组合楼盖。秸秆砖房圈梁的材料可用混凝土、三合板、木材或其他材料,根据房屋的层数、主体结构材料、形式及房屋用途确定。楼屋面的圈梁必须与秸秆砖墙、基础和屋顶连接在一起。一种典型的连接方法,是每隔50cm用14号铁丝或聚丙烯带来连接。

秸秆砖房的门窗可以是木材的,也可以是铝合金材料的。木窗、木门的框料最小截面尺寸为100mm×50mm。铝合金窗和铝合金门的框应该用管状材料,最小厚度为1.2mm。秸秆砖房的门框和窗框应安置在墙的外边,使窗台的防水要求降到最低。门框要牢牢地固定在基础和墙上。窗框和门框要用木钉或直径为10mm,长为300mm的钢筋固定到秸秆砖墙上,每一层秸秆砖上要钉一根。在有些情况下,可以将窗框和门框固定到顶梁或圈梁上。

秸秆砖墙是由草砖和抹灰层组成的墙体。完整的抹灰层能保护秸秆砖,以免受到风雨和害虫的侵袭。抹灰层也能增加墙体的硬度,并增加结构强度,抹灰是墙体最后一道工序,要想拥有美观耐用的墙体,应选择高质量的材料,并精心施工。秸秆砖墙抹灰前的准备工作,应该是从整理秸秆砖表面开始,然后检查秸秆砖墙的垂直度及平整度,剪去多余的稻草,用松草团或草泥填满缝隙。

3 小结

房地产行业是中国目前最重要的行业之一,除了在村自建房中推广秸秆砖,城市建筑中也有秸秆资源发挥的空间。板材在修建和装修中的广泛使用,市场需求十分庞大,随着人们节能意识、健康理念的提升,板材在材料选择和加工工艺上都在不断的改进和提升。很多国家都开展了秸秆作为板材原料的应用研究。秸秆板材因为其天然优势,具有很好的隔热、保温,隔音功能,不但绿色环保,而且经济实用。

经济的快速发展,推动着社会生活的各方面发生深刻的变化。人们对城市和建筑,这个社会生活载体,也提出了更新更高的要求。能够就地取材成为秸秆建筑在农村推广的一个重要原因。秸秆砖房实现了本土资源化,是未来农村节能环保建筑的主要类型。这一成功的发展模式也给城市节能带来了思考,如果能把城市中的垃圾变废为宝,经过有效处理转变成可利用的建筑材料,不但能够实现能源再利用,也能为城市的可持续发展提供新的方案。使土地资源和现有建筑资源得到最大限度的利用,也契合了建设节约型和谐社会的要求。

参考文献

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[5]http://www.strawbale.com秸秆建筑实例,

[6]http://mha-net.org/html/sblinks.htm.目前最大的关于秸秆建筑的链接,