废弃物秸秆在土木工程中的应用论文
摘要:在我国许多农村地区，农作物秸秆被大量废弃在农田或焚烧，这不仅造成了极大的资源损失而且会对环境造成污染。农作物秸秆作为优良的天然绿色资源，近年来秸秆在工程建设中被大量研究应用，使得秸秆在土木工程中的综合应用成为研究的热门。实现农作物秸秆的资源化利用，实现资源节约、保护环境，加快秸秆的综合利用研究成为当务之急。本文总结前人对秸秆应用于土木工程中的研究成果，并且对未来发展进行了展望。
关键词:秸秆;土木工程;综合应用
0前言
农作物秸秆是果实收获了之后农作物剩余物，其纤维成分较高，其包括麦子、稻子、棉花秸秆等。我国作为农业大国，秸秆资源相当丰富，在农村地区，秸秆除了被储存利用之外，有大部分的秸秆被焚烧或者废弃于农田中，其利用率非常的低。在农作物收获果实之后，为了继续在土地中耕种农作物，农户将大量的农作物秸秆焚烧掉，这样不仅浪费了大量的天然资源，而且造成环境污染问题，使得空气中的大气污染物浓度急剧增多，形成雾霾等严重污染天气。随着人们对环保问题的重视，能够合理有效地处理利用秸秆，解决农作物秸秆焚烧引起的各类环境污染问题，资源化利用秸秆成为当务之急。对农作物秸秆的资源化利用，以及可再生天然绿色资源的开发利用，符合节能环保的需求。如果能将大量的农作物秸秆资源充分利用起来的话，将秸秆变废弃物为宝物，将非常有利于改善生态环境，改善资源紧张状况。资源化利用秸秆资源，能够降低成本，实现可持续发展的建筑理念，对社会和经济都具有重要的意义。随着经济快速发展带来的资源紧张状况，综合利用天然农作物秸秆资源成为了研究热门，吸引了研究者们的广泛关注。本文根据农作物秸秆的各项特性进行分析，总结其在土木工程行业的综合应用情况，并对未来发展农作物秸秆的综合应用进行展望。
1秸秆纤维应用于土木工程中的现状研究
秸秆纤维来源于农作物，并且成本较低，将其作为增强材料加入泥砖中可以提高其工作性能。把秸秆纤维加入水泥基复合材料中形成合成物，将其用于建筑材料中，其试验效果明显，不仅可以节约建造房屋的墙体材料，节约巨大的能源消耗，维护生态环境，而且具有社会和经济意义。肖力光，李会生，张奇志等［1］对农作物秸秆纤维水泥基复合材料的性能进行了研究，试验研究发现水泥基复合材料中加入秸秆植物纤维之后，可以极大地增强水泥基复合材料的抗冲击强度性能、抗裂性能以及强度韧性，不仅可以起到纤维增强作用，而且能够起到保温隔热的效果。利用农作物废弃物秸秆制作成为新型的水泥基复合试建筑材料，此新型建筑材料不仅具有质量轻、保温隔热效果显著、强度较高等特点，而且具有抗击冻融效果好、吸水率很低、防火性能好等显著优势。将农作物秸秆利用于水泥基建筑材料中，对秸秆纤维水泥基建筑材料进行应用研究，能够减少焚烧秸秆带来的空气污染情况，能够保护生态环境，能够降低成本带来较大的经济效益，对社会具有重大的意义。樊华，盛莉等［2］通过用氢氧化钠溶液处理后的稻草秸秆纤维制备水泥基复合材料，其各项力学特性显著比没有经过氢氧化钠溶液处理过的稻草秸秆纤维制备的水泥基复合材料更好，处理后的秸秆纤维水泥基复合材料的抗压强度和抗压强度比未处理的更高。将一定比例的稻草秸秆纤维加入水泥基复合材料中，与没有加入稻草秸秆纤维的水泥基复合材料相比较，复合材料的抗折强度提高，抗压比显著增加，同时，复合材料的韧性显著提高，其具有良好的力学特性。研究表明，通过对农作物秸秆纤维进行有效地处理以及适当的降低水泥基复合材料的碱性，能够有效地增强农作物秸秆纤维的加筋效果，显著的提高农作物秸秆纤维水泥基复合材料的韧性，使其能够具有良好的力学特性。张琳，刘福胜，任淑霞等［3］对小麦秸秆纤维进行预处理加入水泥胶砂试件中进行力学性能研究，试验得出小麦秸秆纤维的预处理方法，分析用氢氧化钠溶液预处理和未处理的小麦秸秆纤维对水泥基材料的力学特性的影响。试验结果得出，预处理后的`小麦秸秆纤维的质量损失率可以达到最大值，且预处理的小麦秸秆纤维水泥基试件的抗压强度得到有效提高。从微观角度进行SEM微观扫描电镜分析发现，经过预处理后的小麦秸秆纤维与水泥基的界面秸秆可以得到改善，界面的粘结效果能够得到有效的提高，能够有效地降低小麦秸秆纤维中的糖类成分对水泥材料水化的影响程度。刘丹，姚谦峰，贾英杰等［4］对稻秸秆水泥基复合材料进行研究，通过数值模拟分析了稻秸秆纤维水泥基墙板的力学性能，试验研究表明在一定掺量的情况下，稻秸秆纤维水泥基材料试件的力学性能较好，可以达到墙体砌块材料的性能要求，且可以一定程度的提高构件结构的抗震性能。陈国新，王佳慧，陈亮亮等［5］通过正交试验方法研究了棉花秸秆纤维水泥基材料的力学性能，试验发现影响水泥基材料的抗压强度和抗劈拉强度的因素是棉花秸秆纤维的掺量，适当的增加掺量可以有效的提高水泥基材料的力学性能。这些成果表明了农作物秸秆纤维加入水泥基材料中，可以达到加筋的效果，且加筋效果明显，可以有效的提高材料的力学性能。值得关注的是，用碱溶液浸泡预处理之后的农作物秸秆纤维加入水泥基材料中，不仅比未处理的秸秆纤维水泥基材料的力学性能好，而且能一定程度上增强材料的耐久性和韧性。以上研究证明了农作物秸秆维水泥基复合材料的实用性，为农作物秸秆纤维加筋水泥基材料提供理论依据和推广应用的基础。
2秸秆应用于土木工程中的现状研究
农作物秸秆是农作物收获果实之后的副产物，由大量的纤维素、糖类、无机盐以及水构成，是一种宝贵的天然资源，长期以来秸秆的利用率不高，随着对环境问题的重视，农作物秸秆的资源化利用成为土木工程领域的关注点，将农作物秸秆综合应用于土木工程领域成为研究的热点。孙婧，麻建锁，蔡焕琴等［6］利用农作物玉米秸秆、浮石以及水泥复合制备成为新型的节能环保型混凝土，试验研究表明，玉米秸秆的加入可以降低混凝土的表观密度并且能够改善混凝土的隔热和保温效果。随着玉米秸秆掺量的增加，混凝土的抗压强度也随之增大，并且可以达到质量轻保温效果好的性能要求。朱祥，史世英，侯贵华等［7］研究了稻秸秆、棉花秸秆、麦秸秆等三种秸秆对水泥浆液的凝结时间、力学性能以及水泥水化热等性能，通过TG综合热分析、X射线衍射、SEM微观扫描电镜方法研究三种秸秆浸出物对水泥浆液水化程度的影响。试验结果显示，三种秸秆的浸出物对水泥水化程度以及水泥硬化都存在着抑制作用，秸秆浸出物中还有的糖类抑制了水泥的水化程度。根据以上研究表明，秸秆在加入水泥基材料中时，将秸秆进行预处理可以降低糖类成分对水泥水化程度的影响，使得秸秆的加筋效果更加的显著。为了使得秸秆在土木工程领域利用的综合化，有人提出将秸秆加入水泥基材料中制作成微孔材料达到建筑材料的要求。崔玉忠，张伟平等［8］研究了秸秆水泥基微孔建筑复合材料的配置和技术性能要求，此微孔建筑材料是由水泥、农作物碎秸秆、聚合物溶液、促凝剂、水等材料按照一定和配合比进行混合搅拌制成。此新型建筑材料已用于生产内隔墙板且具有保温隔热的效果。将秸秆作为制备水泥基微孔结构复合建筑材料的原料，不仅可以达到生态环保、节约能源的效果，而且此项研究符合可持续发展的经济要求。以上成果表明，农作物秸秆综合应用于土木工程领域，将其加入建筑材料中使用是可行的，不仅可以达到增强材料性能的效果，而且能够达到节能环保的可持续发展要求。
3总结
随着我国经济的快速发展，环境问题越来越得到重视，农作物秸秆作为重要的可再生天然资源，能够将农作物秸秆综合应用于土木工程领域符合可持续发展的社会需求，促进人们对其优越性和局限性的深入认识，我们应当以新的方法和新的角度，对农业废弃物秸秆进行深入研究，推进其在土木工程领域的应用与发展。
参考文献:
［1］肖力光，李会生，张奇志．秸秆纤维水泥基复合材料性能的研究［J］．吉林建築工程學院學報，2005，22(1):1－6．
［2］樊华，盛莉．秸秆纤维水泥基材料的性能试验研究［J］．安徽农业大学学报，2011，38(4):43－46．
［3］张琳，刘福胜，任淑霞，等．小麦秸秆纤维水泥基材料性能试验研究［J］．混凝土，2013，35(9):74－76．
［4］刘丹，姚谦峰，贾英杰．生态节能复合墙体植物纤维水泥基材料试验［J］．北京交通大学学报，2011，35(1):34－38．
［5］陈国新，王佳慧，陈亮亮．棉花秸秆水泥基砌块材料的基本力学性能［J］．材料科学与工程学报，2014，32(6):96－99．
［6］孙婧，麻建锁，蔡焕琴，等．利用玉米秸秆制备浮石复合混凝土的试验研究［J］．混凝土，2013，35(7):138－140．
［7］朱祥，史世英，侯贵华．掺农作物秸秆水泥浆体的水化与硬化性能［J］．材料科学与工程学报，2010，28(5):48－52．
［8］崔玉忠，张伟平．秸秆水泥基微孔材料试验研究［J］．新型建筑材料，2012，39(4):54－57．
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