玉米秸稈草磚房建造工藝與性能研究

1、2022-5-291玉米秸稈草磚房玉米秸稈草磚房建造工藝與性能研究建造工藝與性能研究 2022-5-292匯報內(nèi)容匯報內(nèi)容第一部分第一部分: :研究背景研究背景第二部分第二部分: :研究內(nèi)容研究內(nèi)容第四部分第四部分: :研究計劃研究計劃第三部分第三部分: :方案設(shè)計與性能分析方案設(shè)計與性能分析玉米秸稈草磚房建造工藝與性能研究玉米秸稈草磚房建造工藝與性能研究 2022-5-293玉米秸稈草磚房建造工藝與性能研究玉米秸稈草磚房建造工藝與性能研究 第一部分第一部分 研究背景研究背景 草磚草磚是植物秸稈經(jīng)過機械壓制，用鐵絲或塑料繩索捆扎成的磚塊，是一種承壓能力較弱的綠色建材。其特點是保溫性能好，隔音效

2、果好，自重輕，抗震性強，生產(chǎn)中耗能低，簡單易學(xué)，經(jīng)過處理后，有較好的防水防火防蟲的效果，適合北方農(nóng)村房屋建設(shè)。 草磚房草磚房不是現(xiàn)代化的產(chǎn)物，早在19世紀末，在缺乏木材鋼筋等建材的情況下，很多美國人不得不選用稻草、麥秸等原材料建成簡易住房。但如今經(jīng)過現(xiàn)代技術(shù)改造的草磚已成為新興的建筑材料。草磚房的壽命長度一般在80100年以上，而普通磚房通常使用3050年。美國一百年前建造的第一棟草磚房目前仍在居住使用。 2022-5-294玉米秸稈草磚房建造工藝與性能研究玉米秸稈草磚房建造工藝與性能研究 2022-5-295玉米秸稈草磚房建造工藝與性能研究玉米秸稈草磚房建造工藝與性能研究 第二部分第二部分

3、研究內(nèi)容研究內(nèi)容1 1、草磚的制作方法：草磚的制作方法：現(xiàn)有的草磚制作機器有干草打包機和飼草壓捆機，這兩種方式都可用于草磚的制作;考慮到草磚的防腐、防水問題，需要對草磚制作處理進行研究。2 2、草磚房的建造工藝草磚房的建造工藝：草磚房建造結(jié)構(gòu)的分析與設(shè)計，可選結(jié)構(gòu)包括：鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、磚混結(jié)構(gòu)、輕鋼結(jié)構(gòu)、木結(jié)構(gòu)等；草磚墻內(nèi)外墻面做法，現(xiàn)在大部分草磚房應(yīng)用的是掛鐵絲網(wǎng)之后再抹水泥砂漿面層，雖然增加面層的整體性，但會增加一定的造價，也會出現(xiàn)墻面裂縫的現(xiàn)象，一定程度的影響草磚房的防水性能。3 3、草磚房的性能分析草磚房的性能分析：主要對草磚房的保溫性能保溫性能進行研究分析，對比不同材料建造的農(nóng)房進行

4、保溫性能的比較分析，同時研究影響草磚保溫性能的因素，并對其進行改善。2022-5-296玉米秸稈草磚房建造工藝與性能研究玉米秸稈草磚房建造工藝與性能研究 1.研究草磚的制作方法，提高草磚在建造中發(fā)揮的的各種性能，使其保溫性能、防水、防火、防腐性能得到一定的提高。研究目標研究目標 2.通過對草磚房結(jié)構(gòu)形式的選擇和內(nèi)外墻面做法的選擇，在草磚房建造過程中做到造價較低，施工速度較快，提高結(jié)構(gòu)的安全性與耐久性。 3.通過對草磚房保溫性能的研究，對新建草磚房進行改善設(shè)計，優(yōu)化施工，使草磚房更加適宜老年人居住,農(nóng)民可容易地建造。主要創(chuàng)新點主要創(chuàng)新點 草磚材料的選用，利用玉米秸稈制作草磚，用飼草打捆機制作，簡

5、單易行，造價低廉，使農(nóng)業(yè)廢棄物農(nóng)業(yè)廢棄物得到利用；對建造工藝的改善使農(nóng)民可農(nóng)民可容易地建造農(nóng)房容易地建造農(nóng)房；構(gòu)建低成本、生態(tài)化的農(nóng)房構(gòu)建低成本、生態(tài)化的農(nóng)房。2022-5-297玉米秸稈草磚房建造工藝與性能研究玉米秸稈草磚房建造工藝與性能研究 第三部分第三部分 方案設(shè)計與性能分析方案設(shè)計與性能分析一、草磚的制作一、草磚的制作 草磚是用植物秸稈（小麥秸稈、稻草秸稈、玉米秸稈）經(jīng)過干草打包機或飼草壓捆機壓制,用鐵絲或塑料繩索捆扎形成的磚塊,是一種承壓能力較弱的綠色建材。草磚是一種高效節(jié)能的建筑材料。目前所用的草磚種類繁多,其規(guī)格也不盡相同,如“三線草磚”的規(guī)格為0.58m0.40m1.10 m,

6、質(zhì)量為3439kg；“兩線草磚”的規(guī)格為0.46m0.36m0.92m,質(zhì)量為2327kg,草磚的密度一般為83.2132.8kg/m3，本實驗選用“兩或三線草磚”用玉米秸稈壓制作作為我們的建筑材料，其長度是可以調(diào)節(jié)的。2022-5-298玉米秸稈草磚房建造工藝與性能研究玉米秸稈草磚房建造工藝與性能研究 飼草壓捆機飼草壓捆機2022-5-299玉米秸稈草磚房建造工藝與性能研究玉米秸稈草磚房建造工藝與性能研究 玉米秸稈打碎后玉米秸稈打碎后制作成的草磚制作成的草磚玉米秸稈直接壓玉米秸稈直接壓制成的草磚制成的草磚2022-5-2910玉米秸稈草磚房建造工藝與性能研究玉米秸稈草磚房建造工藝與性能研究

7、草磚的特性草磚的特性 (1)(1)力學(xué)特性力學(xué)特性：草磚的物理力學(xué)性能隨著使用秸稈的種類、捆扎的松緊程度以及草磚含水率的不同而變化。草磚的密實度決定了其承載力、彈性模量等力學(xué)性能。草磚的彈性模量分布在4141379kPa，抗壓強度分布在48579kPa，且破壞形式均為捆扎繩斷掉。 (2)(2)耐久性耐久性：18961945年，美國內(nèi)布拉斯加地區(qū)建造了70余棟的草磚房，其中有13棟一直使用到1993年草磚中的植物纖維跟新近收割的沒太大區(qū)別。這說明了草磚具有足夠的耐久性；國內(nèi)在草磚房方面起步較晚，1998年開始建造，至今仍正常使用。 (3)(3)對環(huán)境無消極影響對環(huán)境無消極影響：草磚房的建造減少了

8、農(nóng)村對多余農(nóng)作物秸稈的焚燒處理；同時由于草磚房的保溫節(jié)能，每年將減少農(nóng)村非商品能源(柴草等)以及煤炭的消耗，這些意味著減少了大氣污染物的排放，有利于環(huán)境保護。2022-5-2911玉米秸稈草磚房建造工藝與性能研究玉米秸稈草磚房建造工藝與性能研究 草磚的處理草磚的處理防水處理防水處理 草磚施工時需要進行防水處理，本研究主要是在草磚房的建造過程中，擺放草磚前加設(shè)TS防水層，覆蓋地基200mm，在窗臺處、草磚墻頂部做同樣處理，利用坡屋面外伸檐口來檢測其防水效果。防火處理防火處理 草磚有別于松散的農(nóng)作物纖維，草磚的抗火性實際上是不錯的。草磚墻要做灰泥面層，這樣的草磚墻內(nèi)部沒有足夠的空氣助燃。 草磚主要

9、含有纖維素、多糖等生物大分子，草磚在使用中不可避免受外界雨水、潮氣的浸泡，在適當(dāng)溫度下，就會導(dǎo)致真菌等微生物的滋生，最終導(dǎo)致稻草秸稈強度降低，需要對防腐方面做研究。對普通草磚外層浸漬由硫酸銅和工業(yè)熟石灰以及表面活性劑OP-10制成的漿液可以達到很好的防腐效果。防腐處理防腐處理2022-5-2912玉米秸稈草磚房建造工藝與性能研究玉米秸稈草磚房建造工藝與性能研究 草磚房地基的選用與施工：草磚房地基的選用與施工： 地基基礎(chǔ)的處理，與普通框架結(jié)構(gòu)的處理方式一樣，可以根據(jù)建筑特點和地勘資料選擇適宜的處理方式，如強夯、置換、加固等?；A(chǔ)形式大多采用條形基礎(chǔ)，用來承擔(dān)上部墻體重量。本研究建造的草磚樣板房采

10、用條形砌石基礎(chǔ)，挖地槽，強夯施工，這樣比較符合現(xiàn)在農(nóng)民的施工習(xí)慣。2022-5-2913玉米秸稈草磚房建造工藝與性能研究玉米秸稈草磚房建造工藝與性能研究 二、結(jié)構(gòu)形式及樣板房建設(shè)二、結(jié)構(gòu)形式及樣板房建設(shè) 1 1、承重型結(jié)構(gòu)、承重型結(jié)構(gòu) 承重型是指由草磚承載房頂重量房子。是美國Nebraskan移民們最早建造草磚房時所使用的，在承重型建筑中，由草磚本身承受屋頂?shù)闹亓俊４朔N承重型建筑通常比較小，單層房。在這種方法中，沒有其他的結(jié)構(gòu)框架，草磚自身承受屋頂?shù)闹亓?，其所起作用相?dāng)于砌體，砌于基礎(chǔ)之上，屋頂大多為木結(jié)構(gòu)。承重型結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點在下表中列出。 優(yōu)點缺點注意事項建造方法簡單在墻體沒有涂上涂層以前，

11、必須保證草磚是干燥的容易設(shè)計，自主設(shè)計性強，技術(shù)含量低用這種方法建造大型房屋是比較困難的造價低窗戶和門的總面積不能超過墻體表面積的50建造速度快無支撐墻體的最大長度為6米2022-5-2914玉米秸稈草磚房建造工藝與性能研究玉米秸稈草磚房建造工藝與性能研究 2 2、非承重型結(jié)構(gòu)、非承重型結(jié)構(gòu) 非承重型是指房頂重量由立柱和橫梁支撐，墻體由草磚筑成的房子。在非承重型建筑中，屋頂重量由木材、鋼材、混凝土或磚的結(jié)構(gòu)框架來支撐。草磚填在框架中，只起保溫的作用。 （1 1）輕質(zhì)框架承重結(jié)構(gòu)輕質(zhì)框架承重結(jié)構(gòu)：由Barbara Jones最先嘗試，目的是為了保持承重結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢，多用于大型的建筑。在這種結(jié)構(gòu)形式

12、中，草磚和輕質(zhì)木框架一起，組成了房屋的框架，承受屋頂?shù)闹亓?。缺點：由于木框架的輕質(zhì)，它不能獨立站立，因此在草磚墻沒有建到一定高度的時候，需要設(shè)立臨時支撐；屋頂要比草磚墻先建造；在草磚墻建成之后，屋面板和屋頂要離草磚墻至少要有100mm的垂直距離，這是因為一旦去掉支撐，要允許草磚墻受壓后產(chǎn)生一定的位移。 2022-5-2915玉米秸稈草磚房建造工藝與性能研究玉米秸稈草磚房建造工藝與性能研究 （2 2）梁柱式框架結(jié)構(gòu)梁柱式框架結(jié)構(gòu)：屋頂?shù)闹亓坑赡窘Y(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)或者混凝土結(jié)構(gòu)承擔(dān)，而草磚僅僅是作為獨立的砌塊填充在柱之間，不承受屋頂?shù)闹亓?。由于現(xiàn)代建筑技術(shù)的成熟，這種梁柱式框架結(jié)構(gòu)的危險性是比較小的。如

13、果使用木結(jié)構(gòu)，這種方法則需要高水平的木工技術(shù)，與承重型結(jié)構(gòu)相比，整個結(jié)構(gòu)的木材使用量遠遠大于后者，當(dāng)然，造價也高出很多。 3 3、混合型：、混合型： 在混合型的建筑中，荷載由結(jié)構(gòu)框架和部分草磚墻共同承擔(dān)，是承重型和框架型的結(jié)合。因此，在這類建筑中，應(yīng)兼顧到承重型和框架型的技術(shù)要點。這類結(jié)構(gòu)型施工復(fù)雜，不適合應(yīng)用在草磚房的建筑中。 2022-5-2916玉米秸稈草磚房建造工藝與性能研究玉米秸稈草磚房建造工藝與性能研究 草磚房結(jié)構(gòu)形式選擇草磚房結(jié)構(gòu)形式選擇 在國外，以木結(jié)構(gòu)作為承重體系的草磚房已經(jīng)不足為奇，但是對于國內(nèi)的農(nóng)村來說，木結(jié)構(gòu)對木工水平要求很高而且造價也難以接受，不適于推廣。鑒于農(nóng)村地區(qū)

14、多采用粘土磚和木屋架的特點，本研究住宅采用梁柱式框架結(jié)構(gòu)梁柱式框架結(jié)構(gòu)，采用370*370mm的鋼筋混凝土柱鋼筋混凝土柱和木屋架木屋架作為承重結(jié)構(gòu)，而草磚僅僅作為填充材料填充在柱之間，不承受屋頂?shù)闹亓浚僮鞴に囈埠芎唵?，適合在農(nóng)村地區(qū)應(yīng)用推廣。 對比粘土磚柱來說，鋼筋混凝土柱可以預(yù)埋鋼筋，在草磚的擺放過程中起到一定的固定作用，增強草磚墻的整體性，使草磚能夠更密實的擺放，而且施工時間短，圖為已建設(shè)草磚樣板房，采用粘土磚柱。2022-5-2917玉米秸稈草磚房建造工藝與性能研究玉米秸稈草磚房建造工藝與性能研究 草磚的安裝：草磚的安裝：只能選用于燥，規(guī)則的草磚；草磚之間的縫隙必須用干草塞實，以增強其

15、保溫隔熱的作用；上圈梁和草磚之間的縫隙，用干草塞實；掛墻板前，將草磚墻上松散的草，修剪平整；草磚與草磚之間、草磚與上下圈梁以及柱之間接觸密實，無縫隙；在地圈梁施工時預(yù)埋鋼筋，擺放草磚時起到固定作用，在鋼筋混凝土柱施工時，采取同樣的措施保證整體性。2022-5-2918玉米秸稈草磚房建造工藝與性能研究玉米秸稈草磚房建造工藝與性能研究 三、墻體內(nèi)外墻的選擇與應(yīng)用三、墻體內(nèi)外墻的選擇與應(yīng)用 1 1、掛網(wǎng)抹灰：、掛網(wǎng)抹灰：草磚樣板房中，使用的是砂漿抹面，抹灰可以直接在草磚墻上進行，也可在草磚墻上掛上鐵絲網(wǎng)后再進行。掛網(wǎng)前，對草磚墻體進行修剪、平整，并將縫隙用干草塞實；鐵絲網(wǎng)須用長鐵絲鉤釘在草磚上，磚柱

16、部分用鐵釘釘入磚縫中固定；鐵絲網(wǎng)須包裹住窗臺下的TS防水層；第l層和第2層的抹灰中，必須加上麻刀或玻璃纖維，以提供足夠的粘結(jié)力，最大限度地減少裂紋的出現(xiàn)。 2 2、使用、使用PVCPVC板或水泥板：板或水泥板：墻板體系采用纖維水泥板+輕鋼龍骨+草磚+輕鋼龍骨+纖維水泥板，旋工工序：安裝草磚一噴漿機噴灰泥一安裝輕鋼龍骨一安裝纖維水泥板一粘貼玻璃纖維網(wǎng)格布（使砂漿抹灰更具有整體性）一砂漿抹灰(或貼墻磚，刷油漆等一般外墻面做法)。2022-5-2919玉米秸稈草磚房建造工藝與性能研究玉米秸稈草磚房建造工藝與性能研究 比較兩種做法： 掛網(wǎng)抹灰施工工藝較為簡單，但其施工比較繁瑣；施工時間較長；對砂漿的要

17、求較高，很容易出現(xiàn)裂縫，影響其防水性能；造價相對過高。 掛板做法施工工藝易學(xué)，施工簡單；施工時間較短；由于板子的整體性較好，不易出現(xiàn)裂縫；采用PVC外墻板或纖維水泥板造價較低。 對比上述兩種做法，選擇草磚墻內(nèi)外墻面掛板的做法。2022-5-2920玉米秸稈草磚房建造工藝與性能研究玉米秸稈草磚房建造工藝與性能研究 屋頂體系：屋頂體系：草磚房的屋頂體系采用生態(tài)環(huán)保的木屋架，上滿鋪葦箔或“把子”(高粱桿，玉米秸稈等扎成的把)，“把子”上鋪草泥，草泥上臥瓦。草磚房的屋蓋應(yīng)該有懸垂的挑檐和斜坡，且挑檐伸出外墻至少500mm這樣的屋蓋通常能較好的保護草磚墻的頂部，更好地起到防水效果。2022-5-2921

18、玉米秸稈草磚房建造工藝與性能研究玉米秸稈草磚房建造工藝與性能研究 四、性能研究分析四、性能研究分析 防火性能：防火性能：草磚有別于松散的農(nóng)作物纖維，草磚的抗火性是不錯的。草磚的外面掛板抹面，草磚墻內(nèi)部沒有足夠的空氣助燃。加拿大國家研究委員會做過的防火安全試驗結(jié)果顯示，灰泥抹面草磚墻可以在1000的高溫下支撐兩小時，然后灰泥面層才會出現(xiàn)裂縫。在美國新墨西哥州的試驗中，18英寸厚的沒有灰泥面層草磚墻在850“C的高溫下經(jīng)過34.5分鐘才被燒穿，說明無涂層草磚防火性能也不錯。2022-5-2922玉米秸稈草磚房建造工藝與性能研究玉米秸稈草磚房建造工藝與性能研究 防水性能：防水性能：草磚的含水量連續(xù)2

19、-3周超過自身重量的20%，且氣候溫暖的情況下，真菌能夠正常生長，秸稈就會迅速腐爛。在樣板房建設(shè)中，也很好的解決了這一問題，擺放草磚前加設(shè)TS防水層，覆蓋地基200mm，在窗臺處、草磚墻頂部做同樣處理，利用坡屋面外伸檐口來達到防水效果，草磚墻采用掛板抹面的方式進行防水。四、性能研究分析四、性能研究分析2022-5-2923玉米秸稈草磚房建造工藝與性能研究玉米秸稈草磚房建造工藝與性能研究 保溫性能：保溫性能：在保溫性方面，草磚是一種高效節(jié)能的建筑材料。草磚的隔熱性能是非常好的，符合節(jié)能材料的標準。通過東北地區(qū)四種典型外墻材料住宅的模擬分析得知，與傳統(tǒng)粘土磚房相比，草磚建筑可節(jié)能46.9,且草磚房的冬季平均自然室溫較傳統(tǒng)磚房高出3.54，夏季平均自然室溫較