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一、技術(shù)名稱
紅麻秸稈輕質(zhì)抗裂保溫砂漿的制備與應(yīng)用
二、技術(shù)概述（概述應(yīng)簡(jiǎn)明扼要，可附2-3張照片、視頻）
（一）技術(shù)類別：?jiǎn)雾?xiàng)技術(shù)
（二）技術(shù)類型：產(chǎn)品，技術(shù)服務(wù)
（三）技術(shù)基本情況：指技術(shù)研發(fā)推廣背景、能夠解決的主要問(wèn)題等。
作為農(nóng)業(yè)大省的山東每年有大量秸稈類農(nóng)業(yè)廢棄物亟待處理，如廣泛種植的韌皮纖維作物紅麻，干物質(zhì)產(chǎn)量高達(dá)16071~19528 kg/ha，將其安全的批量處理和綜合利用對(duì)實(shí)現(xiàn)綠色可持續(xù)發(fā)展意義重大。本技術(shù)基于紅麻韌皮纖維和秸稈芯各自的特點(diǎn)，通過(guò)合理配置韌皮纖維和秸稈芯的添加量和添加方式，以及對(duì)秸稈芯做簡(jiǎn)單的表面處理，將紅麻秸稈全稈加入到建筑材料中，制備了紅麻輕質(zhì)抗裂保溫砂漿和可用于3D打印的紅麻粉煤灰地聚物材料，用以實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)廢棄物資源化利用。該技術(shù)同時(shí)符合《山東省綠色建筑促進(jìn)辦法》中“推進(jìn)綠色建筑發(fā)展，推廣可再生能源應(yīng)用、建筑廢棄物利用、綠色建材等成熟適用技術(shù)產(chǎn)品，鼓勵(lì)綠色建筑采用裝配式方式建造”的要求，體現(xiàn)了工農(nóng)互補(bǔ)和可持續(xù)發(fā)展的重要理念。
能夠解決的主要問(wèn)題
1、基于農(nóng)業(yè)廢棄物年產(chǎn)量大亟待處理的問(wèn)題，本技術(shù)中秸稈添加量達(dá)到12 wt%，可以實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)廢棄物的批量化處理和使用。
2、基于水泥基材料高能耗、高碳排放及易開裂等問(wèn)題，本技術(shù)低成本改善建筑材料的抗裂性能，實(shí)現(xiàn)節(jié)能環(huán)保，改善居住環(huán)境。
3、基于智能建筑的需求，采用堿激發(fā)原理制備非水泥基3D打印建筑材料，可實(shí)現(xiàn)快速成型、無(wú)模板化及高度自動(dòng)化的綠色建造方式。
（四）技術(shù)示范推廣情況：技術(shù)成熟度,技術(shù)示范展示或較大范圍推廣應(yīng)用情況。
本技術(shù)中使用的紅麻的韌皮纖維具有良好的力學(xué)性能，平均抗拉強(qiáng)度為157-600 MPa，平均極限拉伸應(yīng)變和彈性模量分別為0.015-0.019和12800-34200 MPa，可以代替鋼纖維、合成纖維及玄武巖纖維等不可再生的纖維材料以改善水泥基材料的抗裂性能；紅麻秸稈芯內(nèi)部是互相連接的孔狀結(jié)構(gòu)，密度為0.09-0.11 g/cm3，可以使制備的砂漿具有輕質(zhì)化和保溫性。
研制的紅麻秸稈輕質(zhì)抗裂水泥砂漿在山東省淄博市沂源縣沂河源田園綜合體民宿改造項(xiàng)目中進(jìn)行了示范應(yīng)用，對(duì)富有文化特色的石砌民居內(nèi)部進(jìn)行抗震節(jié)能一體化改造（圖1）。
抹面 室內(nèi)墻體抹面完成
圖1 紅麻砂漿對(duì)民居進(jìn)行改造
在達(dá)到相同的抗裂保溫效果情況下，采用紅麻秸稈水泥砂漿成本更低并且實(shí)現(xiàn)了農(nóng)作物秸稈的資源化利用，生態(tài)效益顯著，同時(shí)還與“三生石代”項(xiàng)目的開發(fā)主題“生產(chǎn)、生活、生態(tài)”契合，取得了良好效果。
（五）提質(zhì)增效情況：本技術(shù)中，紅麻秸稈經(jīng)簡(jiǎn)單粉碎即可實(shí)現(xiàn)全稈利用，秸稈添加量可達(dá)到6 wt%~12 wt%。大量添加紅麻秸稈的砂漿具有優(yōu)異的抗裂性能（圖2），且具有滿足施工要求的機(jī)械性能，其中抗壓強(qiáng)度和抗折強(qiáng)度分別大于10 MPa和5 MPa，且砂漿密度低于1200 kg/m3，導(dǎo)熱系數(shù)低于0.4 W/m·K，真正實(shí)現(xiàn)了輕質(zhì)抗裂保溫的效果。
圖2 砂漿開裂情況對(duì)比
紅麻水泥砂漿具有成本優(yōu)勢(shì)。經(jīng)濟(jì)核算表明，采用紅麻秸稈水泥砂漿對(duì)每平方米的墻體進(jìn)行加固改造，相比聚丙烯纖維成本降低了12.14元，相比PVA纖維成本降低了22.50元。
同時(shí)，使用紅麻水泥砂漿改造后的民居室內(nèi)墻體在不進(jìn)行裝飾時(shí)仍然具有很好的效果，且宜居舒適、冬暖夏涼。根據(jù)魯中山區(qū)石木結(jié)構(gòu)傳統(tǒng)民居性能評(píng)價(jià)模型進(jìn)行評(píng)價(jià)的結(jié)果表明，改造前民居得分為1.990，而改造后得分為4.264，評(píng)價(jià)結(jié)果為優(yōu)秀。
另外，紅麻地聚物3D打印材料未使用天然河砂和合成纖維，而是采用了粉煤灰和礦渣等工業(yè)廢棄物。添加了紅麻秸稈后，3D打印材料的干密度低至1560 kg/m3，比傳統(tǒng)水泥基材料降低了400 kg/m3，節(jié)能環(huán)保的同時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)層層堆積，具有良好的可建造性（圖3）。
圖3 3D打印材料的可建造性
（六）獲獎(jiǎng)情況：以該技術(shù)為核心的科技成果獲得科技獎(jiǎng)勵(lì)等情況（選填）。
三、技術(shù)要點(diǎn)
指核心技術(shù)及其配套技術(shù)主要內(nèi)容（文字應(yīng)簡(jiǎn)明扼要,要點(diǎn)應(yīng)有實(shí)際內(nèi)容、可操作性強(qiáng)）。
1、提高制備過(guò)程中物料的分散性和均勻性，需要合理控制紅麻秸稈韌皮纖維長(zhǎng)度、秸稈芯部粒徑和纖維-芯部的配比等條件。
2、為保證秸稈砂漿和秸稈地聚物的機(jī)械強(qiáng)度要求，需要減小秸稈芯吸水性對(duì)膠凝材料反應(yīng)的負(fù)面影響，對(duì)秸稈芯表面做適當(dāng)?shù)氖杷幚怼?/span>
3、調(diào)節(jié)3D打印材料的可擠出性和可建筑性，需要合理調(diào)整秸稈韌皮纖維、秸稈芯、堿激發(fā)劑、粉煤灰及礦渣等的配比。
四、適宜區(qū)域
紅麻適應(yīng)性強(qiáng)，對(duì)土地要求不高，在我國(guó)山東、安徽、湖南、河北等地區(qū)有廣泛的種植，以上地區(qū)都可進(jìn)行推廣。
五、注意事項(xiàng)
指技術(shù)使用過(guò)程中需特別注意的環(huán)節(jié)。
1、紅麻采收后，需要風(fēng)干處理，避免霉變等因素影響材料性能。
2、制備紅麻建筑材料過(guò)程中要合理控制用水量，以保證紅麻建筑材料具有一定的機(jī)械強(qiáng)度并滿足施工需要，必要的時(shí)候?qū)斩捫咀鲞m當(dāng)?shù)念A(yù)處理。
3、嚴(yán)格控制養(yǎng)護(hù)條件和齡期，保證紅麻建筑材料的產(chǎn)品性能。
六、聯(lián)系人信息
戴莉 山東農(nóng)業(yè)大學(xué)化學(xué)與材料科學(xué)學(xué)院
電話：15865386908
郵箱：daili@sdau.edu.cn
項(xiàng)目來(lái)源：山東農(nóng)業(yè)大學(xué)
