玉米秸秆草砖房建造工艺与性能研究

1、2021-8-61 玉米秸秆草砖房玉米秸秆草砖房 建造工艺与性能研究建造工艺与性能研究 2021-8-62 汇报内容汇报内容 第一部分第一部分: :研究背景研究背景 第二部分第二部分: :研究内容研究内容 第四部分第四部分: :研究计划研究计划 第三部分第三部分: :方案设计与性能分析方案设计与性能分析 玉米秸秆草砖房建造工艺与性能研究玉米秸秆草砖房建造工艺与性能研究 2021-8-63 玉米秸秆草砖房建造工艺与性能研究玉米秸秆草砖房建造工艺与性能研究 第一部分第一部分 研究背景研究背景 草砖草砖是植物秸秆经过机械压制，用铁丝或塑料绳索捆扎成的砖 块，是一种承压能力较弱的绿色建材。其特点是保温

2、性能好，隔音效果 好，自重轻，抗震性强，生产中耗能低，简单易学，经过处理后，有较 好的防水防火防虫的效果，适合北方农村房屋建设。 草砖房草砖房不是现代化的产物，早在19世纪末，在缺乏木材钢筋 等建材的情况下，很多美国人不得不选用稻草、麦秸等原材料建成简易 住房。但如今经过现代技术改造的草砖已成为新兴的建筑材料。草砖房 的寿命长度一般在80100年以上，而普通砖房通常使用3050年。美 国一百年前建造的第一栋草砖房目前仍在居住使用。 2021-8-64 玉米秸秆草砖房建造工艺与性能研究玉米秸秆草砖房建造工艺与性能研究 2021-8-65 玉米秸秆草砖房建造工艺与性能研究玉米秸秆草砖房建造工艺与性

3、能研究 第二部分第二部分 研究内容研究内容 1 1、草砖的制作方法：草砖的制作方法：现有的草砖制作机器有干草打包机和 饲草压捆机，这两种方式都可用于草砖的制作;考虑到草砖的防腐、防水问 题，需要对草砖制作处理进行研究。 2 2、草砖房的建造工艺草砖房的建造工艺：草砖房建造结构的分析与设计， 可选结构包括：钢筋混凝土结构、砖混结构、轻钢结构、木结构等；草砖 墙内外墙面做法，现在大部分草砖房应用的是挂铁丝网之后再抹水泥砂浆面 层，虽然增加面层的整体性，但会增加一定的造价，也会出现墙面裂缝的现 象，一定程度的影响草砖房的防水性能。 3 3、草砖房的性能分析草砖房的性能分析：主要对草砖房的保温性能保温

4、性能进行研 究分析，对比不同材料建造的农房进行保温性能的比较分析，同时研究影响 草砖保温性能的因素，并对其进行改善。 2021-8-66 玉米秸秆草砖房建造工艺与性能研究玉米秸秆草砖房建造工艺与性能研究 1.研究草砖的制作方法，提高草砖在建造中发挥的的各种性能，使其 保温性能、防水、防火、防腐性能得到一定的提高。 研究目标研究目标 2.通过对草砖房结构形式的选择和内外墙面做法的选择，在草砖房建 造过程中做到造价较低，施工速度较快，提高结构的安全性与耐久性。 3.通过对草砖房保温性能的研究，对新建草砖房进行改善设计，优 化施工，使草砖房更加适宜老年人居住,农民可容易地建造。 主要创新点主要创新点

5、 草砖材料的选用，利用玉米秸秆制作草砖，用饲草打捆机制作，简 单易行，造价低廉，使农业废弃物农业废弃物得到利用；对建造工艺的改善使农民可农民可 容易地建造农房容易地建造农房；构建低成本、生态化的农房构建低成本、生态化的农房。 2021-8-67 玉米秸秆草砖房建造工艺与性能研究玉米秸秆草砖房建造工艺与性能研究 第三部分第三部分 方案设计与性能分析方案设计与性能分析 一、草砖的制作一、草砖的制作 草砖是用植物秸秆（小麦秸秆、稻草秸秆、玉米秸秆）经过干草打包机或 饲草压捆机压制,用铁丝或塑料绳索捆扎形成的砖块,是一种承压能力较弱的绿 色建材。草砖是一种高效节能的建筑材料。目前所用的草砖种类繁多,其

6、规格也 不尽相同,如“三线草砖”的规格为0.58m0.40m1.10 m,质量为3439kg； “两线草砖”的规格为0.46m0.36m0.92m,质量为2327kg,草砖的密度一般 为83.2132.8kg/m3，本实验选用“两或三线草砖”用玉米秸秆压制作作为我 们的建筑材料，其长度是可以调节的。 2021-8-68 玉米秸秆草砖房建造工艺与性能研究玉米秸秆草砖房建造工艺与性能研究 饲草压捆机饲草压捆机 2021-8-69 玉米秸秆草砖房建造工艺与性能研究玉米秸秆草砖房建造工艺与性能研究 玉米秸秆打碎后玉米秸秆打碎后 制作成的草砖制作成的草砖 玉米秸秆直接压玉米秸秆直接压 制成的草砖制成的草

7、砖 2021-8-610 玉米秸秆草砖房建造工艺与性能研究玉米秸秆草砖房建造工艺与性能研究 草砖的特性草砖的特性 (1)(1)力学特性力学特性：草砖的物理力学性能随着使用秸秆的种类、捆扎的松紧程度 以及草砖含水率的不同而变化。草砖的密实度决定了其承载力、弹性模量等力学 性能。草砖的弹性模量分布在4141379kPa，抗压强度分布在48579kPa，且破 坏形式均为捆扎绳断掉。 (2)(2)耐久性耐久性：18961945年，美国内布拉斯加地区建造了70余栋的草砖房， 其中有13栋一直使用到1993年草砖中的植物纤维跟新近收割的没太大区别。这 说明了草砖具有足够的耐久性；国内在草砖房方面起步较晚，

8、1998年开始建造， 至今仍正常使用。 (3)(3)对环境无消极影响对环境无消极影响：草砖房的建造减少了农村对多余农作物秸秆的焚烧 处理；同时由于草砖房的保温节能，每年将减少农村非商品能源(柴草等)以及煤 炭的消耗，这些意味着减少了大气污染物的排放，有利于环境保护。 2021-8-611 玉米秸秆草砖房建造工艺与性能研究玉米秸秆草砖房建造工艺与性能研究 草砖的处理草砖的处理 防水处理防水处理 草砖施工时需要进行防水处理，本研究主要是在草砖房的建造过程中，摆放 草砖前加设TS防水层，覆盖地基200mm，在窗台处、草砖墙顶部做同样处理，利 用坡屋面外伸檐口来检测其防水效果。 防火处理防火处理 草砖

9、有别于松散的农作物纤维，草砖的抗火性实际上是不错的。草砖墙要做 灰泥面层，这样的草砖墙内部没有足够的空气助燃。 草砖主要含有纤维素、多糖等生物大分子，草砖在使用中不可避免受外界雨 水、潮气的浸泡，在适当温度下，就会导致真菌等微生物的滋生，最终导致稻草 秸秆强度降低，需要对防腐方面做研究。对普通草砖外层浸渍由硫酸铜和工业熟 石灰以及表面活性剂OP-10制成的浆液可以达到很好的防腐效果。 防腐处理防腐处理 2021-8-612 玉米秸秆草砖房建造工艺与性能研究玉米秸秆草砖房建造工艺与性能研究 草砖房地基的选用与施工：草砖房地基的选用与施工： 地基基础的处理，与普通框架结构的处理方式一样，可以根据建

10、筑 特点和地勘资料选择适宜的处理方式，如强夯、置换、加固等。基础形 式大多采用条形基础，用来承担上部墙体重量。本研究建造的草砖样板 房采用条形砌石基础，挖地槽，强夯施工，这样比较符合现在农民的施 工习惯。 2021-8-613 玉米秸秆草砖房建造工艺与性能研究玉米秸秆草砖房建造工艺与性能研究 二、结构形式及样板房建设二、结构形式及样板房建设 1 1、承重型结构、承重型结构 承重型是指由草砖承载房顶重量房子。是美国Nebraskan移民们最早建造草 砖房时所使用的，在承重型建筑中，由草砖本身承受屋顶的重量。此种承重型建 筑通常比较小，单层房。在这种方法中，没有其他的结构框架，草砖自身承受屋 顶的

11、重量，其所起作用相当于砌体，砌于基础之上，屋顶大多为木结构。承重型 结构的优缺点在下表中列出。 优点缺点注意事项 建造方法简单在墙体没有涂上涂层以前，必须保证草砖是干燥的 容易设计，自主设计性强，技术含量低用这种方法建造大型房屋是比较困难的 造价低窗户和门的总面积不能超过墙体表面积的50 建造速度快无支撑墙体的最大长度为6米 2021-8-614 玉米秸秆草砖房建造工艺与性能研究玉米秸秆草砖房建造工艺与性能研究 2 2、非承重型结构、非承重型结构 非承重型是指房顶重量由立柱和横梁支撑，墙体由草砖筑成的房子。在非 承重型建筑中，屋顶重量由木材、钢材、混凝土或砖的结构框架来支撑。草砖填 在框架中，

12、只起保温的作用。 （1 1）轻质框架承重结构轻质框架承重结构：由Barbara Jones最先尝试，目的是为了保持承重结构 的优势，多用于大型的建筑。在这种结构形式中，草砖和轻质木框架一起，组成 了房屋的框架，承受屋顶的重量。缺点：由于木框架的轻质，它不能独立站立， 因此在草砖墙没有建到一定高度的时候，需要设立临时支撑；屋顶要比草砖墙 先建造；在草砖墙建成之后，屋面板和屋顶要离草砖墙至少要有100mm的垂直 距离，这是因为一旦去掉支撑，要允许草砖墙受压后产生一定的位移。 2021-8-615 玉米秸秆草砖房建造工艺与性能研究玉米秸秆草砖房建造工艺与性能研究 （2 2）梁柱式框架结构梁柱式框架结

13、构：屋顶的重量由木结构、钢结构或者混凝土结构承担，而 草砖仅仅是作为独立的砌块填充在柱之间，不承受屋顶的重量。由于现代建筑技 术的成熟，这种梁柱式框架结构的危险性是比较小的。如果使用木结构，这种方 法则需要高水平的木工技术，与承重型结构相比，整个结构的木材使用量远远大 于后者，当然，造价也高出很多。 3 3、混合型：、混合型： 在混合型的建筑中，荷载由结构框架和部分草砖墙共同承担，是承重型和框 架型的结合。因此，在这类建筑中，应兼顾到承重型和框架型的技术要点。这类 结构型施工复杂，不适合应用在草砖房的建筑中。 2021-8-616 玉米秸秆草砖房建造工艺与性能研究玉米秸秆草砖房建造工艺与性能研

14、究 草砖房结构形式选择草砖房结构形式选择 在国外，以木结构作为承重体系的草砖房已经不足为奇，但是对于国内的农 村来说，木结构对木工水平要求很高而且造价也难以接受，不适于推广。鉴于农 村地区多采用粘土砖和木屋架的特点，本研究住宅采用梁柱式框架结构梁柱式框架结构，采用 370*370mm的钢筋混凝土柱钢筋混凝土柱和木屋架木屋架作为承重结构，而草砖仅仅作为填充材料填 充在柱之间，不承受屋顶的重量，操作工艺也很简单，适合在农村地区应用推广。 对比粘土砖柱来说，钢筋混凝 土柱可以预埋钢筋，在草砖的摆放 过程中起到一定的固定作用，增强 草砖墙的整体性，使草砖能够更密 实的摆放，而且施工时间短，图为 已建设

15、草砖样板房，采用粘土砖柱。 2021-8-617 玉米秸秆草砖房建造工艺与性能研究玉米秸秆草砖房建造工艺与性能研究 草砖的安装：草砖的安装：只能选用于燥，规则的草砖；草砖之间的缝隙必须用干 草塞实，以增强其保温隔热的作用；上圈梁和草砖之间的缝隙，用干草塞实； 挂墙板前，将草砖墙上松散的草，修剪平整；草砖与草砖之间、草砖与上下 圈梁以及柱之间接触密实，无缝隙；在地圈梁施工时预埋钢筋，摆放草砖时起 到固定作用，在钢筋混凝土柱施工时，采取同样的措施保证整体性。 2021-8-618 玉米秸秆草砖房建造工艺与性能研究玉米秸秆草砖房建造工艺与性能研究 三、墙体内外墙的选择与应用三、墙体内外墙的选择与应用

16、 1 1、挂网抹灰：、挂网抹灰：草砖样板房中，使用的是砂浆抹面，抹灰可以直接在草砖 墙上进行，也可在草砖墙上挂上铁丝网后再进行。挂网前，对草砖墙体进行修 剪、平整，并将缝隙用干草塞实；铁丝网须用长铁丝钩钉在草砖上，砖柱部分 用铁钉钉入砖缝中固定；铁丝网须包裹住窗台下的TS防水层；第l层和第2层 的抹灰中，必须加上麻刀或玻璃纤维，以提供足够的粘结力，最大限度地减少裂 纹的出现。 2 2、使用、使用PVCPVC板或水泥板：板或水泥板：墙板体系采用纤维水泥板+轻钢龙骨+草砖+轻 钢龙骨+纤维水泥板，旋工工序：安装草砖一喷浆机喷灰泥一安装轻钢龙骨一安 装纤维水泥板一粘贴玻璃纤维网格布（使砂浆抹灰更具有

17、整体性）一砂浆抹灰 (或贴墙砖，刷油漆等一般外墙面做法)。 2021-8-619 玉米秸秆草砖房建造工艺与性能研究玉米秸秆草砖房建造工艺与性能研究 比较两种做法： 挂网抹灰施工工艺较为简单，但其施工比较繁琐；施工时间较长；对 砂浆的要求较高，很容易出现裂缝，影响其防水性能；造价相对过高。 挂板做法施工工艺易学，施工简单；施工时间较短；由于板子的整体 性较好，不易出现裂缝；采用PVC外墙板或纤维水泥板造价较低。 对比上述两种做法，选择草砖墙内外墙面挂板的做法。 2021-8-620 玉米秸秆草砖房建造工艺与性能研究玉米秸秆草砖房建造工艺与性能研究 屋顶体系：屋顶体系：草砖房的屋顶体系采用生态环保

18、的木屋架，上满铺苇箔或 “把子”(高粱杆，玉米秸秆等扎成的把)，“把子”上铺草泥，草泥上卧瓦。 草砖房的屋盖应该有悬垂的挑檐和斜坡，且挑檐伸出外墙至少500mm这样的屋 盖通常能较好的保护草砖墙的顶部，更好地起到防水效果。 2021-8-621 玉米秸秆草砖房建造工艺与性能研究玉米秸秆草砖房建造工艺与性能研究 四、性能研究分析四、性能研究分析 防火性能：防火性能：草砖有别于松散的农作物纤维，草砖的抗火性是不错的。草砖 的外面挂板抹面，草砖墙内部没有足够的空气助燃。加拿大国家研究委员会做过 的防火安全试验结果显示，灰泥抹面草砖墙可以在1000的高温下支撑两小时， 然后灰泥面层才会出现裂缝。在美国

19、新墨西哥州的试验中，18英寸厚的没有灰泥 面层草砖墙在850“C的高温下经过34.5分钟才被烧穿，说明无涂层草砖防火性能也 不错。 2021-8-622 玉米秸秆草砖房建造工艺与性能研究玉米秸秆草砖房建造工艺与性能研究 防水性能：防水性能：草砖的含水量连续2-3周超过自身重量的20%，且气候温暖的情 况下，真菌能够正常生长，秸秆就会迅速腐烂。在样板房建设中，也很好的解决 了这一问题，摆放草砖前加设TS防水层，覆盖地基200mm，在窗台处、草砖墙顶 部做同样处理，利用坡屋面外伸檐口来达到防水效果，草砖墙采用挂板抹面的方 式进行防水。 四、性能研究分析四、性能研究分析 2021-8-623 玉米秸秆草砖房建造工艺与性能研究玉米秸秆草砖房建造工艺与性能研究 保温性能：保温性能：在保温性方面，草砖是一种高效节能的建筑材料。草砖的隔热 性能是非常好的，符合节能材料的标准。通过东北地区四种典型外墙材料住宅的 模拟分析得知，与传统粘土砖房相比，草砖建筑可节能46.9,且草砖房的冬季 平均自然室温较传统砖房高出3.54，夏季平均自然室温较传统