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一、技術名稱
紅麻秸稈輕質抗裂保溫砂漿的制備與應用
二、技術概述（概述應簡明扼要，可附2-3張照片、視頻）
（一）技術類別：單項技術
（二）技術類型：產品，技術服務
（三）技術基本情況：指技術研發(fā)推廣背景、能夠解決的主要問題等。
作為農業(yè)大省的山東每年有大量秸稈類農業(yè)廢棄物亟待處理，如廣泛種植的韌皮纖維作物紅麻，干物質產量高達16071~19528 kg/ha，將其安全的批量處理和綜合利用對實現(xiàn)綠色可持續(xù)發(fā)展意義重大。本技術基于紅麻韌皮纖維和秸稈芯各自的特點，通過合理配置韌皮纖維和秸稈芯的添加量和添加方式，以及對秸稈芯做簡單的表面處理，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，用以實現(xiàn)農業(yè)廢棄物資源化利用。該技術同時符合《山東省綠色建筑促進辦法》中“推進綠色建筑發(fā)展，推廣可再生能源應用、建筑廢棄物利用、綠色建材等成熟適用技術產品，鼓勵綠色建筑采用裝配式方式建造”的要求，體現(xiàn)了工農互補和可持續(xù)發(fā)展的重要理念。
能夠解決的主要問題
1、基于農業(yè)廢棄物年產量大亟待處理的問題，本技術中秸稈添加量達到12 wt%，可以實現(xiàn)農業(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題，本技術低成本改善建筑材料的抗裂性能，實現(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，可實現(xiàn)快速成型、無模板化及高度自動化的綠色建造方式。
（四）技術示范推廣情況：技術成熟度,技術示范展示或較大范圍推廣應用情況。
本技術中使用的紅麻的韌皮纖維具有良好的力學性能，平均抗拉強度為157-600 MPa，平均極限拉伸應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；紅麻秸稈芯內部是互相連接的孔狀結構，密度為0.09-0.11 g/cm3，可以使制備的砂漿具有輕質化和保溫性。
研制的紅麻秸稈輕質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目中進行了示范應用，對富有文化特色的石砌民居內部進行抗震節(jié)能一體化改造（圖1）。
抹面 室內墻體抹面完成
圖1 紅麻砂漿對民居進行改造
在達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現(xiàn)了農作物秸稈的資源化利用，生態(tài)效益顯著，同時還與“三生石代”項目的開發(fā)主題“生產、生活、生態(tài)”契合，取得了良好效果。
（五）提質增效情況：本技術中，紅麻秸稈經簡單粉碎即可實現(xiàn)全稈利用，秸稈添加量可達到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械性能，其中抗壓強度和抗折強度分別大于10 MPa和5 MPa，且砂漿密度低于1200 kg/m3，導熱系數(shù)低于0.4 W/m·K，真正實現(xiàn)了輕質抗裂保溫的效果。
圖2 砂漿開裂情況對比
紅麻水泥砂漿具有成本優(yōu)勢。經濟核算表明，采用紅麻秸稈水泥砂漿對每平方米的墻體進行加固改造，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，使用紅麻水泥砂漿改造后的民居室內墻體在不進行裝飾時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)石木結構傳統(tǒng)民居性能評價模型進行評價的結果表明，改造前民居得分為1.990，而改造后得分為4.264，評價結果為優(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，可以實現(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）獲獎情況：以該技術為核心的科技成果獲得科技獎勵等情況（選填）。
三、技術要點
指核心技術及其配套技術主要內容（文字應簡明扼要,要點應有實際內容、可操作性強）。
1、提高制備過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械強度要求，需要減小秸稈芯吸水性對膠凝材料反應的負面影響，對秸稈芯表面做適當?shù)氖杷幚怼?/span>
3、調節(jié)3D打印材料的可擠出性和可建筑性，需要合理調整秸稈韌皮纖維、秸稈芯、堿激發(fā)劑、粉煤灰及礦渣等的配比。
四、適宜區(qū)域
紅麻適應性強，對土地要求不高，在我國山東、安徽、湖南、河北等地區(qū)有廣泛的種植，以上地區(qū)都可進行推廣。
五、注意事項
指技術使用過程中需特別注意的環(huán)節(jié)。
1、紅麻采收后，需要風干處理，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械強度并滿足施工需要，必要的時候對秸稈芯做適當?shù)念A處理。
3、嚴格控制養(yǎng)護條件和齡期，保證紅麻建筑材料的產品性能。
六、聯(lián)系人信息
戴莉 山東農業(yè)大學化學與材料科學學院
電話：15865386908
郵箱：daili@sdau.edu.cn
項目來源：山東農業(yè)大學
