1、項目的意義、國內外現狀和技術發展趨勢
目前，我國墻體材料工業還十分落后，產品中90%（個別發達城市除外）是實心粘土磚，每年大約需7 000億塊，燒磚毀田約6 666公頃，嚴重地影響了農業生產，為此，國家巳制定出了一系列限制紅磚生產和使用的政策．另外，我國能源日益缺乏，國家已把建筑節能放在非常重要的位置，到2000年，所有住宅必須達到現行規范節能50%的要求．吉林省頒布的<民用建筑節能設計標準（采暖居住建筑部分）吉林省實施細則>(DB22/164 -1998)要求，在外墻厚度小于490mm的條件下，其墻體的傳熱系數小于0.56 W/m2．K.在吉林省建設廳、吉林省計委、吉林省經貿委和吉林省地稅局聯合下發的吉建科[1997]年3號文件中已明確要求：“到2000年全部按新（標準>設計和建設住宅”．然而，從我省現有的墻體材料看，能夠滿足新<標準>要求的不多．目前，只有純陶粒砌塊（售價320元／m3左右）、聚苯乙烯(EPS)復合砌塊（售價340元／m3左右）、EPS外保溫技術(80元／m2左右)能達到節能要求，但價格昂貴，難以在村鎮住宅中推廣使用．而且，我省農村還沒有與之相適應的新型墻體材料，我國北方寒冷地區人口約2億，5 000萬戶左右，約占全國總人口的18%.長期以來，由于能源短缺，利用率低等因素，致使北方多數農村住宅熱舒適環境較差，就墻體材料的技術而言，其發展趨勢是輕質、高強、多功能，制品朝著大型化、輕質化、節能化、利廢化、復合化的方向發展，不用粘土實心磚，西方國家在二戰后，經過幾十年的發展已經做到這一點，取而代之的是各類砌塊和板材，建筑板材產量普遍占墻材總量的40%—60%.2001年，我國建筑板材生產總量為3.23億m2，占墻材總量1.8%．其中，紙面石膏板1.8億mz，各種空心條板約1.06億m2—1.08億m2．建筑板材具有規格尺寸工整、便于機械化生產、生產效率高、尺寸大、模塊大、整體性好等特點，可以裝配式組裝，施工效率高，最易做到生產工業化、產品標準化、規格尺寸模數化和施工裝配化，也易于控制產品質量和工程質量．目前，我國主要的新型建筑板材有GRC板、舒樂舍板、泰柏板、3D板、氯氧鎂水泥輕質隔墻板、鋼絲網架水泥夾心板、彩鋼復合板、水泥木屑板、FC輕質復合板和硅鈣板等，但能利用農作物秸稈制造的并適合廣大村鎮住宅的既承重又保溫的外墻板還沒有，目前是一個空白．
另一方面，農作物廢料秸稈的利用已成為社會問題，隨著農業連年豐收，秸稈數量大幅度上升，每年大約6.5億余噸，絕大部分秸稈沒有出路，被“一燒了之”，焚燒秸稈不僅浪費了大量的植物資源，而且，嚴重地破壞了生態環境，因此，秸稈的綜合利用意義重大．吉林省是農業大省，這一問題尤為突出．目前，全省年建筑面積約2 000萬m2．村鎮住宅量更大，因此，利用秸稈等農業廢棄物制造新型復合節能墻體材料，不僅具有輕質、高強、保溫性能好、吸水率低、抗凍融性能高、防火等優點，而且成本低廉，市場需求潛力大，既利用了資源，又保護了環境，將會產生巨大的經濟效益和社會效益，農作物秸稈也可以經過
秸稈顆粒機、
秸稈壓塊機壓制成生物質成型燃料，生物質成型燃料是未來替代煤等化石燃料最佳的選擇。
國內外已有諸多有關各種輕質保溫砌塊、墻板文獻報道及專利，但用秸稈等農業廢棄物制造建筑節能材料（秸稈承重與非承重保溫砌塊、秸稈承重保溫板）及其建筑節能體系的研究，還未見報道，該研究填補了國內外空白，為吉林省科技發展重大攻關項目，已列入吉林省科技發展計劃．
2、市場銷售預測
我國正在積極發展新型墻體材料，把節能建筑當作與貫徹保護耕地、節約能源、保護環境基本國策的同等大事來抓，吉林省的住宅建筑外墻傳熱系數限值為0.56 W/m2.K，砌體熱阻要求R=1.59 K/m2W，要達到現行規范節能50%的要求，如果采用紅磚，磚墻厚度就要達到1.30 m，這是不可能的，也是不經濟的．<標準>吉林省實施細則(DB 221/164-98)要求，外墻不論采用何種墻體，其總厚度不應超過490 mm. EPS外保溫復合墻體雖然達到節能50%要求，但其配套材料多，施工復雜，而選用單一墻體材料施工方便，施工部門容易接受，且秸稈輕質保溫砌塊、秸稈承重保溫板亦可滿足節能50%的要求，
據有關部門統計，長春市年建筑開工面積為600萬m2，年竣工面積約300．nz，其中，框架結構約占35%，每年需要輕質保溫材料70萬m3～90萬1113．全省年建筑面積約2 000萬m2，村鎮住宅量更大，因此，市場需求量巨大，在國家一系列優惠政策（包括部分強制性政策）的鼓舞下，目前，吉林省墻改節能建筑迅速增加．急需新型墻體材料，為了鼓勵新型墻體材料發展，吉林省在定額等各方面都給予了鼓勵政策，因此，秸稈輕質保溫砌塊、秸稈承重保溫板市場前景十分廣闊．
3、生產工藝及設備
3.1主要原材料及性能
(1)水泥采用低堿度水泥．
(2)粉煤灰粉煤灰是火力發電廠煤粉燃燒后剩下的灰分，是工業廢料，粉煤灰是由各種顆粒機械混合而成的群體，其中多為球型玻璃體，比表面積較大，其礦物組成主要是玻璃相、莫來石相、石英、赤鐵礦、磁鐵礦及少量未燃燒碳粒，粉煤灰具有形態效應、火山灰效應和微集料效應，其化學組成見表1．
(3)植物秸稈如玉米秸等．這些農作物植物秸稈生命期較短，枯死后秸稈經切斷破碎形成窄而薄的纖維碎料狀態，其寬度1mm—2 mm，長度1 mm—15 mm.植物秸稈纖維是一種天然纖維素纖維，其化學組成見表2．
(4)外加劑包括粉煤灰激發劑、高效減水劑、植物纖維表面改性劑、聚合物乳液、抗水劑、早強劑等．
3.2生產工藝
新型復合節能墻體材料（以秸稈輕質保溫砌塊為例）是以農業廢棄物——各種秸稈、粉煤灰、水泥為主要原材料，配以各種改性外加劑而制成．生產工藝見圖1．
3.3技術性能
以秸稈輕質保溫砌塊為例，在節能50%的前提下，材料成本不高于現有常規建筑材料的成本，并通過減少樁節能保溫、減少墻壁厚度、增加使用面積等途徑，降低綜合造價．技術性能指標是：容重≤650 kg/m3；抗壓強度≥3.5 MPa;抗折強度≥1.0 MPa;收縮值≤0.8 mm/m;吸水率≤25%；導熱系數≤0.18 W/m.K；抗凍融性合格；防火性合格．
3.4討論
3.4.1聚合物的作用機理
在新型復合節能墻體材料中加入高分子聚合物乳液，其結構形成機理討論如下：
以乳液形式摻加到水泥基的聚合物，在水泥攪拌均勻后，聚合物乳液顆粒會均勻地分散在水泥基體系中，形成水泥基的復合材料，隨著水泥的水化，體系中的水不斷地被水化水泥結合，乳液中的聚合物顆粒會相互融合連接在一起．隨著水分的不斷減少，聚合物在水泥基中形成結構．其形成過程分為3個階段．
第1階段：在水泥攪拌過程中，當摻入聚合物乳液摻入后，乳液中的聚合物顆粒均勻分布在水泥漿體中，形成聚合物水泥漿體．在這一體系中，隨著水泥的水化，水泥凝膠逐漸形成，同時，聚合物顆粒沉積在水泥凝膠顆粒的表面，
第2階段：隨著水量的減少，水泥凝膠結構在發展，聚合物逐漸被限制在毛細孔隙中．隨著水化的進一步進行，毛細孔隙中的水量在減少，聚合物顆粒絮凝在一起．水化凝膠的表面形成聚合物密封層，該密封層也粘結了骨料顆粒的表面及水泥水化凝膠與水泥顆粒混合物的表面．因此，混合物中的較大孔隙被有粘結性的聚合物填充．由于水泥漿體中孔隙的尺寸在零點幾個nm到幾百個哪之間，而聚合物顆粒尺寸一般在50 nm—500 nm之間，所以，這種認為聚合物顆粒主要填充在水泥漿體孔隙中的理論是可以接受的，
一些聚合物分子中的活性基因可能與水泥水化產物中的Ca2+，Al3+等產生了交聯反應，形成特殊的橋鍵作用，從而，改善了水泥硬化體的物理組織結構，緩解了內壓力，減少了微裂紋的產生，增強了聚合物水泥基復合材料的致密性．
第3階段：由于水化過程的不斷進行，凝聚在一起的聚合物顆粒之間的水分逐漸被全部吸收到水化過程的化學結合水中去，最終聚合物顆粒完全融化在一起，形成了聚合物網結構，聚合物網結構把水泥水化物聯結在一起，即水泥水化物與聚合物交織纏繞在一起，因而改善了水泥石的結構形態．
聚合物對新拌聚合物水泥基復合材料的工作性有較大的影響，這是因為分散的聚合物顆粒就象“滾珠”一樣，使水泥及水化產物顆粒相對運動更容易．同時，聚合物本身或加入到乳液中以減少懸浮顆粒下沉的表面活性劑就象減水劑一樣，圍繞水泥顆粒作定向排列，使顆粒分散，從而減少了用水量，提高了坍落度．加入聚合物乳液中的表面活性劑及穩定劑，在新拌水泥漿體中引入許多氣泡，適量的氣泡可改善新拌水泥漿體的和易性和硬化水泥制品的抗凍能力，
聚合物的加入還使硬化的保溫墻體材料的抗壓、抗拉和抗折強度得到了提高．抗壓強度的提高主要歸結于水泥制品需水量的減少；抗拉、抗折強度的提高主要是因為界面過度區的致密化，改善了集料與水泥基體的粘結，減少了裂縫的形成，聚合物與水泥漿體互穿基質，在應力作用下產生裂縫時，聚合物能跨越裂紋并抑制裂縫擴展，從而，使水泥制品的斷裂韌性、變形性能得以提高．此外，水泥制品的工作性和分散性的改善，使水化水泥漿體的均質性提高，也是抗拉和抗折強度提高的原因之一．
經過高分子乳液改性的水泥復合材料的抗凍融能力、耐水性要比未摻加的好，顯然，這是由于聚合物膜的存在，以及使用聚合物時較低的水灰比及合理的孔結構所致．此外，由于聚合物與被粘基體材料的良好膠結作用，使得水泥制品的粘接性能大大提高．同時，加入高分子聚合物后的水泥復合材料抗拉強度提高．延伸性能改善，從而，減少干縮裂縫和溫度裂縫的形成，當然，于縮裂縫的減少也與其較高的保水能力有關．
另外，加入高分子聚合物后，改善了秸稈植物纖維的表面和秸稈纖維一水泥的界面，提高了秸稈植物纖維與水泥基體的粘結性能，從而，改善了復合材料的韌性，提高了其抗裂性能及抗沖擊、抗彎等力學性能。
3.4.2纖維增強作用
纖維增強建筑材料的技術，可以追溯到人們用稻草生產磚的時代．近些年，纖維增強水泥復合材料所用纖維的主要種類有玻璃纖維、鋼纖維、碳纖維、石棉纖維、尼龍纖維、聚丙烯纖維及植物纖維等．
當一個荷載施加到一個周圍基體里埋有一根纖維的物體上時，這根纖維對該物體的承載能力將做出貢獻，該荷載通過基體靠在纖維一基體界面處的剪切變形傳遞給纖維．一般說來，荷載的傳遞是由于纖維與基體的物理性質不同（如纖維和基體的彈性模量不同）引起的．
將纖維填入脆性的水泥基體，因抑制了開裂的進程麗有利于提高復合材料的斷裂韌性，同時，也提高了抗拉強度和抗彎強度．對增強作用的本質來說，纖維的高抗拉強度是主要的，同時，纖維與基體的彈性模量之比越高，將越有利于應力從基體向纖維的傳遞．具有高斷裂應變的纖維，能使復合材料有較高的延伸率，而低的泊桑比可以防止纖維一基體界面上粘結的減弱．低彈性模量纖維一般有較高的延性，在受拉時吸收大量能量，可以提高水泥基復合材料的韌性和抗沖擊強度．因此，秸稈不但具有保溫作用，還起到了纖維增強作用，
粉煤灰的活化處理，詳見參考文獻
3.5生產設備選型
全部采用國產生產設備，在選型中應考慮2個問題：一是自動化程度要高，盡量減少人工環節和工人的
勞動強度；二是生產一定要形成規模，迅速占領市場．
4、原輔材料及公共設施
(1)原輔材料．如建一個秸稈輕質保溫砌塊生產能力為5萬立方米／年的企業，所需主要原材料為農作物秸稈、水泥、外加劑和粉煤灰，其中，農作物秸稈全省資源及其廣泛，水泥可由亞泰水泥廠供應，粉煤灰每年可由長春一汽集團熱電公司、長春二熱電廠等單位產出幾百萬噸，因此，原材料供貨渠道充足，不存在后顧之憂．
(2)公用工程．水：在生產基地打深水井，可達到用水量40 t/H．電：項目工藝設備裝機容量為120 kW，考慮到照明及辦公設備用電，總容量按140 kW計算，需用選用系數為0.75，功率因數可補償到0.9，計算容量按126 kVA配置，生產過程不產生污染，也無易燃易爆物質，因此，不需建設特殊的附屬設施．
5、土建工程設計
(1)設計依據．①廠區平面布置圖；②企業現有暖通、給排水、電氣設施現狀；③工藝對土建、暖通、給排水、電氣的要求；④土建、暖通、給排水、電氣設計國家有關設計規范．
(2)設計范圍．①廠房總建筑面積為2 000m2；②合理的車間布局；③公用工程的配套．
(3)長春地區自然狀況及設計參數，①地震強度按6級設防；②最大凍土深度為1.7 m;③極端最高溫度38℃；④極端最低溫度- 30℃；⑤常年主導風向WN;⑥基本雪壓0.65 kN/m2；⑦基本風壓0.5 kN/m2.
(4)裝飾工程．①外墻：廠房車間及原材料倉庫均為清水墻；②內墻：車間廠房、原材料倉庫均為混合砂漿；③地面：車間、原材料倉庫均為水泥砂漿；④屋面及防水：廠房、倉庫建筑均為輕鋼屋架，石棉瓦及高聚物改性瀝青防水卷材做防水處理；⑤門窗：各建筑均為塑鋼門窗；⑥墻體：車間廠房、庫房均為370 mm．
6、生產組織和勞動定員、安全及工業衛生
(1)生產組織和勞動定員，本項目投產后，共需管理人員、勞動工人95名，主要技術骨干由現有職工調配，其余人員在社會上招收下崗熟練工或合同工，并實行崗前培訓，達標后，方可上崗，并定期考核．工作制度實行三班二運轉，每班8小時，每年按10個月生產．
(2)勞動安全，①該項目有粉塵部位采用負壓操作，設備采用有效的密閉措施，保證操作崗位的粉塵濃度達標，以保障工人的身體健康；②有運動部位及設備連接處均設防護罩；③修平面、吊裝口、地坑等處設置安全護欄、蓋板；④凡高度大于15m的建筑物均設置避雷裝置，所有電氣設備均作好接地與接零保證；⑤設置環保安全管理部門，制定環保及勞動安全衛生制度，定期定時進行檢查監督，嚴格管理，從組織上保證安全文明生產．
(3)工業衛生．對企業生產過程中的衛生環境，應做全面考慮．除美化生產環境外，對工人發放必要的衛生防護口罩，并備有浴池、衛生間等．
7、環保、消防及節能
環保方面．該項目投產后，無廢水排放，亦無廢渣產生，只是砌塊成型機振動時會產生噪聲．因此，可采取的環保措施是在產生噪聲的聲源設備處建設封閉的隔音室，以減小對外界環境影響，
消防方面．設計依據是：①<建筑設計防火規范>( GB 16-87)；②工藝對火的要求．
具體措施是：①該項目所用原材料及所生產的產品除秸桿外，均為無機非燃燒品在生產過程中不使用燃火．除對建構物按BG16-87的設計標準設計和建設外，還要加強廠內燃料的消防管理，建立健全各項消防制度及防火措施；②建筑物四周設消防通道．
節能方面．該項目的產品本身為節能產品，其工藝所需原材料及動力設備均采用國家推薦的節能產品，車間照明一律采用熒光燈，這樣，既能滿足照明要求，又達到節能的目的．
8、投資估算
該項目投資500萬元，其中，建設投資為350萬元，流動資金為150萬元．估算的依據及說明：
①工藝設備．根據2003年的現行價格，其中，主要設備依據廠家的報價，設備運雜費按照原價的6%計算（國家建材局費用定額）．設備安裝費根據設備安裝的難易程度和建材行業的實際情況，按設備原價的8%估算；②備品、備件、工器具購置費：按設備費的5%計算；③不可預見費：因為建設期不到一年所以漲價預備金計算值為零，基本預備費按單項工程與其他費用之和的3%估算；④投資期貸款利息：按中國人民銀行237號文件，5年以上貸款利率為7.56%（名義利率）計算；⑤其他費用按有關規定估算；⑥電增容費按120kVA×1200元/kVA計算；⑦流動資金：按分項詳細估算法，流動資金估算值為350萬元．
9、財務評價
砌塊年產量5萬m3，售價220元／13.該項目計算期21年，建設期5個月，投產期3個月，生產期20年．
9.1成本估算
(1)成本編制的原則，根據實際生產的工藝流程，結合物價發展形勢，同時，考慮該項目屬于季節性生產，因此，編制成本時其計算原則是：①原材料、燃料費，根據有關資料并結合企業實際情況選取價格；②工資水平參照同行業及本地實際情況確定．平均每人年工資9 600元．
(2)折舊及攤銷，①固定資產折舊采用分類折舊，殘值10%，大修3%；②房屋及建筑物折舊年限20年；③機器設備折舊年限10年；④無形資產及開辦費、攤銷費年限各為10年、5年．
(3)銷售稅金及所得稅，根據國家有關規定，建筑節能建筑材料為國家扶持產品，給予很大的優惠（免增值稅及相應的城市建設維護稅、教育附加費）．所得稅國家也給予優惠（免二減三），地方所得稅仍按3%計取．利用秸桿制造砌塊屬廢物利用，國家明確規定，也享受國家免稅政策．
9.2財務分析
9.2.1 經濟效益分析
(1)成本估算，按Im3砌塊計算，成本估算結果見表3．
(2)銷售價格．參考陶粒砌塊（銷售價280元／m3）、EPS節能復合砌塊(銷售價300元／m3～350元/m3)，暫定本砌塊銷售價為220元／m3．
(3)利潤估算，根據上述銷售價格和成本，每立方米利潤為220元／m3-149元／m3=71元／m3.如果建一個年產5萬m3的砌塊廠，則產值為1100萬元，利潤為355萬元；如果建一個年產20萬m3的砌塊廠，則產值為4 400萬元，利潤為1 420萬元．
9.2.2社會效益和環境效益分析
利用秸桿等農業廢棄物制造輕體保溫建筑材料，不但具有性能好、成本低廉等優點，而且也利用了農業廢棄物資源，減少了焚燒污染，保護了環境．同時，亦減少了粘土磚的使用，這不僅保護了耕地，也給農民增加了收入，若以每公斤0.1元～0.15元的價格收購秸桿，農民每畝可增收50元～80元左右．由此可見，該項目投產后，將產生顯著地社會效益和環境效益．
9.2.3與同類產品技術經濟對比分析
同類產品技術經濟對比見表4．
10、結論
(1)利用秸稈等農業廢棄物制造新型復合節能墻體材料，在節能50%的前提下，具有輕質、高強、保溫性能好、吸水率低、抗凍融性能高、防火等優點．
(2)利用秸稈等農業廢棄物制造新型復合節能墻體材料，不但具有成本低廉等優點，而且，利用了農業廢棄物秸稈資源，減少了焚燒污染和粘土磚的使用，保護了環境和耕地，該項目投產后，將產生巨大的經濟效益和社會效益．
(3)綜合分析結果表明，該項目是可行的．
