利废节能建材建设抗震宜居村镇建筑关键技术与应用
完成单位：山东农业大学
完成人员：刘福胜、王少杰、岳强、侯少丹、张坤强、刘康
获奖情况：山东省高等学校科学技术奖三等奖
项目简介：
该成果的类型是技术研发、发明、推广项目，属于土木建筑学科。
伴随农业现代化、新型城镇化与工业化同步推进，农作物秸秆、粉煤灰、石粉等固体废弃物资源化利用亟需寻求新途径，既有老旧村镇建筑抗震性能差、室内不宜居问题突显。实现村镇地区工农业固体废弃物就地资源化的同时而又使新建或既有村镇建筑抗震宜居是该课题研究的主旨。该成果主要创新点如下：
1、提出了工农业固体废弃物制备新型节能建材的关键技术与工艺。该项目以利废节能砌块、轻质增韧砂浆的研发为出发点，提出了利用农作物秸秆（小麦、玉米秸秆）冷压制备保温调湿秸秆压缩砖、利用韧皮纤维制备轻质抗裂砂浆的关键技术与工艺；研发了肋对齐咬合式混凝土空心砌块、系列混凝土夹芯秸秆砖砌块等新型砌块；研发了两代秸秆砖压缩成型机及配套模具，解决了秸秆砖规模化生产装备问题。
2、提出了墙体自保温体系，揭示了夹芯秸秆砖砌块墙体热湿耦合传递机理。以利废节能砌块砌筑墙体，在建筑外墙涂抹轻质保温砂浆或自主研发的生物质基复合保温砂浆，构建了墙体自保温体系；研发了绝对湿度传感器、可控式墙体热湿耦合试验台、多层墙体热湿耦合传递模拟软件，揭示了混凝土夹芯秸秆砖砌块墙热湿耦合传递机理；通过利废节能砌块所建抗震宜居村镇建筑实测结果，验证了室内宜居性。
3、提出了自保温暗骨架承重墙新型抗震村镇建筑结构体系，发明了干砌毛石墙体抗震加固与节能改造一体化方法。提出的自保温暗骨架承重墙村镇建筑结构体系通过暗骨架约束利废节能砌块，具有多道抗震设防性能；建立了自保温暗骨架承重墙轴心与偏心受压、局部均匀与非均匀受压、水平抗剪及开裂承载力的设计方法；开展了竖向荷载作用下足尺墙体结构的低周往复荷载试验，并建立了该新型村镇建筑结构体系的抗震设计方法与精细化数值模拟方法；针对鲁中山区广泛现存的干砌毛石墙体，提出“墙内注浆+内墙补强”关键技术，实现了石砌民居基于原貌保护的抗震节能一体化改造。
该成果是在国家重点研发计划政府间国际科技创新合作重点专项课题（2017YFE0195300）、山东省自然科学基金（ZR2013EEM002、ZR2017BEE022）、山东省科技发展计划项目（2009GG10009060、2013GNC11403）、山东省农业科技成果转化资金项目、住房城乡建设部科研计划项目（2010-K1-27）等资助下完成，取得的核心成果已通过山东省科技厅委托组织的国内知名专家鉴定（验收），达国际先进水平。发明专利4项，分别是干砌毛石墙体抗震加固与节能改造一体化方法、一种用于墙体抗震节能一体化改造的改性聚合物砂浆及制备方法、红麻秸秆轻质抗裂保温砂浆及其制备方法、一种暗骨架毛石墙建筑结构的建造方法；实用新型专利15项，主要包括一种自保温暗骨架承重墙结构、秸秆砖压缩成型机、一种保温承重型混凝土空心砌块、肋对齐咬合式混凝土空心砌块、可控式墙体热湿耦合试验台、保温复合墙体砌块、保温隔热型混凝土圈梁模板砌块、一种保温型混凝土空心转角砌块、一种暗骨架毛石墙建筑结构、带榫卯式叠合消能圈梁的隔震建筑物等；计算机软件著作权1项，复合多孔介质墙体热湿耦合传递模拟软件。在Energy and Buildings、European Journal of Environmental and Civil Engineering、Canadian Journal of Civil Engineering、工程力学、土木工程学报、建筑材料学报、中南大学学报、防灾减灾工程学报、混凝土、新型建筑材料等刊物发表论文53篇，出版专著1部，培养研究生16名。
该课题新建或改造的村镇建筑结构体系保温隔热性能好、抗震性能优越、施工工艺简单、造价低，研发的节能砌块、改性砂浆消耗了大量工农业固体废弃物，经济、社会、环境与生态效益显著。成果在村镇建筑领域已得到广泛应用，为乡村振兴国家重大战略的实施提供了关键技术支撑，使得新建村镇建筑抗震宜居、在役老旧民居改造后服役性能得到显著提升，近年直接或间接获得经济效益18050.2万元。