目前,国内工业副产物脱硫石膏和农业副产物农作物秸秆的排放量仍逐年增大,但是两者的综合利用率却很低,脱硫石膏多以堆场堆弃的方式,农作物秸秆多以露天焚烧的方式进行简单处理,既占用大量土地,又造成环境污染。脱硫石膏可经低温煅烧形成具有胶凝性的脱硫建筑石膏,农作物秸秆也可经处理得到具有增强效果的纤维。因此,本课题针对当前农作物秸秆和脱硫石膏利用率低的现状,制备了一种农作物秸秆纤维/脱硫石膏复合材料,并对复合材料的性能进行深入研究,旨在将其应用于新型墙材领域,实现工农业副产物的建材资源化利用。本文主要研究内容包括:对农作物秸秆进行预处理,初步确定纤维制备工艺,制得农作物秸秆纤维;研究了不同掺加方式对农作物秸秆纤维在复合材料中分散性及其对复合材料力学性能的影响;研究了农作物秸秆纤维尺寸、掺量和种类等因素对复合材料力学性能和耐水性能的影响效果;对农作物秸秆纤维进行表面改性处理,研究了不同改性方案下,农作物秸秆纤维对复合材料性能的影响,探讨了改性机理;利用不同掺加材料,对复合材料的基体进行改性,分析了掺加材料的作用机理;分析探讨了农作物秸秆纤维对复合材料的的增强机理。试验研究表明,采用后掺法的纤维掺加方式,即将脱硫建筑石膏先与水混合搅拌制成料浆后,再向其中掺入农作物秸秆纤维继续混合搅拌,纤维在基体中的分散性较好;当棉秆纤维长度在5~8mm、掺量为5%时,或是当麦秸纤维长度在4~8mm、宽度在0.7~1mm、掺量为3%时,对应复合材料试样的力学性能有一定程度的提高。农作物秸秆纤维表面光滑、自身易吸水,掺入复合材料试样中与基体的界面结合较弱,试样力学性能仍不能充分发挥,并对吸水率和软化系数都有不利影响,因此需要对纤维进行表面改性处理。农作物秸秆纤维分别经碱处理、碱处理+物理包覆、碱处理+化学包覆等方案改性处理后,纤维表面粗糙度明显提高,纤维与基体之间的界面结合更为紧密,试样力学性能和耐水性能都有不同程度的提高。脱硫石膏基体材料存在强度低、易吸水、浸水后强度损失大等问题,通过分别掺加萘系减水剂、可再分散乳胶粉和水硬性掺合料,研究各掺加材料对复合材料基体的改性效果。试验研究表明,萘系减水剂的较优掺量范围在0.7~0.9%,可再分散乳胶粉的较优掺量为3%,粉煤灰较优组分配比为20%。分析探讨了农作物秸秆纤维的增强机理,农作物秸秆纤维在复合材料中可提高试样抗折、抗压强度,其增强效果取决于纤维的分散性、掺量、尺寸、种类及在基体中的取向等因素。一般情况下,纤维分散性越好,纤维尺寸越小,纤维的弹性越好,对复合材料的增强效果越好;纤维掺量增大可提高强度,但是掺量过大,纤维分散性降低,纤维间易缠结造成局部应力集中,反而使强度降低。