CC BY
45УДК 691.316
ЛЕГКИЕ СТРОИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ КАРБОНАТНОГО ТВЕРДЕНИЯ НА ОСНОВЕ ДРЕВЕСНЫХ ОПИЛОК И ИЗВЕСТКОВОГО ВЯЖУЩЕГО
Т.А. Бахтина1, Н.В. Любомирский2, А.С. Бахтин3
Академия строительства и архитектуры (структурное подразделение) ФГАОУ ВО «Крымский федеральный университет имени В.И. Вернадского», г. Симферополь, ул. Киевская, 181,
e-mail: [email protected], [email protected], [email protected]
Аннотация. В работе рассмотрен метод получения легких строительных материалов на основе древесных опилок и известкового вяжущего, твердеющих в среде углекислого газа. Строительные композиты на основе древесно-цементных композиций обладают рядом преимуществ по сравнению с традиционными бетонными изделиями, но в то же время существует ряд особенностей, такие как несовместимость цементного вяжущего с определенным видом древесины ввиду выделения последней экстрактивных веществ и замедления сроков схватывания вяжущего, которые усложняют технологию получения. Применение вяжущего не подверженного влиянию экстрактивных веществ, такого как доломитовое вяжущее карбонатного твердения, существенно упрощает производство готовых изделий. Проведенные исследования показали возможность получения легких строительных материалов на основе древесных опилок и известкового вяжущего карбонатного твердения. Процесс получения опытных образцов в специально разработанной пресс-форме занимает 4-8 минут, после чего образцы достигают требуемых характеритик. Извлеченные из пресс-формы образцы не требуют дополнительной выдержки и обладают заданными геометрическими и физико-механическими параметрами.
Предмет исследования: изменение физико-механических свойств легких строительных материалов на основе древесных опилок и известкового вяжущего, твердеющих в среде углекислого газа, в зависимости от технологических факторов.
Материалы и методы: в работе применялись метематические методы планирования экспериментов, а также стандартные методы определения физико-механических свойств строительных материалов. Минералогический состав известкового вяжущего определяли с помощью системы высокотемпературного синхронного ТГА/ДТА/ДСК анализа STA 8000 фирмы Perkin Elmer в интервале температур 30-1000 °С при скорости нагрева 10 °С/мин, в среде азота.
Результаты: получены опытные образцы с прочностью при сжатии 2,0-6,5 МПа в зависимости от состава сырьевой смеси. Установлено, что плотность опытных образцов снижается по мере возрастания количества древесных опилок в сырьевой смеси и составляет 0,73-0,81 г/см3 при 40 %-м содержании древесного компонента. Коэффициент теплопроводности для образцов, содержащих 40 % древесных опилок составил 0,13 Вт/моС, что полностью удовлетворяет требованиям ГОСТ, предъявляемым к теплоизоляционным материалам.
Выводы: проведенные исследования показали возможность получения легких строительных материалов на основе древесных опилок и известкового вяжущего, твердеющих в среде углекислого газа, обладающих необходимыми физико-механическими свойствами.
Ключевые слова: древесные опилки; известковое вяжущее; карбонатное твердение; прочность; стеновые блоки.
ВВЕДЕНИЕ. АНАЛИЗ ПУБЛИКАЦИЙ
Энергоэффективность зданий на сегодняшний день является одним из основных показателей при строительстве зданий и сооружений [1]. Для повышения энергоэффективности зданий используют как пассивный, так и активный методы регулирования состояния внутренней среды [2]. Активные методы предусматривают оптимизацию функционирования систем отопления и горячего водоснабжения, а пассивные методы направлены на энергосбережение за счет применения эффективных конструкционно-теплоизоляционных и изоляционных строительных материалов и изделий. Пассивные методы, направленные на
снижение теплопотерь в здании, приняты за основу на начальном этапе проектирования зданий [3].
Древесина относится к одним из самых распространенных видов материалов,
используемых в строительстве с глубокой древности. Благодаря своим физико-механическим свойствам и повсеместному наличию из древесных пород изготавливают широкую номенклатуру строительных материалов и конструкций. Отходы пиления и обработки древесины - опилки, стружки и волокна, также являются ценной базой для производства материалов для строительства. Перечень подобных изделий достаточно широк, но в основе технологии лежит принцип склеивания древесных отходов в плиты, панели или блоки с
помощью различных связующих [4-6]. В качестве таких связующих применяются органические и неорганические клеи. Синтетические органические клеи содержат летучие соединения и являются токсичными, а их рециркуляция довольно сложна [7]. Биопозитивные органические клеи более сложны в использовании и обладают высокой стоимостью [8]. Из неорганических вяжущих, для производства стеновых материалов на органических заполнителях применяют портландцемент, гипс, известь и магнезиальные вяжущие [9]. Производство стеновых блоков на основе портландцемента с органическим заполнителем началось в начале 20 в. [10]. Предназначались они для малоэтажного и сельскохозяйственного строительства. Начиная с 70-х годов 20 в. начался выпуск древесн-цементных панелей. Конечно панели на основе органических связующих изготавливаются в гораздо больших количествах, но древесно-цементные панели имеют низкую стоимость и считаются важным вкладом в смягчении жилищной проблемы в развивающихся регонах [11]. Опыт использования таких материалов показал, что древесно-цементные композиты обладают рядом преимуществ по сравнению с бетонными элементами, такие как низкая плотность, и превосходные показатели в отношении устойчивости к влажности, пожарам, плесени и насекомым, по сравнению с обычными деревянными элементами [12]. Первые
разработанные технологии производства древесно-цементных композитов отличались длительностью выдержки изделий при твердении, которая могла достигать 24 ч. Позже разрабатывались методики ускорения твердения методом закачки в твердеющий пласт СО2 в газообразном, или жидком виде, что позволило осуществлять выемку из пресса изделий через несколько минут [13]. Также в производстве древесно-цементных композитов существует ряд сложностей, связанных с замедлением гидратации цемента ввиду экстракции древесиной различных
водорастворимых веществ (в основном сахаров). Эффект экстрактивных веществ может приводить не только к снижению прочности, но и к нарушению физической целостности образцов [14]. Поэтому для предотвращения несовместимости древесины с цементом необходимо проведение предварительной подготовки древесного заполнителя, заключающееся либо в его вымачивании, либо в обработке различными веществами для создания щелочной среды. Наличие данной операции существенно усложняет и замедляет процесс производства, поэтому применение другого вяжущего, не подверженного влиянию экстрактивных веществ, может упростить технологию. Таким вяжущим может являться известь карбонатного твердения и ее
разновидности, в частности доломитовая известь. Благодаря своим свойствам известковые вяжущие при взаимодействии с углекислым газом не подвергаются воздействию экстрактивных соединений древесины, щелочная среда наоборот способствует нейтрализации таких веществ, а образующиеся кристаллы карбоната кальция оседают на поверхности древесных частиц, способствуя их скреплению [15, 16]. Отсутствие необходимости предварительной подготовки древесных волокон сокращает срок производства, а низкое водосодержание сырьевой смеси предотвращает возникновение существенных деформаций в процессе формования зделий.
Предыдущими исследованиями установлено, что в результате организации карбонатного твердения доломитового вяжущего возможно в течение 90 мин получить карбонизированную матрицу с высокими физико-механическими свойствами [17]. Так прочность при сжатии материала после 90 мин карбонизации достигла 32,0 МПа, при средней плотности 1665 кг/м3. Соответственно, такие данные позволяют предположить, что введение в доломитовое вяжущее заполнителя в виде древесных опилок позволит получить легкие строительные материалы с требуемыми нормативными характеристиками.
Целью данной работы было получение легких строительных материалов на основе древесных опилок и доломитовой извести, твердеющих в среде углекислого газа, а также изучение физико-механических свойств полученных образцов.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
Для исследования использовали доломит добываемый в карьере «Каменные Борницы» Ленинградской области предприятия ОАО «Карьеры Доломитов» фракцией до 10 мм. Доломитовое вяжущее получали путем обжига доломитовой породы в лабораторной муфельной печи марки SNOL 6,7/1300 в течении 45 мин. Для обжига использовали фракцию доломита 5-10 мм. Обожженный продукт измельчали до прохождения сквозь сито с ячейкой 1,25 мм и затворяли водой для получения гидратных фаз доломитовой извести. Минералогический состав доломитовой извести определяли с помощью системы высокотемпературного синхронного
ТГА/ДТА/ДСК анализа STA 8000 фирмы Perkin Elmer в интервале температур 30-1000 °С при скорости нагрева 10 Т/мин, в среде азота (см. рис.1). Минералогический состав полученного вяжущего рассчитанный по результатам термического анализа представлен в табл. 1.
Легкие строительные материалы карбонатного твердения на основе древесных опилок и известкового
вяжущего
Таблица 1. Минералогический состав доломитовой извести Table 1. Mineralogical composition of dolomite lime
Потери в интервале температур 350-450 °С, % Содержание Mg(OH)2, % Потери в интервале температур 450520 °С, % Содержание Са(ОН)2, % Потери в интервале температур 520-980 °С, % Содержание СаСОз, %
6,98 22,7 1,18 4,9 20,43 46,4
В качестве древесного заполнителя использовали древесные опилки хвойных пород древесины, с содержанием экстрактивных веществ до 2,0 %. Фракционный состав древесных опилок был следующий: фр. 10-20 мм - 5 %; фр. 5-10 мм - 50 %; фр. 2,5-5 мм - 45 %. Перемешивание сырьевой смеси осуществляли в роторном смесителе с частотой вращения ротора 1500 об/мин. Дополнительно в сырьевую смесь вводили мелкодисперсный доломитовый заполнитель фракцией до 2,5 мм в различном количестве.
Рис. 1. Дериватограмма доломитового вяжущего после его гашения и сушки. Fig. 1 Thermogram of the dolomite binder after its quenching and drying.
Подготовленную сырьевую смесь подавали в пресс-форму для прессования, снабженную патрубками отвода и подвода газовоздушной смеси. Спрессованные в пресс-форме опытные образцы подвергали принудительной карбонизации потоком газовоздушной смеси с концентрацией углекислого газа до 40 % в течение 4-8 мин. Извлеченные из пресс-формы опытные образцы в форме цилиндра подвергали сушке и определяли их физико-механические характеристики. Диаметр и высота опытных образцов составляли 150 м. Для подбора оптимального состава, который бы
обеспечивал требуемые нормативные
характеристики карбонизированного материала, использовали методы математического планирования эксперимента. Экспериментальные данные обрабатывали с помощью программного комплекса StatSoft STATISTICA.
Определение физико-механических свойств опытных образцов осуществляли по стандартным методикам. Общий вид карбонизированных образцов до и после испытаний представлен на рис. 2.
а б
Рис. 2. Определение физико-механических характеристик опытных образцов: а - определение средней плотности; б - образец после определения прочности на сжатие. Fig. 2 Determination of physical and mechanical characteristics of prototypes. а - the definition of the average density; б - the sample after the determination of the compressive strength.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ АНАЛИЗ
Карбонизация как способ секвестрации углекислого газа в различные строительные изделия интенсивно изучается в последнее десятилетие [18, 19]. Установлено, что основными факторами, влияющими на скорость и полноту прохождения реакции являются водосодержание сырьевой смеси, концентрация углекислого газа и т.д. Оптимизация параметров получения стеновых изделий на основе извести проводилась для
композитов, содержащих только известняковый заполнитель. Введение органического древесного заполнителя требует пересмотра и уточнения параметров получения готовых образцов. Для установления необходимых параметров получения основными были приняты следующие варьируемые факторы: водосодержание сырьевой смеси, %, количество древесных опилок, %. Исходные данные эксперимента и уровни варьирования факторов представлены в табл. 2.
Таблица 2. Уровни варьирования факторов эксперимента Table 2. The levels of variation of the factors of the experiment
Факторы Уровни варьирования Интервал варьирования
-1 +1
Количество опилок, % 10 40 15
Водосодержание смеси, %, мас. 20 25 2,5
Данные факторы были взяты за основу, т.к. водосодержание сырьевой смеси в первую очередь влияет на процесс взаимодействия углекислого газа с гидроксидом кальция и магния, и соответственно от полноты прохождения реакции зависит адгезия между древесными волокнами и во многом прочность при сжатии образцов, а количество древесных опилок определяет плотность и деформативность готовых изделий. Для определения оптимального соотношения варьируемых факторов проводили 3 серии
двухфакторных экспериментов. Отличие между каждой серией состояло в составе сырьевой смеси: соотношение Са(0Н)2/Mg(0H)2:СаС0з было 1:5, 1:4 и 1:3 соответственно. Такие пропорции были приняты с целью определения минимального количества вяжущего. Исследуемыми параметрами были - прочность при сжатии, МПа; средняя плотность, г/см3; водопоглощение по массе, %. Результаты экспериментальных исследований представлены на рис. 3 и 4.
Рис. 3. Изменение прочности при сжатии (МПа) карбонизированных опытных образцов, при разных водосодержании сырьевой смеси и количестве древесных опилок при соотношении Са(0Н)2/Mg(0H)2:СаС0з в сырьевой смеси:
I - 1:5; II - 1:4; III - 1:3.
Fig. 3 Change in compressive strength (MPa) of carbonized prototypes, with different water content of the raw mixture and the amount of sawdust at a ratio of Cа(OH)2/Mg(OH)2:CaCOз in the raw mixture: I - 1:5; II - 1:4; III - 1:3.
Рис. 4. Изменение средней плотности (г/см3) карбонизированных древесно-известковых образцов, при разных водосодержании сырьевой смеси и количестве опилок при соотношении Са(ОН)2:СаСО3 в сырьевой смеси:
I - 1:5; II - 1:4; III - 1:3.
Fig. 4 Change in average density (g^m3) of carbonized prototypes, with different water content of the raw mixture and the amount of sawdust at a ratio of Cа(OH)2/Mg(OH)2:CaCOз in the raw mixture:
I - 1:5; II - 1:4; III - 1:3.
Из представленных на рис. 3 и 4 графических данных следует, что прочность при сжатии опытных образцов карбонатного твердения незначительно (на 1 МПа) возрастает с увеличением содержания вяжущего в сырьевой смеси. Гораздо больший рост прочности при сжатии наблюдается при увеличении водосодержания сырьевой смеси и количества опилок. Так наибольшей прочностью (5-6,5 МПа) характеризуются опытные образцы, полученные из смеси содержащей 25 % воды и 40 % древесных опилок. При этом плотность таких образцов из всей
серии минимальная - 0,73-0,81 г/см3. Коэффициент теплопроводности для этих образцов составил 0,13 Вт/м К. Водопоглощение опытных образцов составило 27 % при содержании древесных опилок 10 % мас., и 65 % при содержании древесных опилок 40 % мас.
Необходимо отметить, что при содержании древесных опилок в смеси до 30 % происходит хрупкое разрушение карбонизированных образцов. При увеличении количества древесных опилок выше 30 % такого разрушения не наблюдается при любых значениях на манометре пресса (см. рис. 2),
в связи с чем разрушающее усилие фиксировали при 10 %-ной деформации опытных карбонизированных образцов.
ВЫВОДЫ
Экспериментальные исследования
подтвердили возможность получения легких строительных материалов на основе древесных опилок и известкового вяжущего, твердеющих в среде углекислого газа. Процесс получения опытных образцов в специально разработанной пресс-форме занимает 4-8 минут после чего образцы достигают требуемых характеритик. Извлеченные из пресс-формы образцы не требуют дополнительной выдержки и обладают заданными геометрическими и физико-механическими параметрами. Прочность при сжатии опытных образцов составила 2,0 - 6,5 МПа в зависимости от состава сырьевой смеси. Таким образом даже при минимальном содержании вяжущего прочность при сжатии опытных карбонизированных образцов удовлетворяет требованиям стандартов для легких стеновых материалов (теплоизоляционных и конструкционно-теплоизоляционных). Плотность опытных образцов снижается по мере возрастания количества древесных опилок в сырьевой смеси и составляет 0,73-0,81 г/см3 при 40 %-м содержании древесного компонента. Коэффициент
теплопроводности для образцов, содержащих 40 % опилок составил 0,13 Вт/м-K, что полностью удовлетворяет требованиям ГОСТ, предъявляемым к теплоизоляционным материалам.
Исследование выполнено при финансовой поддержке РФФИ и Министерства образования и науки Республики Крым в рамках научного проекта 18-48-910004.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Ma H., Zhou W., Lu X., Ding Z., Cao Y., Applicationoflowcostactive and passive energy saving technologies in an ultra-low energy consumptionbuilding. Energy Procedia. 2016. Volume 88. Pp. 807-813.
2. Latif E., Lawrence R.M.H., Shea A.D., Walker P. An experimental investigation into the comparative hygrothermal performance of wall panels incorporating wood fibre, mineral wool and hemp-lime. Energy&Buildings. 2018. Volume 165. Pp. 7691.
3. Aldawi F.,Alam F., Date A., Alghamdi M., Aldhawi F.A new house wall system for residential buildings, Energy Build. 2013. Volume 67. Pp. 403418.
4. Ormondroyd G.A. 3 - Adhesives for wood composites. Wood Composites. 2015. Pp. 47-66.
5. Youngquist J.A. Wood-base Composites and Panel Products. InWood Handbook: Wood as an Engineering Material. USDA Forest Service, Forest
Products Laboratory: Madison. WI, USA. 1999. pp. 131.
6. Pizzi A. Recent developments in eco-efficient bio-based adhesives for wood bonding: Opportunities and issues. Journal of Adhesion Science and Technology. 2006. Volume 20. Pp. 829-846.
7. Lacoste C., Hage R. El, Bergeret A., Corn S., Lacroix P. Sodium alginate adhesives as binders in wood fibers/textile waste fibersbiocomposites for building insulation. Carbohydrate polymers. 2018. Volume 184. Pp. 1-8.
8. Ghaffar S.H., Fan M. Lignin in straw and its application as an adhesive. International Journal of Adhesion and Adhesives. 2014. Volume 48. Pp. 92101.
9. Тотурбиев Б.Д., Лачуев Ш.М. Композиционное вяжущее для получения арболита // Композиционные строительные материалы. Теория и практика. Сб. науч. трудов Междунар. науч.-техн. конфер.-Пенза: Дом знаний. - 2003. -С. 290-293.
10. Coates GR. Product application of wood-cement particleboards includingapplied finishes. In: International Inorganic-Bonded Wood and FiberComposite Materials Conference. Forest Products Society. 1994. Pp. 189-192.
11. Ramirez-Coretti A, Eckelman C.A, Wolfe R.W. Inorganic-bonded composite wood panel systems for low-cost housing: a Central American perspective. Forest Products Journal. 1998. Volume 48(4). Ppю 6268.
12. Wei Y, Tomita B. Effects of five additive materials on mechanical anddimensional properties of wood cement-bonded boards. Journal of Wood Scince.2001. Volume 47. Pp. 437-444.
13. Jorge F.C., Pereira C., Ferreira J.M. Wood-cement composites: a review. Holz roh werkst. 2004. Volume 62. Pp. 370-377.
14. Semple K, Evans P.D. Adverse effects of heartwood on themechanical properties of wood-wool cement boards manufactured from radiata pine wood. Wood Fibre Scince.2000. Volume 32(1). Pp. 37-43.
15. Berger R.L, Young J.F, Leun K. Acceleration of hydration of calcium silicates by carbon dioxide treatment. Nature Physical Scince. 1972. Volume 240(97). Pp. 16-18.
16. Simatupang M.H., Habighorst C., Lange H., Neubauer A. Investigation on the Influence of the Addition of Carbon Dioxide on the Production and Properties of Rapidly Set Wood-Cement Composites. Cement & Concrete Composites. 1995. Volume 17. Pp. 187-197.
17. N. Lyubomirskiy, A. Bakhtin, T. Bakhtina Alternative approach to the organization of hardening of dolomite binding materials // IOP Conf. Series: Materials Science and Engineering Vol. 365 (2018) 032032. doi:10.1088/1757-899X/365/3/032032.
18. N.V. Lyubomirskiy, S. Fic, S.I. Fedorkin Investigation of Physical and Mechanical Properties of Construction Materials of Forced Carbonate Hardening // Materials Science Forum «Materials and Technologies in Construction and Architecture»,
International Conference on Constraction and Architecture: Theory and Practice of Industry Development (CATPID 2018), 2018, Vol. 931, pp 475480.
19. K. Van Balen. Carbonation reaction of lime, kinetics at ambient temperature / K. Van Balen. // Cement and Concrete Research Volume 35. - 2005. -Issue 14. - P. 647 - 657.
REFERENCES
1. Ma H., Zhou W., Lu X., Ding Z., Cao Y., Applicationoflowcostactive and passive energy saving technologies in an ultra-low energy consumptionbuilding. Energy Procedia. 2016. Volume 88. Pp. 807-813.
2. Latif E., Lawrence R.M.H., Shea A.D., Walker P. An experimental investigation into the comparative hygrothermal performance of wall panels incorporating wood fibre, mineral wool and hemp-lime. Energy&Buildings. 2018. Volume 165. Pp. 7691.
3. Aldawi F.,Alam F., Date A., Alghamdi M., Aldhawi F.A new house wall system for residential buildings, Energy Build. 2013. Volume 67. Pp. 403418.
4. Ormondroyd G.A. 3 - Adhesives for wood composites. Wood Composites. 2015. Pp. 47-66.
5. Youngquist J.A. Wood-base Composites and Panel Products. InWood Handbook: Wood as an Engineering Material. USDA Forest Service, Forest Products Laboratory: Madison. WI, USA. 1999. pp. 131.
6. Pizzi A. Recent developments in eco-efficient bio-based adhesives for wood bonding: Opportunities and issues. Journal of Adhesion Science and Technology. 2006. Volume 20. Pp. 829-846.
7. Lacoste C., Hage R. El, Bergeret A., Corn S., Lacroix P. Sodium alginate adhesives as binders in wood fibers/textile waste fibersbiocomposites for building insulation. Carbohydrate polymers. 2018. Volume 184. Pp. 1-8.
8. Ghaffar S.H., Fan M. Lignin in straw and its application as an adhesive. International Journal of Adhesion and Adhesives. 2014. Volume 48. Pp. 92101.
9. Toturbiev B.D., Lachuev S.M. Composite Binder for Arbolite // Composite building materials. Theory and practice. Collection of scientific papers of the International Scientific and Technical Conference. -Penza: House of knowledge. - 2003. - P. 290-293.
10. Coates GR. Product application of wood-cement particleboards includingapplied finishes. In: International Inorganic-Bonded Wood and FiberComposite Materials Conference. Forest Products Society. 1994. Pp. 189-192.
11. Ramirez-Coretti A, Eckelman C.A, Wolfe R.W. Inorganic-bonded composite wood panel systems for low-cost housing: a Central American perspective. Forest Products Journal. 1998. Volume 48(4). Ppro 6268.
12. Wei Y, Tomita B. Effects of five additive materials on mechanical anddimensional properties of wood cement-bonded boards. Journal of Wood Scince.2001. Volume 47. Pp. 437-444.
13. Jorge F.C., Pereira C., Ferreira J.M. Wood-cement composites: a review. Holz roh werkst. 2004. Volume 62. Pp. 370-377.
14. Semple K, Evans P.D. Adverse effects of heartwood on themechanical properties of wood-wool cement boards manufactured from radiata pine wood. Wood Fibre Scince.2000. Volume 32(1). Pp. 37-43.
15. Berger R.L, Young J.F, Leun K. Acceleration of hydration of calcium silicates by carbon dioxide treatment. Nature Physical Scince. 1972. Volume 240(97). Pp. 16-18.
16. Simatupang M.H., Habighorst C., Lange H., Neubauer A. Investigation on the Influence of the Addition of Carbon Dioxide on the Production and Properties of Rapidly Set Wood-Cement Composites. Cement & Concrete Composites. 1995. Volume 17. Pp. 187-197.
17. N. Lyubomirskiy, A. Bakhtin, T. Bakhtina Alternative approach to the organization of hardening of dolomite binding materials // IOP Conf. Series: Materials Science and Engineering Vol. 365 (2018) 032032. doi:10.1088/1757-899X/365/3/032032.
18. N.V. Lyubomirskiy, S. Fic, S.I. Fedorkin Investigation of Physical and Mechanical Properties of Construction Materials of Forced Carbonate Hardening // Materials Science Forum «Materials and Technologies in Construction and Architecture», International Conference on Constraction and Architecture: Theory and Practice of Industry Development (CATPID 2018), 2018, Vol. 931, pp 475480.
19. K. Van Balen. Carbonation reaction of lime, kinetics at ambient temperature / K. Van Balen. // Cement and Concrete Research Volume 35. - 2005. -Issue 14. - P. 647 - 657.
LIGHT BUILDING MATERIALS CARBONATE OF HARDENING ON THE BASIS OF
SAWDUST AND LIME BINDER
Т А. Bakhtina1, N.V. Lyubomirskiy2, A.S. Bakhtin3
'Academy of Construction and Architecture of the V.I. Vernadsky Crimean Federal University,Simferopol, Kiyevskaya St., 181,
e-mail:t.bakhtina83 @gmail. com 2Academy of Construction and Architecture of theV.I. Vernadsky Crimean Federal University,Simferopol, Kiyevskaya St., 181,
e-mail:[email protected]
3Academy of Construction and Architecture of the V.I. Vernadsky Crimean Federal University,Simferopol, Kiyevskaya St., 181,
e-mail :aleserba@gmail .com
Abstract. The paper considers the method of obtaining light construction materials based on sawdust and dolomite binder, solidifying in a carbon dioxide environment. Construction composites based on wood-cement compositions have a number of advantages compared to traditional concrete products, but at the same time there are a number of features, such as incompatibility of cement binder with a certain type of wood due to the release of the last extractive substances and slowing down the setting of the binder, which complicate the production technology. The use of a binder is not affected by extractives, such as dolomite binder carbonate hardening, greatly simplifies the production of finished products. Studies have shown the possibility of obtaining light construction materials based on sawdust and dolomite binder carbonate hardening. The process of obtaining prototypes in a specially designed mold takes 4-8 minutes, after which the samples reach the required characteristics. The samples extracted from the mold do not require additional exposure and have specified geometric and physico-mechanical parameters.
Subject: changes in the physical and mechanical properties of light construction materials based on sawdust and dolomite binder, hardening in a carbon dioxide environment, depending on technological factors.
Materials and methods: the paper applies mathematical methods of planning experiments, as well as standard methods for determination of physico-mechanical properties of building materials. The mineral composition of the initial dolomite was determined using a system of high-temperature synchronous TGA/DTA/DSC analysis of STA 8000 by Perkin Elmer in the temperature range 30-1000°C at a heating rate of 10°C/min in a nitrogen medium.
Results: experimental samples with compressive strength of 2,0-6,5 MPa depending on the composition of the raw mixture were obtained. It was found that the density of the test samples decreases as the number of sawdust in the raw mixture increases and is 0,73-0,81 g/cm3 at 40 % content of the wood component. The coefficient of thermal conductivity for samples containing 40 % sawdust was 0,13 W/moC, which fully meets the requirements of GOST, applicable to thermal insulation materials.
Conclusions: studies have shown the possibility of obtaining light construction materials based on sawdust and dolomite binder, solidifying in a carbon dioxide environment, with the necessary physical and mechanical properties.
Key words: sawdust; dolomite binder; carbonate hardening; strength; wall blocks.
